Digitalisierung und Best Practices Zukunftstechnologien für Städte und Kommunen

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Simulationen, Data Analytics oder Künstliche Intelligenz – Zukunftstechnologien wie diese sind längst in aller Munde, in Städten und Kommunen aber noch (zu) selten im Einsatz. Insbesondere den kleineren unter ihnen fehlt es oft an Know-how und Ressourcen, um beispielsweise einen Digital Twin sinnvoll einsetzen und von seinen Vorteilen profitieren zu können.

In der Unternehmenswelt sind Zukunftstechnologien längst angekommen und generieren wertvolle Zeit- und Kostenersparnisse. So reduzieren Simulationstechnologien in der Produktentwicklung die Notwendigkeit einer langwierigen und teuren Prototypenherstellung, indem sie realitätsnahe Bedingungen in virtuellen Umgebungen nachbilden und variieren. Dieserart können die Unternehmen den Entwicklungsprozess beschleunigen und die Produktqualität steigern.

Aus dem gleichen Grund halten Digital Twins immer häufiger Einzug in die Entwicklungs- und Planungsbüros unterschiedlichster Branchen. Die digitalen Zwillinge bieten detaillierte Modelle von physischen Assets, Prozessen, Systemen oder Orten in der virtuellen Realität. Sie sehen aus und verhalten sich genau wie ihr reales Gegenstück und können Leistungsergebnisse und Probleme, die beim realen Gegenstück möglicherweise auftreten, genau vorhersagen.

Die Stadtplanung und -entwicklung, das Verkehrsmanagement, Umweltüberwachung und -schutz, aber beispielsweise auch Katastrophenmanagement und Resilienz sind Bereiche, in denen auch Städte und Kommunen nachhaltig von dieser Technologie profitieren können. Auch im Bereich Bürgerbeteiligung und -Service können Digital Twins wertvolle Dienste leisten, wenn sie zum Beispiel als interaktive Plattform dienen, auf denen Bürger virtuelle Modelle der Stadt oder Umgebung erkunden und Feedback zu städtischen Projekten geben können.

Digital Twins und Co. – auch abseits der Metropolen?

Große Städte sind auf den Zukunftstechnologie-Zug deshalb längst aufgesprungen und profitieren von eigenen digitalen Projekten. Hamburg beispielsweise setzt einen digitalen Zwilling seines Hafens ein: Der „Smart Port“ hilft, den Schiffsverkehr, die Logistik und den Güterumschlag effizienter zu steuern. Darüber hinaus nutzt die Stadt Digital-Twin-Technologien für die Stadtplanung und das Verkehrsmanagement, um Infrastrukturprojekte zu simulieren und die städtische Mobilität zu optimieren. München und Berlin sind in diesen Bereichen ebenfalls am Ball.

Smart City

Digitale Zwillinge für moderne Städte

Das Problem für viele – insbesondere kleinere – Städte und Kommunen: Sie verfügen oft nicht über ausreichend Know-how und (Rechen-)Ressourcen, um Technologien wie den digitalen Zwilling erfolgreich einzuführen und dann auch sinnvoll einzusetzen; eine Herausforderung, die sie mit den kleinen und mittleren Vertretern der Unternehmenswelt (KMU) teilen. Für letztere gibt es mittlerweile zahlreiche Partner, die helfen, bestehende Hürden zu überwinden – in Know-how- und Ressourcen-Fragen gleichermaßen. So auch die Sicos BW GmbH, die ihr Angebot nun auf Städte und Kommunen ausgeweitet hat..

Supercomputing für die Steilhänge des Neckars

Einer der Partner, mit denen wir zusammenarbeiten, ist das Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS). Die dortigen Visualisierungsexperten haben bereits mehrfach gezeigt, wie digitale Zwillinge die Entscheidungsfindung in Städten und Gemeinden unterstützen können – u.a. in Zusammenarbeit mit dem Landkreis Ludwigsburg.

