Hvordan digitale tvillinger vil drive fremtiden for vedvarende energi

I flere århundreder har vi udnyttet olie- og gasressourcer til at producere elektricitet, drive køretøjer og fly, og tjene som grundlag for en bred vifte af produkter, herunder gummi, plast, gødning og lægemidler.

Disse ikke‑fornybare, naturlige ressourcer fremstilles af kulstof og hydrogen og udgør op til 84 % af verdens energiproduktion. Den omfattende brug af disse begrænsede, konventionelle ressourcer har dog ført til forurening og miljøskader. 

Ved at frigive giftige drivhusgasser og skadelige forurenende stoffer, har udvinding og forbrænding af fossile brændstoffer bidraget til klimaændringer og global opvarmning samt påvirket menneskers sundhed og økosystemer.

En central løsning på denne betydelige negative påvirkning af planeten forårsaget af olie- og gasressourcer er at skifte fra fossile brændstoffer til vedvarende energikilder.

Vedvarende energi udvindes fra miljøkilder såsom vejret og geografisk placering. Det er en nul‑emissions grøn energi.

Sol-, vind-, vandkraft-, geotermisk og biomasseenergi er de mest fremtrædende eksempler på vedvarende energikilder, som er bæredygtige.

I løbet af det sidste årti har verden vendt sig mod disse vedvarende energikilder som en måde at gennemføre en grøn energiovergang på, hvilket har resulteret i en vedvarende stigning i deres anvendelse på tværs af forskellige anvendelser.

Ifølge International Energy Agency (IEA) er forudsagt at stige med omkring 60 % mellem 2024 og 2030, hvilket vil øge andelen af vedvarende energi i det endelige energiforbrug fra 13 % i 2023 til næsten 20 % i 2030.

Selvom det er gavnligt for miljøet, medfører integration af disse naturlige ressourcer i elproduktion, energilagring og transport deres egne udfordringer på grund af deres intermitterende karakter og stærke afhængighed af eksterne faktorer som sæson og placering. Denne afhængighed kræver et energilagringssystem.

Der er også en høj indledende infrastrukturomkostning forbundet med vedvarende energikilder, mens deres hastighed for energiproduktion er langsom.

Som følge heraf anvendes konventionelle kilder stadig til størstedelen af elproduktionen. Dette gør det afgørende at have en ny strategi og teknologi på plads for bedre at håndtere disse udfordringer. Det betyder at forstå, studere og analysere adfærden af hver systems parametre under design-, produktions- og servicefaserne i hver vedvarende energisystems brugbare livscyklus. Det er her, digital twin (DT)-teknologi kommer ind i billedet.

Teknologien gør brug af adaptive modeller til at simulere realtidsydelsen af fysiske systemer i et digitalt miljø, hvilket hjælper med at forudsige og forebygge potentielle systemfejl.

Fra fysisk til digital: Fremkomsten af virtuelle replikater

En digital tvilling er simpelthen den virtuelle repræsentation eller kopi af et fysisk, virkeligt objekt, person, system eller proces. For at spejle sin fysiske pendant bruger den digitale kopi realtidsdata indsamlet ved hjælp af sensorer, simulationer og maskinlæring.

Dette muliggør overvågning, analyse og forudsigelse af den fysiske assets adfærd i forskellige scenarier, hvilket gør det muligt for os at træffe bedre beslutninger.

Evnen hos disse digitale tvillinger til at replikere og interagere med komplekse systemer har gjort dem yderst værdifulde på tværs af industrier, hvor de driver forbedringer i effektivitet, omkostningsreduktion og udviklingen af innovative løsninger.

Ifølge McKinsey‑estimater vil det globale marked for digital‑twin‑teknologi nå $73,5 milliarder i 2027, med en årlig vækst på 60 % i løbet af de næste fem år.

Begrebet ‘digital twin’ blev adopteret af NASA’s John Vickers i 2010, men den grundlæggende idé kom meget tidligere. Rumfartsagenturet udviklede faktisk teknologien til brug i rumekspeditioner i 1960’erne.

Det var dog i 2002, at Dr. Michael Grieves formelt annoncerede konceptet og anvendte det på fremstillingsindustrien. Konceptet blev opdelt i tre nøgledele: det faktiske fysiske rum, det virtuelle rum af den fysiske del og forbindelsen, der binder de to sammen.

Mange år senere, i 2011, udviklede den amerikanske luftvåben en digital tvilling til at designe fly og forudsige træthed og vedligeholdelse. Derfra spredte teknologien sig til andre områder, herunder luftfart, transport, skibsfart, fremstilling, sundhedspleje og olie‑ og gasapplikationer.

