Virtuelle Abbilder ganzer Städte
DigitaI Twins sind die Basis für Smart-City-Konzepte
Städte nachhaltiger und resilienter zu machen, steht auf der Agenda vieler Planungsbehörden ganz oben. Die Grundlage für solche Smart-City-Konzepte liefern Digital Twins, also virtuelle Abbilder von kompletten Stadtquartieren.
Ursprünglich wurden digitale Zwillinge entwickelt, um Fertigungsabläufe mithilfe von Simulationen, die auf hochgenaue Modelle einzelner Komponenten zurückgreifen, zu optimieren. Dank der Verfügbarkeit von immer größeren und genaueren Gebäudeinformationsmodellen (BIM) in Kombination mit Big Data, die von IoT-Sensoren und anderen Datenquellen generiert werden, lassen sich inzwischen Digital Twins von ganzen Städten erstellen. Diese beinhalten digitale Abbilder von Objekten wie Gebäuden und Straßen, aber auch von Prozessketten wie Mobilitätsströmen und Treibhausgasemissionen sowie sozialen Interaktionen.
Der digitale Zwilling liefert damit ein virtuelles Stadtmodell, das als Entscheidungsgrundlage für die Planung von urbanen Infrastrukturen und bei der Optimierung von Prozessen dient sowie Kosten, Sinnhaftigkeit und Risiken von Projekten erschließt. Der digitale Zwilling kann seinem physischen Bruder sogar direkt Rückmeldungen geben und zu einem sich selbst verbessernden System werden.
Wie Digital Twins Stadtplanern in den drei Bereichen Städtebau, Energie und Mobilität zugute kommen, erklärt das weltweit tätige IT-Dienstleistungsunternehmen NTT im Folgenden.
Effizienz vor dem ersten Spatenstich
Die Baubranche gehört weltweit zu den ressourcenintensivsten Wirtschaftssektoren. Mit Hilfe eines digitalen Zwillings lassen sich bereits in der Planungsphase Prozesse optimieren und damit nachhaltiger gestalten. Zudem lassen sich Risiken wie Kostensteigerungen, Planungsfehler oder Ablaufstörungen frühzeitig erkennen und vermeiden. Nach der Fertigstellung des Projekts stehen dann die gesammelten digitalen Informationen, die den kompletten Lebenszyklus umfassen, für die Planung einer ressourcenschonenden Bewirtschaftung zur Verfügung.
Ein digitaler Zwilling hilft auch, alternative Baustoffe zu erforschen. Bislang kommt kaum ein Neubau ohne Beton aus, dessen Herstellung jedoch jährlich Milliarden Tonnen klimaschädliches CO2 verursacht. Hinzu kommt: Beton braucht als Hauptzutat Sand vom Meeresgrund, der inzwischen mit bis zu 50 Milliarden Tonnen pro Jahr laut dem UN-Umweltprogramm (UNEP) einer der wichtigsten Handelsrohstoffe weltweit ist. In der Folge kommt es durch den unregulierten Abbau zu schweren Umweltschäden, weshalb die Verwendung bauchemischer Alternativen immer stärker in den Mittelpunkt rückt.
Nachhaltiger Umgang mit Energie
Grundsätzlich spielen in einer Smart City hybride Energiesysteme, in denen die Erzeugung, Speicherung und Nutzung von erneuerbaren Energien »barrierefrei« zwischen Gebäuden, Stromnetz, Wärmenetz und Nutzern fließen kann, eine entscheidende Rolle. Idealerweise werden diese mit ökonomischen Anreizsystemen wie Mietstrom-Modellen kombiniert, die den Nutzer als Konsument und Produzent in das System einbinden.
Parallel ermöglichen digitale Zwillinge, die Energieeffizienz eines Neubaus zu steigern: Mit den bauphysikalischen Daten aller Gebäudeelemente sowie den relevanten Daten zu Energieversorgung, Beleuchtung, Brandschutz und Gebäudemanagement kann die Klimabilanz eines Hauses bereits vor Baubeginn optimiert werden.
- DigitaI Twins sind die Basis für Smart-City-Konzepte
- Ein allumfassendes Mobilitätsmanagement
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