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Industrie 4.0 – Eine Vision auf dem Weg zur Wirklichkeit

Artikel zur Verfügung gestellt von www.AIT.ac.at
Austrian Institute of Technology, Energy Department Dr. Brigitte Bach (Head of Department)
Fotocredit: © AIT/Thinkstock

Auf den Punkt gebracht:

„Smart Cities and Regions“ lautet das Schlagwort, wenn es um die Transformation energieintensiver Städte und Regionen in nachhaltige Lebens- und Wirtschaftsräume geht. Zahlreiche Initiativen auf nationaler und europäischer Ebene vermitteln dabei Orientierungshilfen auf den unterschiedlichen Wegen zu geringerem Energieverbrauch und CO2-Ausstoß sowie höherer Energieeffizienz und Lebensqualität. Mit ihrem ganzheitlichen Ansatz in Sachen Energienutzung wissen die ForscherInnen von AIT bestens über die komplexen Interaktionen zwischen den einzelnen Elementen des gesamten Energiesystems von Städten und Regionen Bescheid. Dieses aus langjähriger interdisziplinärer Forschung gewachsene Know-how unterstützt nicht nur österreichische Städte bei ihrer Verwandlung in „Smart Cities“, sondern soll auch chinesische Millionen-Metropolen auf dem Pfad zur Nachhaltigkeit begleiten.

Ganzheitliche Energieplanung
für intelligente Städte und Regionen

Das AIT liefert EntscheidungsträgerInnen wissenschaftlich fundierte Konzepte und Methoden zur Gestaltung eines nachhaltigen Energiesystems für ihre Stadt, Gemeinde oder Region

Während sich unser Klima bedrohlich verändert, wachsen die Städte mit ihrem hohen CO2-Ausstoß und Energieverbrauch immer weiter. Bereits jetzt werden in der EU rund drei Viertel des gesamten Energieverbrauchs und der schädlichen Emissionen den Städten zugeschrieben. Um ihre ambitionierten Energie- und Klimaschutzziele zu erreichen, setzt die Europäische Union deshalb besonders auf innovative Energiekonzepte für Städte und Regionen. Damit sollen bis zum Jahr 2020 der Treibhausgasausstoß um 20% gesenkt, der Anteil der erneuerbaren Energien auf 20% gesteigert und die Energieeffizienz um 20% erhöht werden. Das Erreichen dieser „20/20/20-Ziele“ wäre ein Etappensieg auf dem Weg zur angestrebten 80-%igen Reduktion der Treibhausgasemissionen (gegenüber 1990) bis zum Jahr 2050. Ein ehrgeiziges Vorhaben, das nur durch eine grundlegende Neugestaltung der urbanen und regionalen Energiesysteme zu bewältigen ist. Unter dem Motto „Smart Cities and Regions“ sollen deshalb der verstärkte Einsatz erneuerbarer Energieträger, hohe Energieeffizienz und ein effektives Energiemanagement forciert werden. Dabei geht es neben der Optimierung und Implementierung nachhaltiger Technologien verstärkt auch um eine intelligente Vernetzung sämtlicher Akteure und Infrastrukturen städtischer und regionaler Energiesysteme: von Energieversorgern über Verkehrs-, Stadt- und BauplanerInnen bis zu den einzelnen BürgerInnen. So sollen Gebäude künftig etwa mit Hilfe von PV-Anlagen, Solarkollektoren, Windtur­binen und optimierten Dämmsystemen von Energieverbrauchern zu Energieproduzenten werden. Industrielle Ab­-
wärme wird in den Städten und Regionen der Zukunft nicht mehr ungenutzt bleiben, und die thermischen und elektrischen Netze werden so gestaltet sein, dass sie Energie auch aus dezentralen erneuerbaren Quellen beziehen und als Strom, Wärme oder Kälte effizient nutzen und bedarfsorientiert verteilen können. Der „European Strategic Energy Technology (SET) Plan“ der EU räumt deshalb der integrierten Planung von Städten und Regionen im Dienst der Nachhaltigkeit höchste Priorität ein.

