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Quantensimulation und Stilllegungszwillinge erschließen neue Wertschöpfungsketten im digitalen Zwilling im Öl- und Gasmarkt

• Durch die Anwendung quanteninspirierter Computertechnologie zur Lösung hochkomplexer Optimierungsprobleme in digitalen Zwillingen eröffnet sich eine bedeutende Chance. Unternehmen erforschen beispielsweise diese fortschrittlichen Algorithmen zur Optimierung katalytischer Crackprozesse in Raffinerien, die Tausende von Variablen umfassen, welche für klassische Computer in Echtzeit nicht zu bewältigen sind. Ebenso kann dieser Ansatz die Interpretation seismischer Daten für die Reservoirmodellierung drastisch verbessern. Die Fähigkeit, diese bisher unlösbaren Probleme zu lösen, bietet somit einen starken Wettbewerbsvorteil und eine lukrative Nische für spezialisierte Dienstleister.
• Für digitale Zwillinge im Bereich der Anlagenstilllegung entsteht ein bedeutender neuer Markt. Die Branche steht vor der gewaltigen Aufgabe, Tausende alternder Offshore- und Onshore-Anlagen sicher stillzulegen. Digitale Zwillinge bieten eine beispiellose Möglichkeit, den gesamten Stilllegungszyklus präzise zu planen und zu simulieren. Dies umfasst die Modellierung des Strukturabbaus, die Planung der Unterwasser-Bohrlochverfüllung und -stilllegung mit 4D-Genauigkeit sowie die Prognose langfristiger Umweltauswirkungen. Dadurch können Betreiber die Risiken dieser Milliardenprojekte deutlich reduzieren, die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften sicherstellen und die Kosten optimieren.

Dynamische Zwillingsformationen im Untergrund reduzieren Risiken bei risikoreichen Explorationsentscheidungen

Ein Hauptfaktor für die aktuelle Nachfrage nach digitalen Zwillingen im Öl- und Gasmarkt ist der starke Fokus auf die Reduzierung von Unsicherheiten im Untergrund während der Exploration. Die Kosten für eine erfolglose Tiefseebohrung können 150 Millionen Dollar übersteigen, wodurch ein dringender Bedarf an präziseren geologischen Modellen entsteht. Digitale Zwillinge der nächsten Generation integrieren daher über 50 verschiedene Arten geologischer und geophysikalischer Datenströme gleichzeitig. Diese dynamischen Modelle sind enorm: Eine einzelne hochauflösende Reservoirsimulation umfasst mittlerweile über 100 Millionen aktive Gitterzellen, um höchste Genauigkeit zu gewährleisten.

Darüber hinaus sind diese Systeme für Echtzeit-Aktualisierungen ausgelegt. Das System eines führenden Betreibers verarbeitet wöchentlich 5 Terabyte neuer seismischer und Bohrdaten von aktiven Explorationsstandorten. Dieses dynamische Modell hat die Planungszyklen für Bohrungen erfolgreich von 6 Monaten auf nur 45 Tage verkürzt. Geowissenschaftler können dadurch über 200 verschiedene Bohrszenarien pro Tag testen – eine Aufgabe, die zuvor unmöglich war. Dank dieser Fähigkeit konnte ein Unternehmen 2024 drei geplante Bohrungen präzise neu positionieren und so schätzungsweise 25 Millionen Barrel zusätzliche Reserven erschließen.

Die Integration von Robotern treibt die Nachfrage nach autonomen operativen Zwillingen an.

Ein weiterer entscheidender Aspekt, der den digitalen Zwilling im Öl- und Gasmarkt prägt, ist der beschleunigte Trend hin zu autonomen Betriebsabläufen, ermöglicht durch Robotik. Die Nachfrage verlagert sich von passiven Überwachungssystemen hin zu aktiven Steuerungs- und Kontrollsystemen. Eine neue Plattform in der Nordsee beispielsweise ist für lediglich 15 Mitarbeiter vor Ort ausgelegt, während ein digitaler Zwilling eine Flotte von 20 autonomen Robotern für Routineaufgaben koordiniert. Diese Roboterplattformen sind wahre Datenwunder: Eine einzige Drohneninspektion einer Fackelanlage erfasst mittlerweile über 80.000 hochauflösende Bilder und Wärmebilddaten.

