SPARK-TWIN: Digitale Zwillinge zur Energie­optimierung

Energieeffizienz in industriellen Produktions­prozessen verbessern

Ziel des Forschungsprojektes ist es, fortschrittliche Methoden zur Energie­optimierung auch für kleine und mittlere Industrie­unternehmen in der Euregio Maas-Rhein zugänglich zu machen.

Industrielle Produktionsprozesse sind häufig durch ein komplexes Zusammenspiel von Heiz-, Kühl- und Fertigungsprozessen geprägt. Um Einsparpotenziale zu erkennen, ohne die Produktionssicherheit zu beeinträchtigen, ist ein genaues Verständnis des Anlagenverhaltens unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen erforderlich.

Digitale Zwillinge bieten die Möglichkeit, solche Prozesse zu analysieren und zu optimieren. Durch die Verknüpfung von Simulationsmodellen mit realen Betriebs­daten können Unternehmen ihre Anlagen besser verstehen, Ineffizienzen erkennen und alternative Betriebsstrategien untersuchen.

Das Projekt SPARK-TWIN verfolgt das Ziel, diese Technologie auch für kleinere Produktionsunternehmen nutzbar zu machen, die häufig nur über begrenzte personelle und technische Ressourcen verfügen.

Dynamische Simulation, Echtzeitdaten und KI kombinieren

Ein digitaler Zwilling ist ein dynamisches, virtuelles Abbild eines realen Systems oder Prozesses. Im Rahmen von SPARK-TWIN werden Simulationsmodelle mit Daten vernetzter Sensoren kombiniert, um die tatsächlichen Betriebszustände der Anlagen zu erfassen und abzubilden.

Künstliche Intelligenz ergänzt die Simulation, indem sie Prognosen unterstützt, Anomalien erkennt und Möglichkeiten für einen energie­effizienteren Anlagen­betrieb identifiziert.

Durch die Kombination von Simulation, Echtzeitüberwachung und KI sollen fundiertere Betriebs­entscheidungen ermöglicht und die Prozessregelung verbessert werden.

Praxistest in der Lebens­mittel­produktion

SPARK-TWIN konzentriert sich auf Anwendungen in der Lebens­mittel­industrie. Hier bieten energieintensive Heiz-, Kühl- und Chargenprozesse ein erhebliches Potenzial zur Optimierung.

Die Technologie soll an einem Pilot­standort erprobt werden: eine Produktions­linie des belgischen Lebens­mittel­herstellers Saveurs du Chef.

Anhand der Demonstrationsanwendung sollen Betriebsdaten gewonnen werden, um Verbesserungen der Prozessregelung, mögliche Energieeinsparungen und die Übertragbarkeit des Ansatzes auf weitere industrielle Anwendungen zu bewerten.

Der Beitrag von TLK Energy: Dynamische Simulation und Optimierung

TLK Energy bringt seine Expertise in den Bereichen dynamische System­simulation thermischer Systeme und mathematische Optimierung in das Projekt ein.

Bei der Entwicklung des digitalen Zwillings bringen wir unsere Erfahrung in der Modellierung komplexer Systeme mit Modelica und spezialisierten Modell­bibliotheken wie zum Beispiel der TIL Suite und der Process Systems Library ein.

Dynamische Simulationsmodelle ermöglichen es, das Verhalten industrieller Prozesse physikalisch fundiert abzubilden, Betriebszustände zu analysieren und energieeffizientere Betriebsstrategien zu untersuchen. Über den offenen Standard Functional Mock-up Interface (FMI) lassen sich die Modelle auch außerhalb der ursprünglichen Modellierungsumgebung nutzen und mit realen Messdaten sowie KI-basierten Methoden verknüpfen.

Darüber hinaus fließen unsere Erfahrungen aus der industriellen Energie­beratung ein. Mithilfe von Daten­analysen und Pinch-Analysen sowie bei Bedarf ergänzenden Simulationen identifizieren wir Einspar­potenziale und entwickeln Maßnahmen, um den Energie­verbrauch und die Betriebs­kosten industrieller Anlagen zu senken.

Fortschrittliche Energie­optimierung auch für KMU zugänglich machen

Ein zentrales Ziel von SPARK-TWIN ist die Entwicklung einer modularen Lösung, die sich an unterschiedliche industrielle Prozesse und Produktions­umgebungen anpassen lässt.

Das System wird so konzipiert, dass es durch externe Fachleute implementiert und anschließend möglichst einfach betrieben werden kann. Dadurch sollen auch kleinere Unternehmen von simulationsgestützten und KI-basierten Optimierungsmethoden profitieren können, ohne umfangreiche eigene Simulationskompetenzen aufbauen zu müssen.

Durch die grenzüberschreitende Zusammen­arbeit soll SPARK-TWIN zeigen, wie digitale Zwillinge zu einer effizienteren Produktion, geringeren Betriebs­kosten und einem nachhaltigeren Betrieb industrieller Anlagen beitragen können.

Projektpartner und Förderung

SPARK-TWIN läuft von Januar 2026 bis Dezember 2027 und vereint drei Projektpartner: TLK Energy GmbH (Deutschland), Boolean (Belgien) und Saveurs du Chef SRL (Belgien).

Das Forschungsprojekt SPARK-TWIN wird im Rahmen der Förderinitiative STIPP des Programms Interreg Maas-Rhein (NL-BE-DE) durch die Europäische Union aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.

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Weitere Informationen finden Sie auf der offiziellen SPARK-TWIN-Projektseite.