Denn: Die Neckarlandschaft im Landkreis Ludwigsburg ist geprägt von Weinbergen, die nicht nur landschaftlich, sondern auch kulturell und historisch von großer Bedeutung sind. Einige dieser steilen Terrassen und die damit verbundene Landwirtschaft befinden sich jedoch in einem fragilen Zustand. Um Maßnahmen zum Naturschutz und zur Planung besser zu unterstützen, haben Wissenschaftler des HLRS einen digitalen Zwilling der Neckarterrassen zwischen Stuttgart und Besigheim entwickelt. Mit diesem digitalen Modell lassen sich mögliche Veränderungen in der Landschaft simulieren und visualisieren. Die daraus gewonnenen Modelle helfen den Verantwortlichen, fundierte, partizipative und datenbasierte Entscheidungen für eine nachhaltige Bewirtschaftung zu treffen.

Neue Studien zeigen jedoch, dass mehr als 50 Prozent der terrassierten Weinberge im Kreis Ludwigsburg bereits aufgegeben wurden und der Zerfall der Kulturlandschaft in alarmierendem Tempo voranschreitet. Mithilfe des digitalen Zwillings können Erosionsprozesse und andere Verfallsmechanismen präzise dokumentiert werden, um gezielte Maßnahmen zur Rettung dieser Flächen zu entwickeln.

Digitaler Zwilling

Virtuelles Abbild Hamburgs für alle verfügbar

Zusätzlich ermöglicht der digitale Zwilling die Simulation von Szenarien, die innovative Lösungsansätze wie die Integration von Agroforstwirtschaft oder die Nutzung der Steillagen für Photovoltaikanlagen untersuchen. Auf diese Weise könnten nicht nur die wirtschaftlichen Perspektiven dieser Flächen verbessert, sondern auch ein Beitrag zur ökologischen Stabilität geleistet werden.

Data Analytics für die Luftqualität in Augsburg

Auch ein weiterer Kandidat aus unserem Partner-Portfolio, das TECO (Telecooperation Office am KIT), hat bereits mehrere interessante Projekte umgesetzt; eins davon in der Modellregion Augsburg. Das Projekt „Smart Air Quality Network“ (SmartAQnet) konzentriert sich auf die Überwachung und Verbesserung der Luftqualität in städtischen Gebieten. Das Hauptziel von SmartAQnet ist es, ein umfassendes Netzwerk von Sensoren zu schaffen, die in Echtzeit detaillierte Daten zur Luftqualität erfassen.

Im Rahmen des Projekts wird eine interaktive Plattform bereitgestellt, die als „Urban Cockpit“ bezeichnet wird. Sie visualisiert die Luftqualitätsdaten in Echtzeit und ermöglicht es Bürgern und Entscheidungsträgern, die aktuelle Luftverschmutzungssituation in ihrer Umgebung zu überwachen und entsprechende Maßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität zu ergreifen.

Durch die Implementierung des Digital Twin im Rahmen des Smart Air Quality Network gewinnt die Stadt Augsburg ein leistungsfähiges Werkzeug, das nicht nur die Luftqualität in Echtzeit überwacht, sondern auch datengestützte Entscheidungen ermöglicht, um die Lebensqualität der Bürger nachhaltig zu verbessern.

Gelsenkirchen

KI für Kommunen

Zukunftssicher und bürgernah aufstellen

Die Beispiele zeigen: Die Implementierung von Zukunftstechnologien bietet Städten und Kommunen erhebliche Vorteile, die weit über Effizienzsteigerung und Kostensenkung hinausgehen. Durch den Einsatz von Zukunftstechnologien können Kommunen ihre Infrastruktur und Dienstleistungen optimieren, nachhaltige Lösungen entwickeln und die Lebensqualität ihrer Bürger steigern. Besonders kleinere Städte und Kommunen, die oft nicht über die nötigen Ressourcen verfügen, können von der Zusammenarbeit mit geeigneten Partnern profitieren. Diese helfen dabei, technologische Hürden zu überwinden, maßgeschneiderte Lösungen zu implementieren und langfristig die Wettbewerbsfähigkeit zu sichern. So können auch kleinere Akteure die Vorteile der Digitalisierung voll ausschöpfen und ihre Zukunftsfähigkeit stärken.

Der Autor: Dr. Andreas Wierse, Geschäftsführer Sicos BW GmbH

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