Die vielschichtige Aufgabe zur Analyse eines Quartiers, einer Kommune oder einer Region wird durch die dynamische Modellierung mit Hilfe eines digitalen Zwillings mit dem bei der DVGW-Forschungsstelle entwickelten Modellwerkzeug KoSy energy solutions gelöst (s. Abbildung 1). KoSy energy solutions wurde an der DVGW-Forschungsstelle seit 2012 aufgebaut, getestet und weiterentwickelt. KoSy energy solutions setzt sich aus einem Sektorkopplungsmodell in Modelica mit Optimierung auf Basis des Gradientenverfahrens und den physikalischen Netzmodellen für Strom, Gas und Wärme zusammen. Das Sektormodell untersucht dynamisch die Energieströme in einem Energiesystem wie z.B. in einem Quartier. Dabei werden in Abhängigkeit von vorgegebenen Entwicklungen bzw. Eckdaten sowie äußeren Einflüssen wie z.B. Wetter und regionale Randbedingungen die Energiebedarfe mit den Energieerzeugung dynamisch in Abhängigkeit voneinander bottom-up szenariobasiert berechnet. Die Optimierung über das Gradientenverfahren entwickelt dabei ein kostenminimales Energiesystem bestehend aus Energieerzeugung, -nutzung und Speicherung. Ableitbar sind u.a. Synergien, An- und Abfahrprozesse für Energieerzeugungsanlagen, Speicherauslastungen, Speicherent- bzw.-beladungsvorgänge, Regelungsstrategien. Die Verortung erfolgt über GIS-basierte Strom- (PandaPower), Wärme- (Stanet) und Gasnetze (Stanet), um Engpässe zu identifizieren und zu quantifizieren und somit den zeitlichen und monetären Aufwand für die Anpassungen ableiten zu können. Bei eventuellen Engpässen, die entweder technisch oder kaufmännisch nicht angepasst werden können, wird das Energiesystem im Sektorkopplungsmodell geändert, bis eine sinnvolle Lösung generiert wurde. Plausibilisiert wird KoSy energy solutions mit einem Vergleich des IST-Zustands des betrachteten Energiesystems.