Konzertierte europäische Forschungsaktivitäten

Um das europäische Innovationspotenzial im Energiebereich anzuheben, wurde die „European Energy Research Alliance“ (EERA) gegründet. Diese Vereinigung führender europäischer Forschungseinrichtungen hat sich zum Ziel gesetzt, die Forschungsressourcen der EU zu bündeln, gemeinsame Strategien zu verfolgen und Doppelgleisigkeiten zu vermeiden. Dem AIT ist es in den vergangenen Jahren aufgrund seiner wissenschaftlichen Expertise im Bereich „Smart Cities“ gelungen, eine gestaltende Position auf europäischer Ebene einzunehmen. So wurde Ende 2011 auf Initiative und unter der wissenschaftlichen Leitung des Energy Departments das „EERA Joint Programme Smart Cities“ ins Leben gerufen, in dem mehr als 60 europäische Forschungsinstitutionen ihr Know-how zusammenführen. Der Fokus dieses europäischen Forschungsprogramms liegt auf den Bereichen integrierte Energieplanung für Städte und Transformationsprozesse, urbane Energienetzwerke, energieeffiziente Gebäude sowie Technologien zur nachhaltigen Energie­versorgung. „Um die komplexen Energiesysteme der Zukunft möglichst umfassend abbilden und optimieren zu können, geht es dabei insbesondere um Methodenentwicklung und Technologieintegration im urbanen Raum“, erläutert Reinhard Schütz, Business Developer am AIT Energy Department.

Internationale, nationale und regionale Transformationsprozesse

Im EU-Projekt TRANSFORM arbeiten 19 (Forschungs-)Institutionen und Unternehmen aus sieben Ländern mit einem Budget von rund 7,5 Millionen Euro an Strategien für eine erfolgreiche Transformation von sechs europäischen Großstädten – Amsterdam, Hamburg, Kopenhagen, Genua, Lyon und Wien – in „Smart Cities“. Für ausgewählte Bezirke dieser Städte werden dazu individuelle Konzepte zur Implementierung verschiedener Maßnahmen entwickelt, welche die unterschiedlichen rechtlichen, administrativen, wirtschaftlichen und sozialen Rahmenbedingungen in den jeweiligen Städten berücksichtigen. Das AIT entwickelt dazu ein „Decision Support Environment“. Dessen Kern ist der interaktive „Energy Atlas+“, ein Simulations-Werkzeug, mit dem mittels interaktiver Karten analysiert werden kann, welche Maßnahmen in bestimmten Stadtteilen oder für einzelne Gebäudetypen notwendig sind. Dabei werden die Wirkungen dieser Maßnahmen räumlich explizit modelliert sowie berechnet, welches Etappenziel auf dem Weg zu den jeweiligen Smart City-Zielen erreicht werden kann. Auch auf nationaler Ebene wird intensiv an der Erreichung der 20/20/20-Ziele gearbeitet. Österreich ist sogar das erste europäische Land, in dem Konzepte für Smart Cities and Regions von Regierungsseite unterstützt werden. Mit dem Programm „Smart Energy Demo – FIT for SET“ werden konkrete Demonstrationsprojekte für Energieeffizienz und CO2-Reduktion in österreichischen Städten und Regionen gefördert und damit deren Beitrag für den SET-Plan der EU gestärkt.

Ehrgeizige Pläne für Wien

In 21 österreichischen Städten laufen derzeit „Smart City“-Projekte, etwa die Hälfte davon nutzt das AIT-Know-how für ihre Strategieentwicklung. Besonders ambitionierte Ziele verfolgt die Bundeshauptstadt, die bis 2050 eine 80%ige CO2-Reduktion erreichen und die Nutzung erneuerbarer Energien auf über 50% anheben will.

Maßnahmen auf zahlreichen Ebenen sollen dies ermöglichen: vom verstärkten Einsatz erneuerbarer Energieträger über thermische Gebäudesanierung bis hin zum weiteren Ausbau des öffentlichen Verkehrs. „Damit die Verantwortlichen die wirksamsten Maßnahmen aus den vorhandenen Möglichkeiten herausfiltern können, sind wir im Rahmen des TRANSFORM-Projekts dabei, für Wien und andere Großstädte eine entsprechende Entscheidungshilfe zu entwickeln“, erläutert AIT Senior Scientist Wolfgang Loibl. „Wir können dann anhand eines Simulationsmodelles zeigen, wie weit und in welcher Kombination nachhaltige Energie-Technologien genutzt und wo welche Effizienzmaßnahmen gesetzt werden müssen, um die gewünschte CO2-Einsparung zu erreichen“. Das AIT unterstützt auch andere österreichische Städte in ihren Smart-City-Prozessen: etwa Salzburg, Linz, Innsbruck, Bregenz, Graz, Amstetten, Wörgl, Villach und Bruck an der Mur. „Neben der schrittweisen Umstellung der Energiesysteme wird in diesen Städten auch ein Bewusstseinsprozess in Gang gesetzt, der mittel- und langfristig tiefgreifende Veränderungen nach sich ziehen wird“, ist Loibl überzeugt.