Diese Integration führt zu messbaren Sicherheits- und Effizienzgewinnen und treibt die Nachfrage nach digitalen Zwillingen im Öl- und Gasmarkt weiter an. Ein Unternehmen konnte bereits 5.000 Stunden risikoreicher manueller Inspektionen bis 2025 einsparen, indem es ferngesteuerte Roboterfahrzeuge einsetzte. Diese Fahrzeuge können über 2 Kilometer komplexe interne Rohrleitungen ohne menschliches Eingreifen erreichen und inspizieren. Der digitale Zwilling verarbeitet die eingehenden Daten und aktualisiert den Anlagenzustand in weniger als 10 Minuten. Dank dieser Systeme konnte ein Betreiber seine jährlichen Versicherungsprämien für die Instandhaltung einer wichtigen Anlage um 2 Millionen Dollar senken und so die Investition wirtschaftlich rechtfertigen.

Segmentanalyse 

Informative Zwillinge liefern unübertroffene Einblicke für strategische Entscheidungsfindung

Das Segment der informativen digitalen Zwillinge dominiert den globalen Markt für digitale Zwillinge in der Öl- und Gasindustrie mit einem beeindruckenden Marktanteil von 27 %. Dies liegt vor allem daran, dass Unternehmen so Rohdaten in handlungsrelevante Erkenntnisse umwandeln können. Diese hochentwickelten digitalen Abbilder bieten eine umfassende, kontextbezogene Sicht auf Anlagen und Betriebsabläufe und integrieren historische und Echtzeitdaten nahtlos, um ein ganzheitliches Verständnis zu ermöglichen. Dadurch können Ingenieure und Entscheidungsträger verschiedene Szenarien simulieren, zukünftige Entwicklungen prognostizieren und fundiertere strategische Entscheidungen treffen – ein unschätzbarer Vorteil in einer kapitalintensiven Branche. Die Möglichkeit, komplexe Informationen in einem leicht verständlichen Format zu visualisieren und zu analysieren, führt zu signifikanten Verbesserungen sowohl der Effizienz als auch der Sicherheit.

Durch die Bereitstellung einer zentralen Datenquelle beseitigen digitale Zwillinge im Öl- und Gasmarkt effektiv die oft bestehenden Datensilos zwischen Abteilungen – von Exploration und Produktion bis hin zum Finanzwesen. Diese kollaborative Umgebung fördert bessere Kommunikation und strategische Ausrichtung, was wiederum zu einer optimierten Ressourcenzuweisung und einer effizienteren Projektabwicklung führt. Der zentrale Wert, umfassende Kontextinformationen anstelle isolierter Datenpunkte zu liefern, macht dieses Segment so entscheidend für Unternehmen, die sich Wettbewerbsvorteile sichern wollen. Darüber hinaus verbessert die Integration von KI und maschinellem Lernen die Vorhersagekraft digitaler Zwillinge und ermöglicht die frühzeitige Erkennung potenzieller Probleme.

• Ein führender multinationaler Öl- und Gaskonzern überwacht mit seinem digitalen Zwilling die Ausrüstung seiner Offshore-Plattform, um zeitnahe Vorhersagen zu ermöglichen.
• Informative Zwillinge können Reservoirbedingungen simulieren, um Produktionsraten vorherzusagen und optimale Förderstrategien zu entwickeln.
• Digitale Zwillinge werden verwendet, um virtuelle Modelle von Öl- und Gaslagerstätten zu erstellen und so verschiedene Explorationsszenarien zu simulieren.

