04.02.2026 – Wie mehr Tempo in die Modernisierung von Umspannwerken kommt, zeigt ein Pilotprojekt im Umspannwerk Rheinfelden. Ein digitaler Zwilling sorgt in der gesamten Anlage für mehr Effizienz bei der Planung und Betriebsführung.
Foto: EPLAN GmbH & Co. KG
Umspannwerke stellen neuralgische Punkte für das Gelingen der Energiewende dar. Auch aus diesem Grund entschließen sich viele Netzbetreiber für den Neubau beziehungsweise die Modernisierung ihrer teils altgedienten Umspannwerke (UW). Um solch ein Bauvorhaben so erfolgreich wie möglich durchzuführen, sollte ein besonderes Augenmerk auf die Planungsphase gelegt werden. Und an dieser Stelle wird es spätestens bei der Modernisierungsplanung von Bestands-UW häufig knifflig, wie Jan-Oliver Kammesheidt, Global Vertical Market Manager Energy bei Eplan, aus Erfahrung weiß: „Aus Planungssicht sind Umspannwerke keine genormten Bauwerke mit standardisierten technischen Systemen, sondern eher individuell geplante Unikate, die wie in einer Manufaktur angefertigt werden. Dies hat zur Folge, dass in puncto technischem Aufbau kaum ein Umspannwerk dem anderen gleicht. Auf die einzelnen Komponenten und Bauteile heruntergebrochen bedeutet dies jedoch, dass viele Planungs- und Dokumentationsdaten ebenfalls so gut wie nie standardisiert vorliegen.“
Solche Konstellationen erschweren bei einem Modernisierungsvorhaben die konsistente und effiziente Planung des Projekts. Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, noch vor dem ersten Planungsstrich einen digitalen Zwilling des UW samt seiner Primär- und Sekundärtechnik aufzusetzen. Wie dies in der Praxis gelingen kann, hat das Softwareunternehmen Eplan – in Kooperation mit dem CAD-Systemhaus entegra – bei der Modernisierung des vom süddeutschen Netzbetreiber naturenergie netze betriebenen Umspannwerks Rheinfelden gezeigt.
Die Primärtechnik im UW umfasst alle Betriebsmittel, die für die physische Verteilung und den Transport von elektrischer Energie zuständig sind. Hierzu zählen beispielsweise Schaltgeräte, Sammelschienen, Trenner, Transformatoren und Leitungen.
Sekundärtechnik kurzgefasst
Die Sekundärtechnik im UW umfasst alle Geräte und Anlagen, die nicht direkt für den Transport oder die Wandlung elektrischer Energie zuständig sind – also die Steuerung und Überwachung der Primärtechnik übernehmen. Hierzu zählen beispielsweise die Mess-, Fernwirk- oder Schutztechnik.
Der Plan
Für die Erstellung des digitalen Zwillings entschieden sich die Projektpartner dazu, alle Daten der stromführenden Komponenten (Primärtechnik), der Steuerungs- und Überwachungsebene (Sekundärtechnik) sowie von den Bauwerken und deren peripheren Anlagenteilen in das digitale Abbild des UW zu überführen. Diese Aufgabe ist weit weniger trivial, als es auf den ersten Blick erscheinen mag, da insbesondere Primär- und Sekundärtechnik mit unterschiedlichen CAD-Software-Lösungen geplant werden.
Die Krux mit der Datenmigration
Doch bevor es an den Aufbau des digitalen Zwillings geht, müssen die benötigten Daten erst einmal erfasst und standardisiert werden. Im Fall der Modernisierung eines UW fällt das Augenmerk bei der Datenmigration in der Regel stärker auf die Sekundärtechnik, da hier oftmals das Gros der Bauteilerneuerung stattfindet – im Vergleich zu vielen Komponenten der Primärtechnik, die größtenteils stromführend und somit wesentlich langlebiger als die meisten Sekundärtechnik-Lösungen sind.
Bei der Datenmigration verfolgt das Monheimer Softwareunternehmen die Strategie, eine einheitliche Datenstruktur für alle im UW verbauten Sekundärtechnik-Komponenten aufzubauen, ähnlich einer Bauteildatenbibliothek. „Im Idealfall hat der Betreiber des UW bereits viele Komponenten im Eplan-Datenformat vorliegen. Und selbst wenn nicht, besitzen wir tausende Bauteildatensätze vieler Hersteller in unserem Format, zum Beispiel Eplan-Daten von Janitza-Messsystemen oder von Fernwirktechnik von LACROIX SAE. Auf diese Weise können bei der späteren Detailplanung viele der alten Komponentendaten direkt mit den Datensätzen der neuen Bauteile im Eplan-Format zusammengeführt werden“, erklärt Jan-Oliver Kammesheidt.