Inden for vedvarende energi er den primære funktion af en digital tvilling at indsamle data fra sensorer på stedet for at gengive driften af det fysiske system i en virtuel indstilling.

En digital tvilling kan oprettes for hver type vedvarende energisystem i løbet af dets livscyklusfaser for at udføre en specifik opgave. Dette betyder et behov for enorme mængder data, herunder hver komponents geometri, vejrdata, tidligere problemer, historisk prognostisering, eksperimentelle og praktiske data samt realtidsdata, hvilket gør anvendelsen af digitale tvillinger i sektoren kompleks og udfordrende.

Sagen er, at anvendelsen af digitale tvillinger i vedvarende energisystemer ikke er blevet udforsket i så stor udstrækning.

Så tager den nye undersøgelse et dybt dyk ned i konceptet i denne specifikke sektor. Forskere ved University of Sharjah har foretaget en grundig udforskning af AI‑drevne digitale tvillinger som et værktøj til at fremskynde den rene energiovergang.

I deres artikel udfører forskerne en grundig gennemgang af arkitekturen, funktionerne, livscyklussen og anvendelserne af digital twin‑teknologi i vedvarende energisystemer.

Til dette brugte de AI, maskinlæring (ML) og naturlig sprogbehandling (NLP), som gjorde dem i stand til at vurdere store mængder rådata og afdække meningsfulde indsigter om strukturerede mønstre og nye tendenser.

Med denne forskning er idéen at udnytte teknologiens potentiale til at forbedre effektivitet og bæredygtighed, samtidig med at man tackler udfordringerne med datamangel, komplekse biologiske processer, nedslidt udstyrsmodellering og miljømæssig variabilitet.

Optimering af den grønne omstilling: Løfterne & udfordringerne ved AI‑drevne digitale tvillinger

Mens verden kæmper for at reducere CO₂‑udledninger og bekæmpe klimaændringer, har forskere vendt sig mod AI‑drevne digitale tvillinger for at omforme energiens fremtid.

Disse digitale repræsentationer af den fysiske verden kan, ifølge forskerne, transformere generering, styring og optimering af vedvarende energikilder, hvilket igen fremskynder overgangen væk fra fossile brændstoffer. Men for at opnå dette skal vi overvinde deres markante begrænsninger.

Som forskerne bemærkede, \”digitale tvillinger er yderst effektive til at optimere vedvarende energisystemer,\” men hver vedvarende energikilde præsenterer unikke udfordringer, der kan \”begrænse ydeevnen af digitale twin‑teknologier, på trods af deres betydelige løfter om at forbedre energiproduktion og -styring.\”

Så, efter at have gennemført en omfattende gennemgang af eksisterende litteratur om emnet, om hvordan digitale tvillinger anvendes i sektoren, identificerede de forskningshuller, foreslog retningslinjer og dækkede de problemstillinger, der skal adresseres for at udnytte digital twin‑teknologien fuldt ud i den vedvarende energisektor.

En forskningskøreplan tilbydes også for at hjælpe forskere med at forbedre teknologiens pålidelighed og præcision.

I deres undersøgelse definerede forskerne betydelige fordele ved digitale tvillinger¹ samt deres begrænsninger på tværs af forskellige vedvarende energisystemer. Fokus for de anbefalinger, som forskerne har fremsat, er på at udvide beregningskapaciteten, videreudvikle modelleringsteknikker og forbedre dataindsamlingsmetoder for at sikre, at digitale tvillinger kan levere præcise og pålidelige indsigter til beslutningstagning og systemoptimering.

Vindenergi

Vindenergi udnytter vindens kraft til at generere elektricitet. I 2024 voksede dens bidrag til den globale elproduktion til 8,1 %. Det er sat til at blive den andenstørste kilde til global vedvarende elproduktion efter sol‑PV inden udgangen af dette årti.

For at omdanne vindens kinetiske energi til elektricitet installeres vindmøller på land samt offshore på havet, enten fastgjort eller flydende.

Primært anvendes to typer vindmøller her. Den vertikale akse‑vindmølle (VAWT) har en rotationsakse, der er vinkelret på vindens bevægelse. Den anden er horisontale akse‑vindmøller (HAWT), som roterer parallelt med vindstrømmen.

Mens HAWT indfanger den maksimale mængde vindenergi, kræver den stabil luftstrøm uden betydelige udsving. VAWT derimod indfanger vind fra enhver retning og fungerer i et turbulent vindstrømsområde med en lavere energiproduktionsrate.

Brugen af digitale tvillinger her kan hjælpe med at forudsige ukendte parametre og korrigere unøjagtige målinger.

