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Entwicklung eines Verfahrens zum Aufbau eines dynamischen hybriden Zwillings von Gebäuden zur Energieeffizienzsteigerung durch datengetriebene Planung, Umsetzung, Nutzung und Sanierung, Teilvorhaben: Simulationsmodelle für den hybriden Zwilling, LinkedData und SemanticWeb

Dieses Vorhaben verfolgt das Ziel einer durchgängigen Verknüpfung aller bei der Planung, Errichtung und im Betrieb von Gebäuden beteiligter Akteure. Dies geschieht im gesamten Gebäudelebenszyklus durch den Einsatz eines hybriden Zwillings unter den Gesichtspunkten der Energieeffizienz, -flexibilisierung und -optimierung. Dazu müssen die einzelnen Prozesse, Daten und Simulationen der Gewerke unterstützt durch intelligente und intuitive Assistenzsysteme ineinandergreifen. Damit geht ein Paradigmenwechsel in der gesamten Bau- und Nutzungsphase von Gebäuden einher. Durch den Aufbau eines Groß-Demonstrators in einem mittelständischen produzierenden Unternehmen sollen die Potentiale eines hybriden Zwillings validiert und für die Öffentlichkeit anschaulich zugänglich gemacht werden, um die Digitale Transformation hin zum klimaschonenden Bauen und Betreiben von Gebäuden voranzutreiben. Das übergeordnete Ziel der RWTH ist die Entwicklung eines Simulationsmodells und geeigneter Schnittstellen, um Daten des hybriden Zwillings direkt mit einer dynamischen Gebäudesimulation von Bestandsgebäuden sowie Neubauten bidirektional zu koppeln. Nach Abschluss der Simulation sollen die Simulationsparameter und die darauf aufbauenden Ergebnisse wiederum zu dem hybriden Zwilling überführt und dort für weitere Verwendungen gespeichert werden. Änderungen am hybriden Zwilling sollen dann direkt als veränderte Simulationsparameter übernommen werden können, sodass Planungsänderungen erstmals in ihren Auswirkungen direkt berechenbar werden.

Digitale Transformation in der Polymerverarbeitung: Interoperabilität und Lösungen des maschinellen Lernens zur Prozessoptimierung und Nachhaltigkeitssteigerung im industriellen Umfeld (DIPONI), Teilvorhaben: Digitalisierung der Prozesskette für die kontinuierliche Vulkanisation