Prozessdigitale Zwillinge treiben operative Exzellenz und Effizienz voran

Mit einem Marktanteil von über 46 % ist das Segment der digitalen Prozesszwillinge führend auf dem globalen Markt für digitale Zwillinge in der Öl- und Gasindustrie. Es ermöglicht Unternehmen, ganze operative Arbeitsabläufe zu simulieren und zu optimieren. Im Gegensatz zu digitalen Zwillingen, die sich auf einzelne Anlagen konzentrieren, bilden Prozesszwillinge komplexe, vernetzte Systeme wie Bohrprozesse, Raffinerieprozesse oder ganze Produktionsketten für verflüssigtes Erdgas (LNG) ab. Diese ganzheitliche Perspektive erlaubt es Betreibern, Engpässe zu identifizieren, neue Strategien in einer risikofreien virtuellen Umgebung zu testen und Parameter präzise anzupassen, um die Produktion zu maximieren und gleichzeitig Energieverbrauch und Emissionen zu minimieren. Dies ebnet den Weg zu operativer Überlegenheit.

Die Dominanz dieses Segments im globalen Markt für digitale Zwillinge in der Öl- und Gasindustrie ist direkt mit den erheblichen Kosteneinsparungen und Effizienzsteigerungen verbunden, die es ermöglicht. So nutzte beispielsweise ein führender Branchenakteur einen Prozesszwilling, um seine gesamten LNG-Anlagen nachzubilden. Die dadurch ermöglichten Simulationen identifizierten und behoben kritische Ineffizienzen. Ebenso können Unternehmen durch die Modellierung des gesamten Bohrprozesses Parameter wie Schlammfluss und Drehmoment in Echtzeit optimieren, was die Betriebsrisiken deutlich reduziert und die Bohrgeschwindigkeit erhöht. Die revolutionäre Möglichkeit, „Was-wäre-wenn“-Szenarien für komplette Produktionssysteme ohne physisches Risiko durchzuspielen, ist ein Wendepunkt für den Markt für digitale Zwillinge in der Öl- und Gasindustrie.

• Prozesszwillinge können die Auswirkungen von Druck, Temperatur und Durchflussrate auf das Bohrlochmanagement modellieren.
• Simulationen von LNG-Abläufen mithilfe von Prozesszwillingen helfen dabei, Engpässe zu identifizieren und zu beseitigen.
• Durch die Modellierung verschiedener Bohrparameter können Unternehmen optimale Strategien identifizieren, bevor sie Ressourcen einsetzen.

Anlagenüberwachung und -wartung steigern die Verfügbarkeit und senken die Kosten.

Das Segment „Anlagenüberwachung und -wartung“ dominiert den Markt für digitale Zwillinge in der Öl- und Gasindustrie mit einem Marktanteil von über 19 % und adressiert damit eine der größten Herausforderungen der Branche: ungeplante Ausfallzeiten. Digitale Zwillinge in diesem Segment erstellen virtuelle Abbilder kritischer Anlagen wie Pumpen, Turbinen und Pipelines und nutzen Echtzeit-Sensordaten, um deren Zustand und Leistung kontinuierlich zu überwachen. Diese permanente Überwachung ermöglicht es Unternehmen in Kombination mit prädiktiver Analytik, Anlagenausfälle vorherzusehen und so von reaktiven zu proaktiven Wartungsstrategien zu wechseln. Dadurch werden kostspielige Produktionsstillstände drastisch reduziert und die Lebensdauer wertvoller Anlagen verlängert.

Die finanziellen Auswirkungen vorausschauender Wartung sind beträchtlich; allein die Vermeidung ungeplanter Arbeitsausfälle kann bei einer einzelnen Bohrinsel monatlich schätzungsweise 3,03 Millionen Euro einsparen. BPs erfolgreicher Einsatz der Digital-Twin-Technologie im Öl- und Gassektor zur Überwachung seiner Offshore-Anlagen hat zu reduzierten Wartungskosten und einer gesteigerten betrieblichen Effizienz geführt. Durch die Erstellung eines detaillierten, datenreichen virtuellen Modells können Wartungsteams Probleme aus der Ferne diagnostizieren, Eingriffe effektiver planen und sicherstellen, dass die richtigen Ersatzteile und das benötigte Personal bei Bedarf verfügbar sind. Diese Vorteile treiben das Wachstum des Digital-Twin-Marktes im Öl- und Gassektor weiter an.

