Die Energiezukunft als 3D-Visualisierung

Das interdisziplinäre Team der "Stuttgart Research Initiative − kurz SRI − erforscht unter dem Projektnamen "Discursive Transformation of Energy Systems" (DiTEnS), wie sich mittels Augmented und Virtual Reality Entscheidungsträger direkt in den Prozess der Gestaltung der Energiewende einbinden lassen. Ihr Mittel der Wahl sind sogenannte "digitale Zwillinge", die urbane Bestandsquartiere energetisch abbilden sollen. Darauf aufbauend will das Forschungsteam geplante Veränderungen wie etwa die Installation von Solaranlagen, energetische Sanierungen oder auch Schallemissionen erlebbar machen. Zum anderen wollen sie die Rückwirkungen dieser Veränderungen auf die gesamte Infrastruktur technisch, wirtschaftlich und nutzerbezogen sichtbar machen.

Im Projekt "DiTEnS" finden sich, wie die Universität Stuttgart bekannt gibt, Fachleute aus den Bereichen Energiesysteme, Gebäudeenergetik, Computersimulation und Sozialwissenschaften. "Die Transformation unseres Energiesystems zu einem nachhaltigen, klimaneutralen System, stellt eine gesamtwirtschaftliche, aber eben auch gesamtgesellschaftliche Aufgabe dar. Soll diese gelingen, benötigen wir neue Ansätze", so Prof. Kai Hufendiek, Sprecher des Instituts für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER) an der Universität Stuttgart.

Realistische, dynamische Simulationen zum Ziel

Die Stuttgarter Forschenden arbeiten an Methoden, mit denen sich die komplexe Bestandssituationen in den Straßenzügen und Stadtvierteln effizient ermitteln lassen. Sie entwickeln lokale Optionen für die individuelle, klimaneutrale Umgestaltung der Untersuchungsräume. Ziel ist die Entwicklung realistischer, dynamischer Simulationen, die die Abhängigkeiten zwischen Gebäuden und Infrastruktur von der regionalen Ebene bis zu einzelnen Gebäuden integrieren.

Als Zielgruppe haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Kommunen, Eigentümer und weitere Akteure im Blick. Ihnen sollen Strategien veranschaulicht werden zur Nutzung erneuerbarer Energien und verfügbarer Abwärme, zur Verbesserung der Energieeffizienz, zum Einsatz intelligenter Netze, Elektromobilität und moderner Energiespeichertechnologien.

Aus den Ergebnissen dieser Modellierung entwickeln die Forschenden der Visualisierungsabteilung des Höchstleistungsrechenzentrums der Universität Stuttgart (HLRS) in einem weiteren Schritt digitale Zwillinge der Gebäude und Energiesysteme in ihrem urbanen Kontext. Es handelt sich dabei um hoch detaillierte, mehrskalige Modelle von Städten oder Regionen, die sichtbare und unsichtbare Merkmale der Umgebung simulieren (Feinstaub, Lärm, Luftströme).

3D-Visualisierung zur vereinfachten Darstellung

In einer interaktiven 3D-Visualisierungsanlage schließlich wollen sie die Darstellung von komplexen Systemen wie der Energie- und Gebäudeinfrastruktur eines Stadtgebiets vereinfachen. So könne, wie die Universität mitteilt, beispielsweise verständlich vermittelt werden, wie sich Veränderungen zum Erreichen der Klimaneutralität vor Ort auf Gebäude, Straßenzüge oder Stadtviertel und ihrem vernetzten Betrieb im Gesamtsystem auswirken.

Daneben gibt es bei "DiTEnS" auch noch eine sozialwissenschaftliche Perspektive. So arbeiten die Projektbeteiligten an Empfehlungen für eine gelingende Energie- und Wärmewende. Im Rahmen des Projekten soll der transdisziplinären Dialog gefördert werden, um Konflikte zwischen den unterschiedlichen Anforderungen aller Beteiligten der Energiewende zu reduzieren und gemeinsame Perspektiven zu fördern.

Die Carl-Zeiss-Stiftung (CZS) fördert im Rahmen des Programms "CZS Durchbrüche – Energiesysteme der Zukunft" das Projekt der Universität Stuttgart mit rund 5 Millionen Euro für sechs Jahre.