Trinkwasser für Kinder in Zeiten des Klimawandels

Zielsetzung: Wasser ist das physiologisch wichtigste Lebensmittel. Die globale Klimaerwärmung erfordert eine Anpassung unserer Trinkgewohnheiten. Kinder sind besonders betroffen, je jünger umso mehr. In dem Präventionskonzept der Optimierten Mischkost für Kinder und Jugendliche ist Wasser das Regelgetränk von Anfang an. In der Ernährungswirklichkeit werden aber konkurrierende Angebote (gesüßte Erfrischungsgetränke, Mineralwasser) präferiert, vor allem bei Kindern und Jugendlichen mit niedrigem Sozialstatus. Die Umstellung von abgepackten Getränken auf Trinkwasser fördert nicht nur die individuelle Gesundheit, sondern leistet auch einen regelhaften Beitrag zur Umweltentlastung (CO2-Fußabdruck). Die Gewöhnung an einen gesunden Lebensstil fällt umso leichter und ist umso wirkungsvoller, je früher sie beginnt. Anders als in der schulischen Lehre hat in der Frühpädagogik der Grundsatz des aktiven, selbstgesteuerten Lernens Vorrang. Für die altersgerechte Vermittlung der Zusammenhänge von Ernährung/Trinken und Klima/Umwelt gibt es in Schulen erste Ansätze, in der Frühpädagogik ist sie eine neue Herausforderung. Kernidee des WATCH-Projektes ist die Erarbeitung klimasensitiver, physiologisch bedarfsgerechter, umweltfreundlicher und praxisnaher Trinkempfehlungen und deren multimedialer Transfer an Multiplikatoren als primäre Zielgruppen mit Schwerpunkt auf der frühkindlichen Bildung in Kindertageseinrichtungen (Kitas). Das multiprofessionelle Konsortium umfasst die pädiatrische Ernährungsmedizin & Ernährungswissenschaft, Klimaforschung & Umwelt(didaktik), Frühpädagogik & digitalen Transfer. Das-Projekt hat zwei Schwerpunkte, die inhaltlich und methodisch ineinandergreifen und sich ergänzen: Schwerpunkt 1: Ganzheitliche Trinkempfehlungen Zunächst werden am Modellstandort Bochum mikroklimatische Messdaten gewonnen und in physiologische Konzepte des Flüssigkeitshaushaltes bei klimatischen Stressbedingungen eingebracht. Anschließend werden die Trinkempfehlungen der Optimierten Mischkost klimasensitiv flexibilisiert und Algorithmen für Trinkbedarfe bei verschiedenen Klimabedingungen und Altersgruppen erstellt. Aus dem Vergleich mit Daten der Trinkpraxis in Deutschland werden realitätsnahe Szenarien für die Umweltentlastung (Ökobilanz) bei Umstellung auf Trinkwasser erarbeitet. Schwerpunkt 2: Multimediater Transfer der Ergebnisse Neue Konzepte für die Vermittlung von Trink-Klimazusammenhängen in der Frühpädagogik werden modellhaft und partizipativ in Kitas in Bochum entwickelt und erprobt, mit direktem Bezug zu den Messungen des dortigen Stadtklimas (kleine ‚Trinkforscher‘). Parallel wird mit fortschreitendem Projekt die Website flissu-fke.de Schritt für Schritt zu einer multimedialen Plattform ausgebaut. Diese enthält neben den im Projekt entstehenden Bildungsmaterialien auch die neuen Trinkempfehlungen und deren Entstehungsprozess, einschließlich einer zielgruppenspezifischen Aufbereitung für den schulischen Einsatz. Perspektive: Nach Projektende wird die flissu-Plattform vom FKE weiter betreut, sodass die Projektresultate niederschwellig und effektiv für Interessierte zugänglich bleiben.

Digitalisierung und Klimaschutz: Herausforderung oder Chance?