• Die Implementierung digitaler Zwillinge in Offshore-Projekten in der Nordsee führte zu Projektkostensenkungen von über 2 Millionen Euro für bestimmte Anlagen.
• Chevron nutzt digitale Zwillinge, um kritische Wartungsprobleme anzugehen und so potenziell jährlich Millionen von Dollar einzusparen.
• Eine Studie ergab, dass im Öl- und Gassektor von 2015 bis 2022 über 2.100 schwere Verletzungen durch bessere Wartungspraktiken hätten verhindert werden können – eine Lücke, die digitale Zwillinge schließen können.

Cloud-Bereitstellung bietet beispiellose Skalierbarkeit und Zugänglichkeit

Mit einem beeindruckenden Marktanteil von über 70,9 % hat sich das Cloud-Segment als unangefochtener Marktführer im Bereich digitaler Zwillinge für die Öl- und Gasindustrie etabliert. Die Dominanz dieser Technologie basiert auf ihrer inhärenten Skalierbarkeit, Kosteneffizienz und der Fähigkeit, weltweit Fernzugriffe zu ermöglichen. Cloud-Plattformen bieten die immense Rechenleistung und den Datenspeicher, die für komplexe Simulationen digitaler Zwillinge erforderlich sind, ohne dass massive Vorabinvestitionen in lokale Hardware notwendig sind. Dadurch wird der Zugang zur Technologie digitaler Zwillinge demokratisiert, sodass auch kleinere Betreiber von ihren Vorteilen profitieren und wettbewerbsfähiger werden können.

Darüber hinaus ermöglichen cloudbasierte digitale Zwillinge die nahtlose Echtzeit-Datenintegration und Zusammenarbeit geografisch verteilter Teams – ein entscheidender Vorteil für multinationale Öl- und Gasunternehmen mit weltweit verteilten Anlagen. Ingenieure in der Zentrale können Offshore-Plattformen überwachen, mit Technikern vor Ort zusammenarbeiten und Simulationen mit Live-Daten durchführen – alles über eine gemeinsame und sichere Cloud-Umgebung. Die flexible Skalierbarkeit der Ressourcen je nach Projektbedarf bietet einen erheblichen operativen Vorteil und ist ein Hauptgrund für die weitverbreitete Nutzung von Cloud-Lösungen.

• Cloud-Plattformen ermöglichen schnelle Aktualisierungen und Verbesserungen von digitalen Zwillingsmodellen auf Basis von Benutzerfeedback.
• Die Skalierbarkeit der Cloud ist unerlässlich für die Bewältigung der enormen Datenmengen, die von IoT-Sensoren auf Öl- und Gasanlagen erzeugt werden.
• Cloud-Lösungen reduzieren den Bedarf an erheblichen Vorabinvestitionen in die IT-Infrastruktur und senken so die Markteintrittsbarriere.

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Regionale Analyse 

Die Marktführerschaft Nordamerikas beruht auf unübertroffener Skalierbarkeit.

Nordamerika dominiert den Markt für digitale Zwillinge in der Öl- und Gasindustrie mit einem Marktanteil von über 32,80 %. Ein Schlüsselfaktor ist das enorme Ausmaß des Einsatzes in den US-amerikanischen Schiefergasfeldern. Im Permian Basin führt Chevron sein „Digital Factory“-Modell ein und plant, bis 2025 über 10.000 aktive Bohrungen mit einer zentralen Analyseplattform zu verbinden. Ein weiterer großer Betreiber in der Region verarbeitet bereits täglich über 20 Terabyte Produktionsdaten aus seinen Schiefergasförderanlagen. Das Technologie-Ökosystem in Houston ist ein entscheidender Faktor: Allein im Jahr 2024 erhielten über 50 spezialisierte Startups im Bereich digitaler Zwillinge Risikokapital.

