Digitale Dekarbonisierung: Wie digitale Zwillinge den Weg zu einer nachhaltigeren, kohlenstoffneutralen Welt ebnen

Dekarbonisierung ist ein entscheidender Bestandteil aller städtischen Klimaaktionspläne: Die CO₂-Emissionen sollen reduziert werden mit dem Ziel, kein Treibhausgas mehr durch Wirtschaftstätigkeiten auszustoßen. Zweifellos ist dies eine der größten Herausforderungen, denen sich die Welt heute und in Zukunft stellen wird. Und inmitten eines globalen Wettlaufs um den Schutz von Gesellschaft sowie Umwelt wächst das Bewusstsein für die Notwendigkeit der Dekarbonisierung von Städten. Doch worin liegt der Schlüssel zur Dekarbonisierung im urbanen Raum? Hier gilt es klar, einen ganzheitlichen und integrierten Ansatz zu verfolgen, der alle Sektoren und Interessengruppen einbezieht. Aus unserer Sicht ist sich darauf zu konzentrieren, ein Gleichgewicht zwischen den vom Menschen verursachten Kohlenstoffemissionen und der Absorption von Kohlenstoff aus der Atmosphäre zu erreichen – insbesondere durch die Verringerung der Treibhausgasemissionen und die Steigerung der Energieeffizienz. Dabei muss natürlich auch die soziale und wirtschaftliche Entwicklung berücksichtigt werden.

Um durch Maßnahmen und Initiativen eine signifikante Wirkung zu erzielen, ist eine Umgestaltung der Städte erforderlich. Darunter fallen zum Beispiel die Schaffung neuer öffentlicher Verkehrsnetze, die Umstellung von Industriebetrieben auf erneuerbare Energiequellen sowie die Isolierung von Gebäuden. Nicht zuletzt spielen ebenso die Entwicklung ökologischer Lösungen für die Kohlenstoffbindung eine Rolle wie eine durchdachte Planung, evidenzbasierte Entscheidungsfindungen und eine effiziente Zusammenarbeit zwischen einzelnen Bereichen.

Sogenannte digitale Zwillinge stärken diese Bemühungen: Sie visualisieren die aktuellen Emissionen und den Energieverbrauch nicht nur, sie simulieren darüber hinaus die Auswirkungen künftiger Veränderungen. Dies führt zu besseren, da fundierteren Entscheidungen, um die Ziele der Kohlenstoffneutralität und des Klimaschutzes zu erreichen. Lassen Sie uns gemeinsam einen Blick auf einige ausgewählte Anwendungsfälle werfen, in denen digitale Zwillinge zur Dekarbonisierung unserer Städte und Industrien beitragen.

Dekarbonisierung durch grünere Energie

Die Reduzierung des Energieverbrauchs ebnet den Weg zur Dekarbonisierung unserer Gebiete und Industrien. Dabei markieren die Visualisierung und die Bewertung dieses Energieverbrauchs von Gebäuden die Startpunkte. Fahrt nimmt die Dekarbonisierung im Weiteren dadurch auf, die Auswirkungen erneuerbarer Energien auf städtische Indikatoren wie Luftqualität oder CO₂-Emissionen sichtbar zu machen. Genau diese Schritte leisten digitale Zwillinge: Sie dienen als einzigartiges Planungs- und Überwachungsinstrument für öffentliche und private Interessengruppen, um deren Ziele im Bereich der Energieeffizienz zu erreichen.

Digitale Zwillinge bieten aufschlussreiche Datensätze und Modelle, die die Akteure und Akteurinnen bei ihren Entscheidungsprozessen unterstützen: von der Simulation eines Lampenwechselprojekts und dessen Auswirkungen auf den Energieverbrauch des gesamten Beleuchtungsnetzes bis zur Ermittlung der besten Standorte für die Installation von Solarzellen nach ökologischen und wirtschaftlichen Kriterien. Die Region Île-de-France betreibt beispielsweise eine einzigartige digitale Dienstleistungsplattform (siehe unten), die auf dem größten von SIRADEL gelieferten digitalen Zwilling Europas basiert und es jedem ermöglicht, das Solarpotential von Dächern in der Region Paris zu bewerten.