<p> <p>Die Folgen der Digitalisierung für Klimaschutz, Beschäftigung und Wertschöpfung sind nicht eindeutig. Ein neuer Forschungsbericht im Auftrag des UBA zeigt anhand von verschiedenen Modellrechnungen, dass digitaler Wandel Wertschöpfung und Beschäftigung steigern kann, aber eine sozial-ökologische Transformation nicht automatisch vorantreibt und vielfach zu einer Zunahme der CO2-Emissionen führt.</p> </p><p>Die Folgen der Digitalisierung für Klimaschutz, Beschäftigung und Wertschöpfung sind nicht eindeutig. Ein neuer Forschungsbericht im Auftrag des UBA zeigt anhand von verschiedenen Modellrechnungen, dass digitaler Wandel Wertschöpfung und Beschäftigung steigern kann, aber eine sozial-ökologische Transformation nicht automatisch vorantreibt und vielfach zu einer Zunahme der CO2-Emissionen führt.</p><p> <p>Die zunehmende Digitalisierung kann auf der einen Seite Effizienzgewinne und Fortschritte für den Umweltschutz bringen. Auf der anderen Seite benötigt Digitalisierung auch einen zunehmenden Ressourcen- und Energieeinsatz und Effizienzgewinne können wiederum einen Mehrverbrauch von Ressourcen zur Folge haben. In der Studie „Digitalisierung und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimaschutz">Klimaschutz</a>: Herausforderung oder Chance?“ wurde mithilfe eines makroökonomischen Modells die Auswirkungen einer stärkeren Digitalisierung auf Wertschöpfung, Lohneinkommen, Arbeitsplätze und CO2-Emissionen untersucht. Analysiert wurden unterschiedliche Szenarien, unter anderem die Digitalisierung des Staates, digitale Konsummuster privater Haushalte, der Betrieb von Rechenzentren, Digitalisierung in Industrie, Landwirtschaft, im Baugewerbe sowie bei Recyclingtechnologien und im Reparatursektor.&nbsp;</p> <p><strong>Welche Mechanismen und Ergebnisse zeigen sich?</strong></p> <p>Die Analysen zeigen, dass Digitalisierung Prozesse effizienter macht, in vielen Fällen die Wettbewerbsfähigkeit steigern und Arbeitsplätze schaffen kann. So lassen sich Materialverbräuche reduzieren. Aber in den meisten Szenarien hat die Digitalisierung nicht zu CO2-Emissionsminderungen geführt. Gründe dafür sind insbesondere der steigende Energiebedarf digitaler Infrastrukturen und Rebound-Effekte, das heißt durch die Kostenreduktion angeregte Mehrverbräuche.&nbsp;</p> <p>Die Ergebnisse zeigen je nach Anwendungsfall der Digitalisierung sehr unterschiedlich ausgeprägte Effekte. Beispielsweise ist der Ausbau von Rechenzentren klimapolitisch besonders relevant. Dieser kann zu einem signifikanten Anstieg von CO2-Emissionen führen.&nbsp;</p> <p>Der große Hebel zu mehr Umweltfreundlichkeit liegt hier in der Energieversorgung. Das Beispiel der Digitalisierung in der Industrie oder in der Reparaturbranche zeigt, dass es dort zu Effizienzgewinnen kommen kann, weil Güterströme reduziert werden, wodurch Emissionen sinken. Der entstehende wirtschaftliche Wachstumsimpuls durch mehr Digitalisierung generiert jedoch zusätzliche Nachfrage von Unternehmen und Haushalten. Dadurch wird der positive Effekt der effizienzinduzierten Reduzierung der CO2-Emissionen geschmälert.</p> <p>In einem anderen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/szenario">Szenario</a> hat sich gezeigt, dass Städte, die bei der Bereitstellung von IKT-Dienstleistungen stark sind, wirtschaftlich profitieren und so die Unterschiede zwischen den Regionen weiter zunehmen können. Wichtig ist auch die Erkenntnis, dass Digitalisierung mit erheblichen Investitionen verbunden ist, so dass es Jahre dauern kann, bis sich die Effizienzgewinne und mögliche positive Umweltfolgen bemerkbar machen.</p> <p><strong>Schlussfolgerungen für die Digitalisierungspolitik</strong></p> <p>Die Analysen machen deutlich, dass die Wirkungen einer Digitalisierung auf Umwelt und Wirtschaft letztlich von den Rahmenbedingungen abhängen. Positive Effekte auf den Klimaschutz entstehen vor allem dort, wo Material- und Güterströme vermieden und erneuerbare Energien genutzt werden. Um die Digitalisierung umweltfreundlich zu gestalten, braucht es Vorgaben und eine gezielte Politik. Ohne eine aktive Ausgestaltung der Digitalisierung besteht die Gefahr, dass die Umweltfolgen letztlich negativ sind. Digitalisierung muss auch umweltpolitisch gesteuert werden und die Nutzung erneuerbarer Energien ist essenziell dafür, dass mehr Digitalisierung auch zu sinkenden CO2-Emissionen führen kann.</p> </p><p>Informationen für...</p>