China goes eco

Der Ruf des AIT als erfahrener Begleiter auf dem Weg in eine nachhaltige Energiezukunft ist mittlerweile sogar bis nach China gedrungen – jenes Land, in dem die Zahl der Millionenstädte am schnellsten wächst. So wurde das AIT Energy Department mit der Entwicklung eines „Low Carbon City Action Plan“ für die Fünf-Millionen-Stadt Nanchang beauftragt. An diesem Beispiel soll demonstriert werden, wie sich mit Hilfe eines intelligenten Gesamtenergiekonzepts trotz des enormen Bevölkerungs- und Wirtschaftswachstums eine deutliche CO2-Reduktion erzielen lässt. Die in Zusammenarbeit mit örtlichen WissenschafterInnen und Behörden ausgearbeiteten Maßnahmen betreffen so gut wie alle städtischen Bereiche von der Energieversorgung über Gebäude und Industrie bis zur Mobilität.

Ein weiteres Kooperationsprojekt mit China ist der Su-Tong Eco-Business Park, ein Best Practice-Beispiel für nachhaltige Industriepark-Entwicklung. „Dieses 10 km2 große Gelände ist Teil des Su-Tong Science and Technology Parks in der Nähe von Shanghai und soll nach relativ strengen Nachhaltigkeitskriterien errichtet werden“, berichtet der Stadtplaner Hans-Martin Neumann, Engineer am AIT Energy Department. „AIT wurde beauftragt, ein entsprechendes Energiekonzept zu entwickeln und wissenschaftliche Empfehlungen für energieeffiziente Gebäudestandards, die Struktur eines ökologisch ausgerichteten Industrieclusters und ein nachhaltiges Stadtdesign zu planen“. Eine optimale Gelegenheit also, österreichisches Nachhaltigkeits- und Energieplanungs-Know-how in einem für Investoren und Betriebe höchst attraktiven Rahmen zu demonstrieren.

Research Services

Energiekonzepte für Städte, Regionen & Länder

Bei der Planung städtischer Energiesysteme muss auf eine effiziente Energienutzung, die Einbindung erneuerbarer Energiequellen und die Entwicklung einer flexiblen und gut dimensionierten Energieinfrastruktur für eine intelligente räumliche Verteilung der dezentral gewonnenen Energie geachtet werden. Praxistaugliche Konzepte für Smart Cities ebenso wie Energiestrategien für Regionen oder ganze Länder umfassen sämtliche Stadien des Transformationsprozesses von der Definition einer Vision über die Strategieentwicklung in Form einer Roadmap bis hin zur Implementierung auf Basis von Aktionsplänen. Das AIT verfügt in all diesen technischen, strategischen und organisatorischen Bereichen über fundiertes Know-how und viel Erfahrung. Kenntnisse, die Stadtverwaltungen und -planerInnen bei der Umgestaltung ihrer Städte in Smart Cities zugute kommen und die auch die Basis für Energiestrategien auf regionaler, nationaler und europäischer Ebene bilden.

ο Entwicklung von Strategien und Aktionsplänen für intelligente Städte und Regionen

ο Erstellung integrierter Konzepte für eine energieeffiziente Neugestaltung, Revitalisierung oder Sanierung von Stadtteilen

ο Räumliche (GIS-basierte) Analysen des Energieeinsatzes in Stadtteilen bzw. ganzen Städten sowie Modellierung von Zukunftsszenarien

ο Wissenschaftliche Unterstützung bei der Erstellung natio­naler und europäischer Energie-Roadmaps

 

Artikel zur Verfügung gestellt von www.AIT.ac.at

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