Ein weiteres Beispiel ist das Kühlungssystem Fraîcheur de Paris. Es zeigt, wie dank digitaler Zwillinge die Auswirkungen neuer Fernwärme- und Fernkältenetze auf Umweltindikatoren wie Luftqualität, Lärm oder Schadstoffemissionen simuliert werden. Energienetze können so besser verwaltet und erweitert werden. Digitale Zwillinge ermöglichen den Planern von Fernwärme- und Fernkältenetzen genauso eine bessere Vorhersage des Energiebedarfs: Mittels einer KI-Technologie identifizieren sie Kältemaschinen auf den Dächern von Gebäuden in der ganzen Stadt, vermeiden so unnötige Besuche vor Ort und verbessern zudem die Netzplanung.

Dekarbonisierung durch grünere Mobilität

Angespornt vor allem von dem Bewusstsein für den Umweltschutz ist in den letzten Jahren ein massiver Wandel darin zu beobachten, wie sich die Menschen in den Städten fortbewegen. Das gelang dank des Konzepts der sanften Mobilität und des Ausbaus der öffentlichen Verkehrsnetze. Ein weiterer Bereich also, in dem digitale Zwillinge äußerst hilfreich sind! Sie gestatten eine aktuelle wie genaue Kartierung multimodaler Verkehrsströme, um das Verhalten und die Bewegungen von motorisierten Verkehrsteilnehmern sowie Radfahrern und Fußgängern besser zu verstehen. Diese Auswertung wiederum macht eine datengestützte Entwicklung und Umsetzung relevanter politischer Maßnahmen im Einklang mit den Zielen der Stadt möglich – seien es die Verringerung der Umweltverschmutzung, die verbesserte Zugänglichkeit zu öffentlichen Einrichtungen und Dienstleistungen oder die Förderung flüssigen Verkehrs.

Im Voraus bewerten zu können, wie sich die Entwicklung neuer Busspuren oder einer Fußgängerzone auf Indikatoren wie Luftqualität oder Lebensqualität auswirkt, ist ein echter Gewinn für die Planung optimierter, umweltfreundlicherer Mobilitätsnetze.

Das Beispiel von DIAMS (siehe unten) zeigt eine Bewertung der Auswirkungen einer Straßensperrung sowohl auf den Verkehrsfluss als auch auf die Luftqualität.

Dekarbonisierung durch grünere Städte

Angesichts des Klimawandels entwickeln Städte und Kommunen immer zahlreicher Initiativen zur Begrünung des urbanen Raums und zum Schutz der Natur. So erhalten Grünflächen die biologische Vielfalt und die Lebensqualität der Einwohner, indem sie Kohlenstoff binden, den städtischen Wärmeinseleffekt verringern und Überschwemmungen verhindern.

In diesem Zusammenhang verschaffen digitale Zwillinge Städten eine bessere Kenntnis über aktuell noch ungenutzte Potenziale und Möglichkeiten ihrer Areale. Außerdem liefern sie eine umfassende Bestandsaufnahme grüner und blauer Infrastruktur sowie eine Diagnose der Flächennutzung. Durch die Simulation verschiedener Begrünungsszenarien helfen digitale Zwillinge etwa durch die Berechnung und Visualisierung des Baumkronenindexes, prioritäre Gebiete für die Begrünung und die besten Aktionspläne für eine intelligentere Stadtplanung und mehr Natur in der Stadt zu ermitteln (siehe unten).

Digitale Zwillinge sind die Zukunft der Dekarbonisierung von Städten

Die mannigfaltigen Vorteile und Anwendungsszenarien digitaler Zwillinge für die Entwicklung umweltfreundlicherer Städte wurden hier nun nur angerissen – doch es gibt noch so viel mehr darüber zu berichten!

Und so freut sich das Team von SIRADEL darauf, Ihnen weitere konkrete Beispiele dafür zu präsentieren, wie digitale Zwillinge fortschrittliche KI- und Simulationsfähigkeiten nutzen und so den öffentlichen wie den privaten Sektor dabei unterstützen, Kohlenstoffneutralität und Energie- sowie Klimaeffizienz zu erreichen.

Besuchen Sie uns am ENGIE-Stand auf der E-World in Essen (23. bis 25. Mai 2023, Halle 1, Stand 304) und erfahren Sie mehr!