Digitaler Wandel beim Monitoring häufiger Brutvögel

Das Monitoring häufiger Brutvögel (MhB) ist von seinen Abläufen das komplexeste und vom Artenspektrum das umfangreichste Modul im bundesweiten Vogelmonitoring. Seit 2004 werden mit Hilfe des MhB Bestandstrends für rund 100 Vogelarten berechnet. Grundlage ist die ehrenamtliche Mitarbeit von rund 1.500 Personen, die nach vorgegebener Methode jedes Jahr und bundesweit auf mehr als 1.800 Probeflächen Brutvogelkartierungen durchführen. Seit 2020 werden Datenerfassung und -auswertung schrittweise digitalisiert. Ziel der Digitalisierung ist es, die ehrenamtlichen Kartiererinnen und Kartierer und die Koordinatorinnen und Koordinatoren durch Vereinfachung und Automatisierung von Arbeitsabläufen zu entlasten, die Datenqualität zu erhöhen, Datenformate und Ergebnisse stärker zu standardisieren und somit eine schnellere Bereitstellung der Resultate zu ermöglichen. Dabei sollte der Übergang in das digitale Zeitalter so gestaltet werden, dass alle Ehrenamtlichen mitgenommen werden sowie dass es durch die Digitalisierung der Datenerfassung und Revierauswertung nicht zu einem Bruch mit der bestehenden Datenreihe kommt. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, wurde die Transformation mit Umfragen unter den Ehrenamtlichen und mit Methodenvergleichen eng begleitet. Im Fokus des Beitrags stehen die neuen digitalen Werkzeuge NaturaList, Digibird und Autoterri, die speziell für die Anforderungen des MhB und die Bedürfnisse der Kartiererinnen und Kartierer entwickelt wurden. Mit der neu entwickelten MhB-Kartieroberfläche der App NaturaList können Beobachtungen im Gelände direkt digital erfasst werden. Für Ehrenamtliche, die im Gelände weiterhin mit Stift und Papier arbeiten möchten, bietet Digibird die Möglichkeit, Papierkarten zu digitalisieren. Anschließend werden die digital erfassten Beobachtungsdaten gemäß den geltenden MhB-Regeln durch den Algorithmus Autoterri zu Revieren zusammengefasst. Der Artikel stellt die neuen Werkzeuge detailliert vor und evaluiert, inwieweit die angestrebten Ziele erreicht wurden.

Entwicklung eines Verfahrens zum Aufbau eines dynamischen hybriden Zwillings von Gebäuden zur Energieeffizienzsteigerung durch datengetriebene Planung, Umsetzung, Nutzung und Sanierung

Das Vorhaben verfolgt das Ziel einer durchgängigen Verknüpfung aller bei der Planung, Errichtung und im Betrieb von Gebäuden beteiligter Akteure. Dies geschieht im gesamten Gebäudelebenszyklus durch den Einsatz eines hybriden Zwillings unter den Gesichtspunkten der Energieeffizienz, -flexibilisierung und -optimierung. Dazu müssen die einzelnen Prozesse, Daten und Simulationen der Gewerke unterstützt durch intelligente und intuitive Systeme ineinandergreifen. Damit geht ein Paradigmenwechsel in der gesamten Bau- und Nutzungsphase von Gebäuden einher. Durch den Aufbau eines Demonstrators in einem mittelständischen produzierenden Unternehmen sollen die Potentiale eines hybriden Zwillings validiert und für die Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden, um die digitale Transformation hin zum klimaschonenden Bauen und Betreiben von Gebäuden voranzutreiben. Das Ziel von SE ist die Entwicklung von Nutzungs- und Integrationskonzepten für den Betrieb bezogen auf Energie, Nutzung und Instandhaltung.

Entwicklung eines Verfahrens zum Aufbau eines dynamischen hybriden Zwillings von Gebäuden zur Energieeffizienzsteigerung durch datengetriebene Planung, Umsetzung, Nutzung und Sanierung, Teilvorhaben: Kommunikations- und Integrationskonzepte für die Hausautomation