Dog står de over for udfordringer med præcis modellering og overvågning af miljøfaktorer og -forhold. Upålidelige data og huller i data indsamlet fra fjerntliggende eller offshore‑områder skaber også problemer for digitale tvillinger. Desuden har de svært ved at simulere kritiske faktorer i aldrende turbiner såsom gearkasseforringelse, bladerosion og elektrisk systemydelse.

Klik her for en liste over de bedste vindenergi‑aktier.

Solenergi

Den primære drivkraft for væksten i vedvarende energi er solenergi, som i flere år nu har ydet de største bidrag til den rene energiproduktion. I 2024 leverede den mere end 2,000 TWh elektricitet, hvilket tilføjede 474 TWh for at nå en andel på 6,9 %, hvilket gjorde den til den hurtigst voksende energikilde for 20. år i træk.

Den hurtigst voksende og største kilde til ny elektricitet er solenergi. Sollyset omdannes direkte til elektricitet ved hjælp af fotovoltaik (PV). Et PV‑panel, eller solpanel, indeholder PV‑celler, der er lavet af et energitransmitterende halvledermateriale. Disse celler absorberer sollyset og omdanner solenergi til elektricitet.

Samtidig er koncentreret solenergi (CSP) en indirekte metode til at generere elektricitet, hvor linser eller spejle bruges til at fokusere sollys på et brændpunkt.

Med hensyn til solenergi anvender digitale tvillinger realtidsdata fra sensorer til at finde de nøglefaktorer, der påvirker effektivitet og udgangseffekt. På trods af deres potentiale kan digitale tvillinger her ikke præcist forudsige ydeevnen på grund af variationer i atmosfæriske forhold. Derudover har de problemer med at overvåge panelnedbrydning og miljøpåvirkninger over tid, hvilket påvirker deres nøjagtighed og anvendelighed.

Ligesom med vindenergi kan dataindsamling fra fjerntliggende eller offshore‑områder her være sparsom eller upålidelig.

Klik her for en liste over de bedste solenergi‑aktier.

Geotermisk energi

Denne vedvarende energi udvindes fra Jordens kernevarme og bruges til opvarmning og køling ud over elproduktion. Dens andel af vedvarende energi er mindre end 3 %.

Digitale tvillinger kan hjælpe med at simulere hele driftsprocessen ved udnyttelse af geotermisk energi, især boreprocessen. Ved at muliggøre omkostningsanalyse og forudsige træthed kan de spare både tid og omkostninger forbundet med driften.

Den største udfordring her er den begrænsede tilgængelighed af højkvalitetsdata, hvilket hæmmer teknologiens evne til at simulere geologisk usikkerhed og forhold under Jordens overflade. Derudover er der komplekse langsigtede adfærdsmønstre i geotermiske systemer, såsom varmetransport og fluidstrømsdynamik, som er vanskelige for digitale tvillinger at modellere.

Vandkraft

Vandkraft udnytter vandets strøm til at producere energi. Den udnytter gravitations- og højdeforskelle.

I 2024 udgjorde vandkraft den største del af den globale elproduktion fra vedvarende energiteknologi. Men denne enkeltstående største vedvarende kilde med en andel på 14 % forventes forventet af IEA at falde med én procent i 2030, da den stigende brug af sol‑PV og vindenergi gør vandkraft mindre fremtrædende. Den forventes dog stadig at vokse, efterhånden som nye projekter aktiveres.

Vandkraft er forbundet med høje byggeomkostninger, påvirker vandkvaliteten negativt og har en skadelig indvirkning på dyrelivets levesteder.

Digitale tvillinger kan anvendes på vandkraft for at simulere systemet for at identificere påvirkende faktorer. I ældre anlæg kan de hjælpe med at mindske virkningen af medarbejdertræthed på produktiviteten. 3D‑laserskanning anvendes her til at opdage omkostningseffektiv træthedsbygning.

Udfordringen er dog datamangel, aldrende infrastrukturpræstationer og præcis modellering af den komplekse vandstrømsvariabilitet samt overvågning af miljømæssige og økologiske begrænsninger.

Biomasseenergi

Denne energiform udledes fra organisk materiale, som omfatter nedbrudte dyr og planter. Den kan udvindes fra forskellige faste, flydende og gasformige kilder som metan, landbrugsafgrøder, vegetabilske olier, dyregødning og kommunalt affald.

De AI‑drevne modeller kan hjælpe med at forbedre funktionaliteten og driften af biomasseenergi ved at tilbyde en dybere forståelse af hele processen og anlæggets opsætning, såsom en brænder.

Men når de anvendes på dette vedvarende energisystem, har digitale tvillinger svært ved præcist at modellere biomassekonvertering samt biologiske, biokemiske og termokemiske processer. De står også over for udfordringer med at simulere den komplette forsyningskæde for biomasseenergi.

