Digitaler Zwilling Hosterwitz – Interaktiv. Echtzeit. Open Source.
Ein digitales Werkzeug für die Energiewende im Gebäudesektor
Übersicht
Mit dem Projekt „Digitaler Zwilling Hosterwitz“ wurde für die WiD Wohnen in Dresden GmbH & Co. KG gemeinsam mit unseren Expert:innen ein innovatives Tool geschaffen, das die energiebezogene Bewertung und Optimierung von Wohngebäuden neu definiert.
Der interaktive Digitale Zwilling verbindet wissenschaftliche Präzision, modernes Webdesign und künstliche Intelligenz, um Energiekonzepte verständlich, vergleichbar und direkt nutzbar zu machen.
Der Digitale Zwilling Hosterwitz ist mehr als nur ein Planungstool – er ist ein Werkzeug für den Wissenstransfer und die Beteiligung an der Energiewende. Durch die Kombination aus Interaktivität, wissenschaftlicher Fundierung und visueller Verständlichkeit wird Energieplanung greifbar und Entscheidungen werden nachvollziehbar
Ziel des Projekts
Das zentrale Projektziel bestand darin, Planer:innen, Energieberater:innen und kommunalen Entscheidern eine transparente, datenbasierte Grundlage für energieeffiziente Entscheidungen bereitzustellen.
Über eine intuitive Weboberfläche können Nutzer:innen verschiedene Energiesystemvarianten in Echtzeit konfigurieren, vergleichen und bewerten.
So werden komplexe Fragen der Energieversorgung greifbar:
- Wie wirkt sich der Gebäudestandard auf den CO₂-Fußabdruck aus?
- Welche Kombination aus PV-Anlage und Wärmepumpe erzielt den höchsten Autarkiegrad?
- Welche Parameter sind für eine wirtschaftliche Sanierungsstrategie entscheidend?
Das Ergebnis
Sofortige Berechnungen zentraler Kennwerte wie Autarkiegrad, Strom- und Wärmebilanzen sowie CO₂-Emissionen – direkt im Browser, ohne Wartezeiten.
Technologische Umsetzung
Der Digitale Zwilling basiert auf einem modularen Fullstack-Ansatz, der hohe Interaktivität mit wissenschaftlicher Genauigkeit verbindet.
Frontend
- ReactJS für eine performante, reaktive Benutzeroberfläche
- ThreeJS zur Darstellung interaktiver 3D-Modelle
- REST-API zur Verbindung mit dem Backend
Backend
- ML-basierte Regressionen, die Simulationsergebnisse in Echtzeit approximieren
- Python als zentrale Rechenlogik
- Keras für maschinelle Lernverfahren
Simulationsbasis
Über 3.300 Varianten eines detaillierten Modelica-Gebäudemodells bilden das Fundament der Berechnungen.
Diese umfangreiche Datengrundlage ermöglicht es, neue Kombinationen dank trainierter KI-Modelle sofort und präzise zu bewerten – ohne erneut rechenintensive Simulationen durchführen zu müssen.
Datenquellen & Berechnungsgrundlagen
Die energetische Modellierung basiert auf fundierten wissenschaftlichen Quellen:
- Heiz- & Kühlbedarf: Forschungsprojekt Neutralpath der TU Dresden
- Trinkwassererwärmung: Daten aus der Yados-Studie
- Stromverbrauch: Abgeleitet aus BDEW-Statistiken und Standardlastprofilen
Diese Kombination gewährleistet hohe Realitätsnähe und regionale Relevanz für kommunale und wohnungswirtschaftliche Anwendungen.
Abgebildete Anlagentechnik
Im Digitalen Zwilling können verschiedenste Systeme konfiguriert und verglichen werden:
- Photovoltaikanlagen (mit variabler Dachbelegung)
- Wärmepumpen (Luft oder Geothermie)
- Heizstäbe und Pufferspeicher für Heizung und Warmwasser
Konfigurierbare Parameter
- PV-Leistung: 0–100 %
- Gebäudestandard: GEG / KfW 55 / KfW 70 / KfW 85
- Wärmepumpentyp: Luft oder Geothermie
- Raumtemperatur: 19–23 °C
- Warmwasserprofil: sparsam – hoch
Durch diese Flexibilität lässt sich jede Gebäudesituation individuell abbilden – vom sanierten Mehrfamilienhaus bis zum energieeffizienten Neubau.
Kombination aus Simulation und Machine Learning
Ein besonderes Merkmal des Projekts ist die Verknüpfung von High-Fidelity-Simulationen mit maschinellem Lernen.
Während physikalisch exakte Simulationen die Basis liefern, erlaubt das trainierte ML-Modell eine Echtzeitbewertung bisher nicht simulierter Szenarien.
Das Ergebnis:
- Schnellere Berechnungsergebnisse
- Ressourcenschonende Simulation
- Hohe Genauigkeit trotz vereinfachter Modelle
Damit wird der Digitale Zwilling zu einem leistungsstarken Werkzeug für Wissenstransfer, Energieberatung und kommunale Entscheidungsprozesse.
Mehrwert für Planung & Beratung
Der Digitale Zwilling Hosterwitz bietet konkrete Vorteile für unterschiedliche Zielgruppen:
| Zielgruppe | Nutzen |
| Planer:innen & Energieberater:innen | Schnelle Analyse und Vergleich unterschiedlicher Energiesysteme |
| Kommunale Entscheider:innen | Transparente Entscheidungsgrundlagen für Investitionen |
| Wohnungsunternehmen | Strategische Planung energieeffizienter Sanierungen |
| Bürger:innen & Interessierte | Anschauliche Visualisierung komplexer Energiekonzepte |
Weitere Highlights:
Transparente Kommunikation technischer Zusammenhänge
- Echtzeitbewertung komplexer Systeme
- Intuitive 3D-Visualisierung
- Vergleichbarkeit unterschiedlicher Varianten
Anwendungsbeispiel: Digitaler Zwilling Hosterwitz
Der Digitale Zwilling Hosterwitz zeigt, wie sich ein reales Energiequartier virtuell abbilden lässt: Ein digitaler Stadtteil, gespeist mit echten Daten aus Photovoltaik, Wärmepumpen, Speichern und Verbrauchern.
Die Darstellung macht Energieflüsse sichtbar – live und verständlich:
- Wie viel Strom erzeugt die PV-Anlage heute?
- Wann arbeitet die Wärmepumpe am effizientesten?
- Wie wirkt sich das Nutzerverhalten auf den Energieverbrauch aus?
Für Fachleute bietet der Zwilling die Möglichkeit, reale Szenarien zu berechnen und zu simulieren. Für Bürgerinnen und Bürger wird er zum Erlebnisraum, in dem die Energiewende sichtbar und greifbar wird.
Technik trifft Transparenz – und schafft Akzeptanz.
Digitaler Zwilling Demo
Fazit
Der Digitale Zwilling Hosterwitz steht exemplarisch für die Zukunft digitaler Stadt- und Energieplanung:
Ein offenes, interaktives und datenbasiertes System, das komplexe technische Zusammenhänge verständlich macht und so den Weg in eine nachhaltige Energiezukunft unterstützt.
Interaktiv. Echtzeit. Open Source.
Ein Projekt, das zeigt, wie digitale Technologien die Energiewende konkret voranbringen können.