Urbane digitale Zwillinge in der Wärmeplanung

Ausgangslage

Um die nationalen Klimaschutzziele aus dem Klimaschutzgesetz (KSG) zu erreichen, hat die Bundesregierung das Gebäudeenergiegesetz (GEG) mit einer verpflichtenden Wärmeplanung verknüpft. Das „Gesetz für die Wärmeplanung und zur Dekarbonisierung der Wärmenetze“ (WPG) verpflichtet Großstädte, bis zum 30. Juni 2026 einen Wärmeplan vorzulegen. Städte mit weniger als 100.000 Einwohnerinnen und Einwohnern müssen dies bis zum 30. Juni 2028 erledigen. Damit verpflichtet das Gesetz die Länder, dafür zu Sorge zu tragen, dass Kommunen in ihrem Hoheitsgebiet flächendeckend Wärmepläne erstellen.

Für die Wärmeplanung können digitale Modelle der Energieversorgung und Energiebedarfe ein wichtiger Mehrwert sein. Urbane digitale Zwillinge (UDZ) integrieren zum Beispiel Echtzeitdaten von Verbräuchen, verarbeiten diese strukturiert und simulieren nachhaltige Szenarien. Sie bilden im besten Falle Gebäude, Anlagen der Energieversorgung und Versorgungsnetze auf Quartiers- oder Stadtebene ab.

Ziel

Das Projekt zielte zunächst darauf ab, die Voraussetzungen für den Einsatz von UDZ in der kommunalen Wärmeplanung zu beschreiben. In diesem Sinne analysierte das Projektteam den aktuellen Stand der Verwendung digitaler Hilfsmittel im Rahmen der kommunalen Wärmeplanung in Deutschland. Darauf aufbauend identifizierte es Kommunen, die UDZ bereits zur Wärmeplanung einsetzen (Stand: Juni 2025). Anschließend untersuchte das Projektteam ausgewählte Vorreiterkommunen in einer vergleichenden Fallstudie, ermittelte zukünftige Potenziale von UDZ in der Wärmeplanung und bewertete die damit verbundenen technischen Implikationen.

Auftragnehmer des Forschungsprojekts waren das Deutsche Institut für Urbanistik (difu) (Berlin) und das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE (Kaiserslautern) als Teil des Forschungsclusters der Koordinierungs- und Transferstelle Modellprojekte Smart Cities (KTS).

Konzept 

Das Projekt untersuchte folgende Forschungsfragen: 

• Was ist aktueller Stand der Verwendung urbaner digitaler Zwillinge und deren Vorstufen wie urbanen Datenplattformen in der kommunalen Wärmeplanung?
• Welche Potenziale haben urbane digitale Zwillinge in den unterschiedlichen Prozessschritten der kommunalen Wärmeplanung?
• Welche technischen und organisatorischen Voraussetzungen sind zu erfüllen, um urbane digitale Zwillinge für die kommunale Wärmeplanung nutzbar zu machen?

Ergebnisse

Zum Zeitpunkt der Erhebung (Juni 2025) setzten viele Kommunen digitale Tools und Lösungen ein, um ihre Wärmeplanung aufzubauen. Nur 30 der 189 analysierten Kommunen nutzten derartige Tools und Lösungen, vor allem in frühen Planungsphasen, etwa der Bestands- und Potenzialanalyse. Zumeist griffen sie dabei auf externe Dienstleistende zurück.

Die Analyse der Fallstudien zeigt, wie stark UDZ die Datennutzbarkeit erhöhen, automatisierte Auswertungen ermöglichen, Planungs- und Entscheidungsgrundlagen verbessern sowie Transparenz und Beteiligung fördern. 

Die Analyse verdeutlicht auch, welche Voraussetzungen Kommunen schaffen müssen, um einen systematischen Aufbau und wirksamen Einsatz von UDZ in der Wärmeplanung zu ermöglichen: Sie benötigen technische Kompetenzen, geeignete Organisationsstrukturen und eine feste Verankerung des digitalen Zwillings in der Verwaltung. Gleichzeitig sollten sie eigene Datenkompetenzen aufbauen und ihre digitale Souveränität sichern. 

Aus der Studie ergeben sich Empfehlungen zum Aufbau und zur Weiterentwicklung von UDZ in der kommunalen Wärmeplanung: Kommunen sollten interne Datenkompetenzen aufbauen, insbesondere bei der Zusammenarbeit mit Dienstleistenden Datenrechte und Schnittstellen frühzeitig vertraglich sichern und Tools pragmatisch auswählen. Bund und Länder können durch Standardisierung, Interoperabilität und gezielte Förderung die Basis für eine nachhaltige Nutzung schaffen. Forschung und Wirtschaft sind gefordert, modulare, anschlussfähige Lösungen zu entwickeln, die kommunale Steuerungshoheit und Datensouveränität stärken.