Dieses Vorhaben verfolgt das Ziel einer durchgängigen Verknüpfung aller bei der Planung, Errichtung und im Betrieb von Gebäuden beteiligter Akteure. Dies geschieht im gesamten Gebäudelebenszyklus durch den Einsatz eines hybriden Zwillings unter den Gesichtspunkten der Energieeffizienz, -flexibilisierung und -optimierung. Dazu müssen die einzelnen Prozesse, Daten und Simulationen der Gewerke unterstützt durch intelligente und intuitive Assistenzsysteme ineinandergreifen. Damit geht ein Paradigmenwechsel in der gesamten Bau- und Nutzungsphase von Gebäuden einher. Durch den Aufbau eines Groß-Demonstrators in einem mittelständischen produzierenden Unternehmen sollen die Potentiale eines hybriden Zwillings validiert und für die Öffentlichkeit anschaulich zugänglich gemacht werden, um die Digitale Transformation hin zum klimaschonenden Bauen und Betreiben von Gebäuden voranzutreiben. Actimage wird eine Anforderungsanalyse durchführen, um aus den Anwendungsfällen die Ziele des Projektes zu spezifizieren. Basierend auf den gesammelten Anforderungen werden Konzepte für die Kommunikation erstellt. U.a. werden verschiedene Ansätze zur energieeffizienten Nutzung der Hausautomation bewertet. Eine detaillierte Design- und Architekturplanung wird die verschiedenen Komponenten des Systems und deren Zusammenarbeit definieren. Softwarekomponenten werden hier entwickelt, integriert und getestet. Es umfasst auch die Programmierung der Schnittstellen und die Konfiguration der Hausautomationsgeräte. Um sicherzustellen, dass alle entwickelten Komponenten von den Partnern richtig zusammen funktionieren, werden umfangreiche Tests durchgeführt. Hierbei werden verschiedene Szenarien simuliert und die Performanz sowie die Energieeffizienz des Systems gemessen. Schließlich werden Optimierungen vorgenommen, um die Leistungsfähigkeit und Energieeffizienz des Systems zu verbessern.

Entwicklung eines Verfahrens zum Aufbau eines dynamischen hybriden Zwillings von Gebäuden zur Energieeffizienzsteigerung durch datengetriebene Planung, Umsetzung, Nutzung und Sanierung, Teilvorhaben: Schnittstellentwicklung und automatisierte Messdatenerfasssung

Dieses Vorhaben verfolgt das Ziel einer durchgängigen Verknüpfung aller bei der Planung, Errichtung und im Betrieb von Gebäuden beteiligter Akteure. Dies geschieht im gesamten Gebäudelebenszyklus durch den Einsatz eines hybriden Zwillings unter den Gesichtspunkten der Energieeffizienz, -flexibilisierung und -optimierung. Dazu müssen die einzelnen Prozesse, Daten und Simulationen der Gewerke unterstützt durch intelligente und intuitive Assistenzsysteme ineinandergreifen. Damit geht ein Paradigmenwechsel in der gesamten Bau- und Nutzungsphase von Gebäuden einher. Durch den Aufbau eines Groß-Demonstrators in einem mittelständischen produzierenden Unternehmen sollen die Potentiale eines hybriden Zwillings validiert und für die Öffentlichkeit anschaulich zugänglich gemacht werden, um die Digitale Transformation hin zum klimaschonenden Bauen und Betreiben von Gebäuden voranzutreiben. Die Lumoview Building Analytics GmbH strebt in diesem Vorhaben besonders die Standardisierung von Workflows, Formaten und Schnittstellen für eine effiziente Einbindung von Innenraum-Messdaten in den Gesamtprozess an. Darüber hinaus wird Lumoview Algorithmen zur effizienten Messdatenaufbereitung entwickeln.