Darüber hinaus tragen kanadische Betriebe maßgeblich zur führenden Position Nordamerikas im Bereich digitaler Zwillinge für die Öl- und Gasindustrie bei. Die Ölsandaufbereitungsanlagen von Suncor in Alberta werden mit digitalen Zwillingen ausgestattet, die über 50.000 individuelle Anlagenparameter in Echtzeit überwachen. Ein weiteres Beispiel: Der digitale Zwilling einer neuen kanadischen LNG-Anlage wird nach ihrer Inbetriebnahme im Jahr 2025 Daten aus einem Netzwerk von über 100.000 Sensoren integrieren. Auch im Offshore-Bereich setzt sich diese Entwicklung fort. ExxonMobil nutzt in Guyana bereits einen digitalen Zwilling, der über 500 Betriebsszenarien für seine FPSOs simuliert. Baker Hughes eröffnete 2024 ein neues Werk in Houston, das sich der Erprobung und dem Einsatz von ferngesteuerten, operativen Zwillingen für mindestens 30 Offshore-Kunden widmet.

Die rasante Übernahme im asiatisch-pazifischen Raum wird durch nationale Ölkonzerne vorangetrieben

Die Region Asien-Pazifik beweist bemerkenswerte Agilität, angetrieben von strategischen nationalen Initiativen. Chinas staatliche Ölkonzerne sind führend im Bereich des digitalen Zwillings im Öl- und Gassektor der Region. So sind beispielsweise im intelligenten Ölfeld der Bohai-Bucht von CNOOC mittlerweile über 3.000 Bohrungen mit einer integrierten digitalen Plattform verbunden. Auch das Tarim-Ölfeld von PetroChina ist ein Schlüsselprojekt, bei dem ein digitaler Zwilling die Gasförderung um 40 Milliarden Kubikmeter steigern soll. In Australien steuert das Remote-Operations-Center von Woodside Energy in Perth mittlerweile über 25 Offshore- und Onshore-Anlagen mithilfe eines zentralisierten digitalen Zwillings.

Südostasien entwickelt sich zudem zu einem wichtigen Wachstumszentrum für digitale Zwillinge im Öl- und Gassektor. PETRONAS entwickelt einen hochentwickelten digitalen Zwilling für sein Kasawari-Projekt zur CO₂-Abscheidung und -Speicherung (CCS), das jährlich 3,3 Millionen Tonnen CO₂ abscheiden soll. Das Unternehmen setzt außerdem ferngesteuerte Roboter ein, die bereits über 500 erfolgreiche interne Pipeline-Inspektionen ohne menschliches Eingreifen durchgeführt haben. Ein weiteres Beispiel ist ein neuer Raffineriekomplex in Singapur, der 2025 in Betrieb genommen werden soll. Dieser verfügt über einen digitalen Prozesszwilling, der über 1.500 kritische Regelkreise gleichzeitig optimiert und damit den Fokus der Region auf Effizienz in der nachgelagerten Wertschöpfungskette unterstreicht.

Der europäische Markt konzentriert sich auf komplexe Offshore- und Unterwasserinnovationen

Europas Position im globalen Markt für digitale Zwillinge in der Öl- und Gasindustrie ist durch seine umfassende Expertise im Management komplexer Offshore-Umgebungen, insbesondere in der Nordsee, geprägt. Das norwegische Unternehmen Equinor ist führend: Sein digitaler Zwilling im Johan-Sverdrup-Feld verarbeitet Daten von über 30.000 Sensoren zur Produktionsoptimierung. Ähnlich entwickelt Aker BP ein Konzept für eine vollständig unbemannte Produktionsplattform für sein NOAKA-Feld, die vollständig über einen landgestützten digitalen Zwilling gesteuert wird. Auch Großbritannien spielt eine wichtige Rolle: Das Net Zero Technology Centre in Aberdeen hat für 2024 zwölf neue Projekte für digitale Zwillinge zur Reduzierung der betrieblichen Emissionen auf Offshore-Anlagen gefördert.

