Mit digitalen Zwillingen und KI in eine nachhaltige Zukunft

Nachhaltigkeit hat aktuell für alle Unternehmen eine hohe Priorität. So hat sich laut Accenture ein Drittel der größten europäischen Unternehmen verpflichtet, bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen. Accenture stellte jedoch auch fest, dass die Unternehmen ihre Bemühungen in den nächsten zehn Jahren erheblich steigern müssen, da nur 9 % der Unternehmen derzeit auf einem guten Weg sind, dieses Ziel zu erreichen.

Kombination von digitalen Zwillingen und KI

Eine Möglichkeit für Unternehmen, Netto-Null zu erreichen und andere Nachhaltigkeitsbemühungen anzugehen, ist die Kombination von digitalen Zwillingen und KI. Diese Technologien ermöglichen Unternehmen beispiellose Einblicke in ihre Abläufe, die dann zur Verbesserung in punkto Nachhaltigkeit beitragen und helfen können, ihre Klimaziele zu erreichen. Digitale Zwillinge können zum Beispiel verschiedene Szenarien testen und so Unternehmen dabei zu helfen, die besten Strategien zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der Emissionen zu ermitteln.

Technologiefortschritte beschleunigen die Einführung des digitalen Zwillings

Digitale Zwillinge werden bereits auf verschiedene Weise eingesetzt. Sie helfen unter anderem Forschern im Gesundheitswesen, hochpräzise Modelle von Herz, Lunge oder anderen Organen zu erstellen, um klinische Diagnosen, Ausbildung und Training zu verbessern. Auch in der Energieindustrie gibt es zahlreiche Anwendungsfälle, zum Beispiel die Erstellung digitaler Modelle zur Steuerung von Ölbohrungen in Echtzeit.

Die jüngsten technologischen Fortschritte bei den Simulations- und Modellierungsmöglichkeiten, der vermehrte Einsatz von IoT-Sensoren und eine breiter verfügbare Datenverarbeitungsinfrastruktur bedeuten, dass Unternehmen verstärkt auf digitale Zwillinge zurückgreifen können. Und wenn Unternehmen digitale Zwillinge mit KI erweitern, können sie zusätzliche Vorteile erzielen – etwa Simulationen durchführen, um mögliche Szenarien zu analysieren und ein tieferes Verständnis von Ursache und Wirkung zu gewinnen.

Es gibt zahlreiche Beispiele dafür, wie diese Technologien Abläufe verbessern können, einschließlich ihrer Fähigkeit, Informationen für eine grünere Welt bereitzustellen.

Smart Industry

Bis 2025 werden 89 % aller IoT-Plattformen digitale Zwillinge enthalten, die den Betrieb von Industrie- und Produktionsanlagen verändern und detaillierte Einblicke zur Verbesserung der Nachhaltigkeit liefern. Beispiele hierfür sind:

• Möglichkeiten zur Verringerung des Energieverbrauchs durch ein besseres Verständnis, wo Energieverluste auftreten,
• vorausschauende Analysen, um zu ermitteln, wie die Emissionen durch verschiedene Änderungen reduziert werden könnten, sowie
• Risikobewertungen zur Ermittlung betrieblicher Schwachstellen, die zu Unfällen mit Umweltauswirkungen führen könnten

GE Digital erstellte beispielsweise mit der Autonomous-Tuning-Software einen digitalen Zwilling seiner Gasturbinen, um die optimale Flammentemperatur und Kraftstoffaufteilung zu ermitteln. Die Technologie erkennt Änderungen der Umweltbedingungen und der physikalischen Degradation in Echtzeit und ermöglicht automatische Anpassungen, um sicherzustellen, dass die Gasturbinen effizient und mit niedrigen Emissionen und Schallpegeln laufen. Mit dieser Technologie konnten Kraftwerke die Kohlenmonoxidemissionen um 14 % und die Stickoxidemissionen um 10-14 % senken.

Smart Citys

Die Planung, Verwaltung und Optimierung von Städten ist ein weiterer Bereich, der durch die kombinierte Leistung von digitalen Zwillingen und KI verändert werden kann. Solche intelligenten Städte haben zahlreiche Vorteile: Sie können unter anderem die Ernährungssicherheit verbessern, die Mobilität erhöhen und helfen, kriminelle Aktivitäten zu erkennen. Mit digitalen Zwillingen und KI können Stadtverwaltungen die Auswirkungen ihrer Entscheidungen auf die Umwelt verstehen, quantifizieren und vorhersagen sowie potenzielle Szenarien testen, um die umweltfreundlichste Variante zu ermitteln.

Transport for London (TfL) setzt beispielsweise digitale Zwillinge ein, um Daten über Lärm-, Wärme- und Kohlendioxidemissionen im gesamten U-Bahn-Netz zu sammeln. Bevor die Technologie eingeführt wurde, konnten Mitarbeiter die Anlagen nur überprüfen, wenn die U-Bahn zwischen 1 und 5 Uhr morgens geschlossen war. Dank des Echtzeit-Zugriffs auf das Netzwerk, den der digitale Zwilling ermöglicht, können sie nun die Anlagen während der gesamten Betriebszeit überprüfen und auch Daten erkennen, die dem menschlichen Auge bisher verborgen blieben, wie z. B. Störungen, Wärme- und Lärmschwerpunkte. Nach Ansicht der Verantwortlichen wird das Projekt eine Schlüsselkomponente für das Ziel sein, bis 2030 ein emissionsfreies Bahnsystem zu schaffen.

Smart Buildings

Digitale Zwillinge und KI werden sie auch zunehmend für die Entwicklung smarter Gebäude eingesetzt. Die Technologien sorgen dafür, dass die Nachhaltigkeit von Anfang an im Vordergrund steht. Sie ermöglichen, virtuelle Darstellungen zu entwickeln, mit denen der voraussichtliche CO₂-Fußabdruck eines Gebäudes bereits in der Entwurfsphase bewertet werden kann.

Diesen Ansatz verfolgten die Entwickler beim Design von The Hickman in London, das als erstes Gebäude der Welt von Smart-Score mit Platin für smarte Gebäude ausgezeichnet wurde. Während der Bauphase wurde der digitale Zwilling über viele Sensoren mit dem Gebäudemanagementsystem verbunden, um eine integrierte Ansicht von Daten wie Belegung, Temperatur, Luftqualität, Lichtniveau und Energieverbrauch zu erhalten. Auf diese Weise konnten die Bauherren die Energiebilanz optimieren und den CO₂-Ausstoß verringern und den Rahmen für künftige Nachhaltigkeits-Verbesserungen schaffen, da diese über ein digitales Modell des Gebäudes vorab simuliert werden können.

Fazit

Die Entwicklung zu einer nachhaltigeren Industrie und letztlich zu einem nachhaltigeren Planeten war in den vergangenen Jahren ein schwer fassbares Ziel. Doch die jüngsten Fortschritte in der KI und der zunehmenden Einführung digitaler Zwillinge helfen, diese Vision zu verwirklichen. Jetzt können Unternehmen diese Technologien nutzen, um in jeder Phase des Betriebs Erkenntnisse zu gewinnen, die eine nachhaltigere, weniger CO₂-intensive Wirtschaft auf Mikroebene – und eine grünere Welt insgesamt – unterstützen.