Quartiere nachhaltig gestalten mit dem Digitalen Zwilling

Der Digitale Campus Twin hilft, Energiesysteme intelligent zu vernetzen und Stadtviertel besser zu planen. Das Projekt „Siemensstadt²“ in Berlin zeigt, wie ein Viertel smart wird.

Ein Großteil der weltweiten CO2-Emissionen entsteht durch die Art, wie wir leben und arbeiten. Über zwei Drittel dieser Emissionen setzen Städte und Siedlungen frei. Deshalb fällt Städten und Kommunen eine so wichtige Rolle bei der Dekarbonisierung zu. Sie sollen ein lebenswertes Wohn- und Arbeitsumfeld organisieren und dabei wirtschaftlich attraktiv, kostengünstig und so klimaschonend wie möglich sein. In den vergangenen Jahren hat sich gezeigt, dass nur smarte Ansiedelungen, die kommunale oder urbane Systeme vernetzen, in der Lage sind, ihre Infrastrukturen effizient und ressourcenschonend zu betreiben.

Ein besonders kraftvoller Hebel in der Gestaltung ressourcenschonender Quartiere ist die Verbesserung des Zusammenspiels aller relevanten Systeme: zentrale und dezentrale Lösungen zur Energieproduktion und -speicherung, Mobilität, Daten über Gebäude und deren Nutzung. Dazu kann innovative Datenanalyse einen wichtigen Beitrag leisten. „Damit ein smartes Quartier oder ein smarter Campus optimal umgesetzt werden können, muss zunächst die Realität digital abgebildet werden. Es muss eine digitale Kopie, ein digitaler Zwilling, erstellt werden“, sagt Eric Giese, Director bei Siemens Smart Infrastructure. Man geht mit dem Konzept „Siemensstadt²“ konsequent diesen Weg und entwickelt in Berlin einen ganzen Stadtteil als divers genutztes Quartier.

Wie wird aus einem Quartier ein smarter Campus?

„Städtische Quartiere bestehen aus einem Netzwerk aus Gebäuden, Energieversorgung, Infrastruktur, und natürlich den Menschen“, erläutert Giese. „Bisher wurden Quartiere meist sehr kleinteilig geplant, ausgehend von den Gewerken und der Bauwirtschaft“, sagt der Experte. Diese singuläre Planung gilt heute als nicht mehr zielführend. Erst die Digitalisierung ermöglicht die Vernetzung von Gebäuden und Infrastrukturen auf dem Campus und lässt mit smarten Systemen die optimale Nutzung und den optimalen Energieeinsatz zu. „Man könnte sagen, dass Digitalisierung eine sehr konkrete Aufgabe bekommen hat, nämlich die Nachhaltigkeit zu steigern.“

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Ein digitales Abbild des gesamten Quartiers inklusive der kompletten Infrastruktur ist hierfür also wertvoll. Beim Quartiersprojekt „Siemensstadt²“ in Berlin wird genau solch ein digitaler Zwilling kreiert. Siemens setzt gemeinsam mit dem Partner Bentley Systems schon in der frühesten Projektphase eine digitale Plattform auf, in die nach und nach alle relevanten Daten für das Quartier einfließen. Dadurch wird ab der ersten Planung das digitale Abbild des Quartiers mit der kompletten Infrastruktur aufgebaut, das dann als Datenquelle für alle weiteren Prozesse dient. Zum Beispiel für die Simulation des Energiebedarfs: Dank der erfassten und kombinierten Daten ist es schon in der Früh-Phase des Projekts möglich, die dezentrale Energieinfrastruktur den späteren Bedürfnissen der Bewohner anzupassen. Das Ergebnis: Der CO2-Fußabdruck des Quartiers kann hierdurch minimiert werden.

Am digitalen Zwilling führt kein Weg vorbei

Wie die „Siemensstadt²“ verfügen auch andere Quartiere über eine unglaubliche Fülle von Daten – seien es die statischen Daten aus der Planung oder auch Live-Daten aus dem Betrieb bestehender Komponenten. Es überrascht, dass diese Daten bisher nicht in ihrer Gesamtheit genutzt werden. Gerade bei Quartiersprojekten bietet sich die Kombination der Daten aller Einzelsysteme mit der Infrastruktur an. Dadurch lassen sich auch materielle und finanzielle Ressourcen einsparen.

Die Stadtplanung erhält in jüngster Zeit auch noch eine über das Quartier hinausgehende Dimension: Innerhalb der gesamten EU gilt der von der Kommission verabschiedete Green Deal. Die EU will demzufolge bis 2050 keine Netto-Treibhausgase mehr ausstoßen und das wirtschaftliche Wachstum von der Ressourcennutzung abkoppeln. Unterstützt wird dies durch die EU-Taxonomie-Verordnung, die mit einer „Grünen Liste“ den Rahmen für ökonomische Aktivitäten setzt.

Hier helfen digitale Zwillinge, denn sie visualisieren sämtliche Vorgänge und dienen als Simulationsbasis. Für ein Stadtquartier kann dies konkret mit einer digitalen Karte des Geländes beginnen, der dann Gebäude, Landschaftsgestaltung, Stadtmobiliar und Infrastrukturkomponenten wie Stromleitungen, Wasserversorgung, Abwassersysteme, Transport- und Telekommunikationseinrichtungen hinzugefügt werden. So wird ein wichtiger Beitrag zu Nachhaltigkeit und Klimaschutz erst möglich.

Erlebbar für die Öffentlichkeit

Das Arbeiten mit dem digitalen Quartierszwilling bietet noch einen weiteren Vorteil, der bei moderner Stadtplanung keineswegs unterschätzt werden darf: Über die Visualisierung der Daten hinaus, die außer den Gebäuden und der Infrastruktur auch 3D-Scans der bestehenden Bebauung umfassen, können unterschiedlichste Interessengruppen in die Stadtplanung mit eingebunden werden. „Vom Bauunternehmer bis zum Anwohner, vom Architekten bis zum Stadtplanungsamt können alle frühzeitig einbezogen werden“, sagt Giese. „Berechtigte können zu jeder Zeit alle Planungen einsehen und eigene Simulationen durchführen. So wird das Projekt in all seinen Details kalkulierbar und erlebbar, noch bevor der erste Spatenstich gesetzt wurde. Dies erleichtert die transparente Kommunikation, unterstützt die vielfältigen Abstimmungsprozesse und sorgt damit für eine hohe Akzeptanz des späteren Stadtquartiers.“