Virtuelle Zwillinge sollen das Schienennetz verbessern

Österreich will bis 2040 die Klimaneutralität schaffen. Ein Buzzword in diesem Kontext ist die Mobilitätswende. Zu seinem 20-jährigen Jubiläum hat das Grazer Unternehmen Virtual Vehicle dargelegt, welchen Beitrag es dazu leisten will. Das Forschungszentrum für virtuelle Fahrzeuge ist inzwischen das größte in Europa. Jetzt will man sich verstärkt auf den Zugverkehr konzentrieren. 

Für die Mobilitätswende ist der Zugverkehr entscheidend. Dafür müsse man die Kapazität für Personen- und Gütertransport nahezu verdoppeln, erklärt Virtual-Vehicle-Geschäftsführer Jost Bernasch in einem Pressegespräch: "Wir haben aber keine Zeit, die Infrastruktur auszubauen." Daher müsse man das bestehende Schienennetz optimieren.

Digitales Abbild der Realität

Hier soll der "digitale Zwilling" helfen. Er soll das gesamte System aus Schienen, Bodenbeschaffenheit und Zügen virtuell abbilden und damit die Realität simulieren. Wie Stefan Rohinger von Infineon Technologies Austria erklärt, kann so ermittelt werden, wie gut neue Maßnahmen oder Konstruktionen funktionieren, bevor sie tatsächlich gebaut werden. Das ist günstiger, schneller und weniger aufwändig.

Auch der bestehende Betrieb kann davon profitieren, denn ein digitaler Zwilling des bestehenden Bahnnetzes kann den Verschleiß von Zügen und Schienen berechnen und frühzeitig warnen, wo es zu Problemen kommen kann.

Systeminnovation statt Schlüsseltechnologien

Mit dem digitalen Zwilling will man Verbesserungen bei der Performance erforschen und Material erproben, das die Lebensdauer von Zügen und Schienen verlängern sollen. Auch die Automatisierung von Komponenten, wie der Wagenkupplung, oder von gesamten Regionalzügen soll so weiter voran gebracht werden. 

Es ginge dabei nicht darum, "Schlüsseltechnologien" zu erforschen, die einzelne kleine Optimierungen bringen, sagt Horst Bischof, Vizedirektor für Forschung an der TU Graz, die mit Virtual Vehicles zusammenarbeitet: "Es nutzt nichts, härtere Schienen zu bauen, wenn sie nicht mit den Fahrzeugen zusammenpassen." Vielmehr müsse man eine gesamtheitliche Systeminnovation schaffen und dafür sei der digitale Zwilling entscheidend. 

Giga-Batterie für E-Mobilität

Neben dem Schienensystem arbeitet Virtual Vehical auch an Simulationen für E-Mobilität. Dabei soll die "Giga-Batterie" eine entscheidende Rolle spielen. Elektroautos, die am Stromnetz hängen, sollen als Zwischenspeicher genutzt werden. Dafür werden sie dynamisch ge- und entladen, je nachdem, wo der Strom gerade benötigt wird.

Dafür muss ein intelligentes System geschaffen werden, dass dafür sorgt, dass die Fahrzeuge immer dann voll geladen sind, wenn sie gebraucht werden. Dafür soll ein digitaler Zwilling das Verhalten der Nutzer*innen abbilden.

Hierfür ist Virtual Vehicle am europäischen Forschungsprojekt XL-Connect beteiligt. Das soll die Ladekette vom Energieversorger bis zu den Nutzer*innen abbilden. Einerseits kommen dafür mathematische Modelle der Stanford University zum Einsatz, andererseits helfen österreichische Netzbetreiber dabei, das Verhalten der Menschen simulieren zu können.