Ganz nebenbei fördert das Softwareunternehmen somit einen höheren Standardisierungsgrad der Datensatzstruktur im UW. Dies hat für die Kund:innen mehrere Vorteile, wie Kammesheidt weiter ausführt: „Bestenfalls bildet der Betreiber auf diese Weise sogenannte ‚Typicals‘ von Strukturen seines UW aus: Etwa in der Art, dass seine 110-kV-Felder immer ähnlich aufgebaut sind. Darauf basierend stellt er sich eine Art Bauteil-Makrobibliothek in Eplan zusammen, die er dann immer wieder nutzen kann.“
Bäumchen wechsel dich
Auch für den Fall, dass die Bauteildaten der Sekundärtechnik in unterschiedlichen Datenformaten vorliegen, hat die Softwareschmiede eine Lösung. Das Unternehmen besitzt Ressourcen, um sogar alte PDF-Pläne von Schaltschränken in Eplan-Daten umzuzeichnen. In diesem Zusammenhang schaut sich das Softwareunternehmen gemeinsam mit dem Betreiber des UW an, welche Altdaten überhaupt ins Eplan-Format konvertiert werden müssen – schließlich müssen nicht zwangsläufig sofort alle Bestands-Dokumentationen eines UWs auf einmal digitalisiert werden. Zielführender ist es, eine Prioritätenliste beziehungsweise einen Fahrplan für die Digitalisierung der Altdaten in Eplan umsetzen.
Der Weg zum UW-Zwilling
Der digitale Zwilling dient als Grundlage für die Modernisierungsplanung im Umspannwerk. (Foto: EPLAN GmbH & Co. KG)
Sobald alle Daten der Sekundärtechnik im Eplan-Format vereinheitlicht sind, kann mit dem Aufbau des digitalen UW-Zwillings begonnen werden. Im Fall des Modernisierungsprojekts in Rheinfelden wurden hierzu zunächst die Datensätze der Primärtechnik, die entegra unter Einsatz der Software-Lösung Primtech aufbauen konnte, über eine vordefinierte Schnittstelle automatisch in die Eplan-Umgebung exportiert. Anschließend wurden die Eplan-Daten aus der Sekundärtechnik mit aufgenommen und in die Struktur des digitalen Zwillings integriert. Ausgehend von den 3D-Planungstools P8 und Pro Panel von Eplan, wird dann der digitale Planungszwilling des UW geschaffen und die Visualisierung der Primär- und Sekundärtechnik sowie der Bauwerkskomponenten ermöglicht.
Weniger Fehler, mehr Tempo
Da nun alle Daten für die Modernisierungsplanung im digitalen Zwilling vorliegen, las- sen sich schon im Planungsprozess Bauteilkollisionen oder Fehler der Marke „lass mal versuchen, ob das so klappt“ vermeiden. Zudem ist es vorteilhaft, dass die Daten der alten Sekundärtechnik-Komponenten, die nach der Modernisierung im UW bleiben sollen, im gleichen Format wie die neuen Bauteile, die für die Modernisierung notwendig waren, vorliegen: So lässt sich die Planung zukünftiger Modernisierungsvorhaben sowie die Weiterentwicklung von Umspannwerken optimieren und beschleunigen.
Auch für die Wartung kann der digitale Zwilling einen Mehrwert bieten: Da sich die Technikteams des Umspannwerks bei Wartung und Betrieb der Anlage größtenteils in der Sekundärtechnik bewegen, führt die Implementierung des digitalen Zwillings dazu, dass sich Service- und Wartungsprozesse zum Teil neugestalten können. So lassen sich beispielsweise im Anlagenbetrieb unterschiedliche (Wartungs-)Projekte mit Lieferanten in der Cloud teilen oder Zugriffsrechte auf das System nach definierten Aufgabenbereichen an bestimmte Servicemitarbeiter:innen vergeben – alles Punkte, die zur Optimierung der Betriebsabläufe beitragen können. (cp)