Entwicklung eines Verfahrens zum Aufbau eines dynamischen hybriden Zwillings von Gebäuden zur Energieeffizienzsteigerung durch datengetriebene Planung, Umsetzung, Nutzung und Sanierung, Teilvorhaben: Zentrales Modell zur Digitalisierung Bestandsimmobilie in zentrales BIM

Das Vorhaben verfolgt als Ziel eine durchgängige Verknüpfung aller bei der Planung, Errichtung und im Betrieb von Gebäuden beteiligter Akteure. Dies geschieht im gesamten Gebäudelebenszyklus durch den Einsatz eines hybriden Zwillings unter den Gesichtspunkten der Energieeffizienz, -flexibilisierung und -optimierung. Dazu müssen die Prozesse, Daten und Simulationen der Gewerke unterstützt durch intelligente und intuitive Assistenzsysteme ineinandergreifen. Damit geht ein Paradigmenwechsel in der Bau- und Nutzungsphase von Gebäuden einher. Durch den Aufbau eines Groß-Demonstrators ein produzierendes Unternehmen sollen die Potentiale des hybriden Zwillings validiert und für die Öffentlichkeit anschaulich gemacht werden, um die Digitale Transformation hin zum klimaschonenden Bauen und Betreiben von Gebäuden voranzutreiben. Das Teilprojekt Zentrales Model der Archis beabsichtigt die Entwicklung und Validierung eines Use Case zur Digitalisierung einer Bestandsimmobilie in ein digitales Zentrales BIM Modell, welches effizientes und nachhaltiges Facility Management und Smart Building-Anwendungen ermöglicht. Für die Planer der Technischen Gebäudeausstattung (TGA) bedeutet dies, dass alle relevanten Informationen über das Projekt in einem einzigen Modell zusammengefasst werden, und damit ihre Prozesse deutlich effizienter gestalten. Für Architekten und Tragwerksplaner bedeutet dies, dass sie auf ein einheitliches Modell zugreifen können. Für den Besitzer bedeutet dies, dass er einen besseren Überblick über den Energiebedarf und die damit entstehenden CO2 Emissionswerte und Energiekosten hat. Durch das abgestimmte Arbeiten in der (TGA) können die Gewerke Heizung, Lüftung, Sanitär und Elektro effizienter zusammenarbeiten. Dies ermöglicht, in Echtzeit über alle relevanten Informationen zu kommunizieren, alle Beteiligten auf dem gleichen Stand sind und Optimierungspotentiale realisiert werden können. Dies erhöht die Klimaeffizienz des Gebäudes und reduziert die CO2 Emission.

Entwicklung eines Verfahrens zum Aufbau eines dynamischen hybriden Zwillings von Gebäuden zur Energieeffizienzsteigerung durch datengetriebene Planung, Umsetzung, Nutzung und Sanierung, Teilvorhaben: semantisches Datenmodell und immersive VR-Datendarstellung

Dieses Vorhaben verfolgt das Ziel einer durchgängigen Verknüpfung aller bei der Planung, Errichtung und im Betrieb von Gebäuden beteiligter Akteure. Dies geschieht im gesamten Gebäudelebenszyklus durch den Einsatz eines hybriden Zwillings unter den Gesichtspunkten der Energieeffizienz, -flexibilisierung und -optimierung. Dazu müssen die einzelnen Prozesse, Daten und Simulationen der Gewerke unterstützt durch intelligente und intuitive Assistenzsysteme ineinandergreifen. Damit geht ein Paradigmenwechsel in der gesamten Bau- und Nutzungsphase von Gebäuden einher. Durch den Aufbau eines Groß-Demonstrators in einem mittelständischen produzierenden Unternehmen sollen die Potentiale eines hybriden Zwillings validiert und für die Öffentlichkeit anschaulich zugänglich gemacht werden, um die Digitale Transformation hin zum klimaschonenden Bauen und Betreiben von Gebäuden voranzutreiben. Der hybride Zwilling wird nicht nur als ganzheitliche Datenrepräsentation fungieren, sondern auch die Zusammenarbeit der verschiedenen Stakeholder zum Zweck der spezifischen Validierung mittels einer immersiven, interaktiven und performanten Visualisierung ermöglichen. Zu diesem Zweck werden am KIT Entwicklungen im Bereich des semantischen Datenmodells, die Integration von den Planungs-, Simulations- und Echtzeitdaten und der immersiven, anwendungsspezifischen 3D- und VR-Datenrepräsentation des Hybriden Zwillings durchgeführt.

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