Investering i digital twin‑teknologi

Nu, hvis vi ser på en investeringsmulighed inden for dette område, PTC Inc. (PTC ) skiller sig ud med sit kernefokus på digitale tvillinger og stærke markedspræstationer. Det globale softwarefirma gør det muligt for fremstillings- og produktvirksomheder at digitalt transformere, hvordan de designer, fremstiller og servicerer fysiske produkter.

PTC Inc. (PTC )

PTC’s produktportefølje omfatter Windchill til enterprise product lifecycle management‑software, Creo til at bygge produkter med CAD/CAM/CAE, ALM‑software Codebeamer til moderne udvikling, asset‑centreret ServiceMax til serviceadministration, cloud‑native PLM‑platform Arena, cloud‑native CAD‑platform Onshape, Kepware til at få adgang til og styre industrielle data, ThingWorx til at bygge og implementere industrielle Internet of Things (IIoT)‑applikationer, skalerbar enterprise AR‑platform Vuforia, Servigistics til service‑delestyring og Arbortext til effektiv oprettelse, styring og levering af indhold.

PTC’s digitale tvillinger er også blevet brugt på tværs af den vedvarende energisektor.

For et par år siden indgik den franske energigruppe ENGIE et samarbejde med dem for at udvikle en virtuel ovn til at støtte overgangen af industrielle aktiver. EDF brugte derimod ThingWorx og Vuforia til at overvåge driften, forbedre medarbejdertræning og simulere kritiske vedligeholdelsesopgaver for sine atomkraftværksystemer. Howden anvendte teknologien til at forbedre sine kompressorer og blæsere, der bruges i olie‑ og gas‑ og energiproduktion.

Når det gælder dens markedspræstation, har PTC’s aktier nået en rekordhøj (ATH) over $219, med en stigning på 16,83 % år‑til‑dato og en stigning på 57,5 % siden april. Med dette har den en EPS (TTM) på 4,24 og en P/E (TTM) på 50,64.

For det tredje regnskabsår kvartal i 2025 rapporterede den en vækst på 14 % i drifts‑ og fri cash‑flow, som udgjorde $850 millioner.

“Q3 var endnu et solidt kvartal for PTC,” bemærkede Neil Barua, præsident og administrerende direktør for PTC, mens han delte fremskridt inden for CAD, PLM, ALM, SLM og SaaS med nye produktudbud og forbedringer.

I løbet af dette kvartal foretog virksomheden aktietilbagekøb for $75 millioner som en del af sin $2‑milliarder autorisation.

I denne uge udvidede PTC sit samarbejde med NVIDIA (NVDA ) ved at annoncere integrationen af NVIDIA Omniverse‑teknologier i Creo og Windchill for at hjælpe virksomheder med at forbedre produktkvalitet, accelerere udvikling og samarbejde mere effektivt om komplekse produkter gennem hele deres livscyklus.

“Dagens mest avancerede produkter—fra AI‑hardware til industrimaskiner—er mere komplekse, integrerede og ingeniørintensive end nogensinde før,” sagde Barua og bemærkede, at med dette samarbejde, “giver vi vores kunder mulighed for at indarbejde design‑ og konfigurationsdata i et realtids‑, immersivt simuleringsmiljø.”

Tidligere i år lancerede PTC en ServiceMax AI, som vil udnytte den fulde dokumenterede historik af udstyrsdata, servicehistorik og mere for at hjælpe organisationer med at modernisere deres arbejdsgange og gøre felttjenesteteknikere i stand til at udføre mere arbejde på kortere tid.

Seneste nyheder og udviklinger om PTC Inc. (PTC) aktien

Afsluttende tanker om digitale tvillinger & ren energi

Digital twin‑teknologi er fremkommet som et effektivt redskab til at optimere vedvarende energisystemer. Selvom dens potentiale til at maksimere effektivitet, prognoser og systemintegration er ubestrideligt, lider den også af ulemper.

Det er kun ved at overvinde udfordringer med datatilgængelighed, håndtere komplekse modelleringsmiljøer og bygge omkostningseffektive, skalerbare løsninger, at reel adoption kan opnås.

Så, mens verden skifter til vedvarende energikilder for at reducere CO₂‑udledninger og bekæmpe klimaændringer, vil digitale tvillinger definere den næste æra af grøn energi.

Referencer:

1. Semeraro, C., Aljaghoub, H., Al‑Ali, H.K.M.H., Abdelkareem, M.A., & Olabi, A.G. “Udnyttelse af fremtiden: Udforskning af digitale twin‑applikationer og implikationer i vedvarende energi.” Energy Nexus, vol. 18, 1 juni 2025, s. 100415. ScienceDirect. https://doi.org/10.1016/j.nexus.2025.100415