Darüber hinaus zeichnet sich die Region durch die Anwendung der Technologie zur Verlängerung der Lebensdauer alternder Anlagen und zur Risikominimierung neuer Projekte aus. Ein digitaler Zwilling wurde 2025 zur Planung der erfolgreichen Demontage eines 24.000 Tonnen schweren Plattformoberteils in der britischen Nordsee eingesetzt. TotalEnergies nutzt ebenfalls strukturelle digitale Zwillinge, um die Integrität von über 50 seiner alternden Offshore-Plattformen in Echtzeit zu überwachen. Im Bereich Innovation erhielt ein norwegisches Startup 2024 15 Millionen Euro für die Entwicklung eines Unterwasser-Zwillings, der Daten von zehn verschiedenen Arten autonomer Unterwasserfahrzeuge (AUVs) integriert.

Die wichtigsten aktuellen Entwicklungen im Bereich digitaler Zwillinge im Öl- und Gasmarkt 

• Cognite sichert sich Großinvestition von Saudi Aramco (Februar 2024)
  Die Venture-Capital-Sparte von Saudi Aramco, SAEV, tätigte eine strategische Investition in den führenden Anbieter von industriellen DataOps-Lösungen, Cognite, und vertiefte damit die Partnerschaft, um die Digitalisierung und die Erstellung digitaler Zwillinge innerhalb der Aramco-Betriebe und des breiteren industriellen Ökosystems Saudi-Arabiens zu beschleunigen.
• Ovarro übernimmt ControlPoint zur Stärkung der Pipelineüberwachung (Juni 2024)
  Ovarro, ein Anbieter von Fernüberwachungs- und Steuerungstechnologien für kritische Infrastrukturen, hat ControlPoint übernommen und damit seine Datenerfassungsfähigkeiten für digitale Zwillinge von Pipelines durch die Integration fortschrittlicher Datenprotokollierung und Anlagenverwaltung für Gas- und Wasserversorgungsunternehmen erweitert.
• Cenosco erhält Investition von Fortino Capital (Februar 2025)
• Cenosco, ein Entwickler von Asset Integrity Management- und Digital Twin-Software für anlagenintensive Branchen, erhielt eine bedeutende Investition von Fortino Capital, um seine Produkt-Roadmap und globale Expansion zu beschleunigen und dabei Kunden aus der Öl- und Gasindustrie anzusprechen.

Top-Player im globalen Digital Twin im Öl- und Gasmarkt 

• Ansys, Inc.
• General Electric
• IBM Corporation
• Microsoft Corporation
• Oracle Corporation
• PTC Inc.
• Robert Bosch GmbH
• SAP SE
• Siemens AG
• SCHWIMMEN.KI
• Andere prominente Spieler

Überblick über die Marktsegmentierung:

Nach Typ

• Beschreibender Zwilling
• Informativer Zwilling
• Vorausschauender Zwilling
• Umfassender Zwilling
• Autonomer Zwilling

Auf Antrag

• Bohren
• Notevakuierung
• Pipelines
• Intelligente Ölfelder
• Virtuelles Lernen und Training
• Anlagenüberwachung und -wartung
• Projektplanung und Lebenszyklusmanagement
• Zusammenarbeit und Wissensaustausch
• Offshore-Plattformen und Infrastruktur
• Exploration und geologische Studie

Nach Komponente

• Digitaler Produktzwilling
• Digitaler Zwilling des Prozesses
• Digitaler Zwilling des Systems

Durch Bereitstellung

• Vor Ort
• Wolke

Nach Unternehmensgröße

• Große Unternehmen
• Kleine und mittlere Unternehmen (KMU)

Nach Region

• Nordamerika
  • Die USA
  • Kanada
  • Mexiko
• Europa
  • Westeuropa
    • Großbritannien
    • Deutschland
    • Frankreich
    • Italien
    • Spanien
    • Restliches Westeuropa
  • Osteuropa
    • Polen
    • Russland
    • Restliches Osteuropa
• Asien-Pazifik
  • China
  • Indien
  • Japan
  • Südkorea
  • Australien und Neuseeland
  • ASEAN
  • Rest des asiatisch-pazifischen Raums
• Naher Osten und Afrika (MEA)
  • Vereinigte Arabische Emirate
  • Saudi-Arabien
  • Südafrika
  • Rest von MEA
• Südamerika
  • Brasilien
  • Argentinien
  • Rest von Südamerika