Ab 2023 sollen Sensoren die großen Temperaturschwankungen in der Stadt besser erfassen helfen. Mit Hilfe Künstlicher Intelligenz (KI) werden damit für ganz Dresden Hitzeinseln identifiziert und zielgerichtetere Vorschläge für Maßnahmen zur Hitzeanpassung ermöglicht. Dazu beteiligt sich Dresden an dem Forschungsvorhaben zur Temperatur-Sensorik KLIPS, das anstrebt, neue Werkzeuge für die Stadtentwicklung zu schaffen. Das Forschungsprojekt wird im Rahmen der Förderrichtlinie Modernisierungsfonds („mFUND“) mit insgesamt rund 2,3 Millionen Euro durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert und ordnet sich in das europäische Projekt MAtchUP ein, einem Programm zur Entwicklung der Smart City Dresden.

Dresden wächst und es wird viel  gebaut. Diese positive Konzentration von Bauvorhaben erhält die Attraktivität der Stadt in der Region. Allerdings wird es durch die zunehmende Verdichtung  in einigen Quartieren enger und dadurch im Sommer auch heißer. Denn kühlend wirkende Grün- und Freiflächen werden bebaut und Kaltluftabflüsse negativ beeinflusst. Schon jetzt ist die Stadt von Hitzeinseln betroffen. Das sind Orte, an denen die Temperatur deutlich höher als in ihrer Umgebung liegt.  Unter den zukünftigen Klimaveränderungen wird die Stadt noch anfälliger, insbesondere gegenüber der Intensivierung und Ausdehnung der Hitzeinseln. Auf der Suche nach Wegen gegen die Hitze hat sich die Stadt Dresden nun als Pilotstadt dem vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr geförderten Forschungsprojekt KLIPS angeschlossen.

Ziel von KLIPS ist die Entwicklung von Hilfsmitteln zur Lokalisierung und Prognose von Hitzeinseln, sowie die technische Möglichkeit der Simulation von Maßnahmen zu prüfen. Eine digitale Informationsplattform soll es so beispielsweise möglich machen, durch den kombinierten Einsatz eines lokalen Sensornetzwerks („Schwarmsensorik“) und künstlicher Intelligenz Hitzeinseln nicht nur in Echtzeit zu lokalisieren, sondern auch vorherzusagen. Der Nutzen liegt auf der Hand:  Im Fall eines Hitzeereignisses könnten gezielt Präventionsmaßnahmen gesteuert werden. Ebenso könnten  Planungen priorisiert werden, um Hitzeinseln zu verhindern oder zumindest zu minimieren. In diesem Zuge wäre es möglich, geeignete Maßnahmen im Vorhinein abzuschätzen und von allen Alternativen diejenige mit dem größten Effekt und/oder den geringsten Einschränkungen für Wohnen, Arbeiten und Verkehr auszuwählen.

In Dresden wird ein Netzwerk von rund 300 Sensoren aufgebaut, das kontinuierlich aktuelle Temperaturdaten liefert. Die gewonnenen Sensordaten werden mit weiteren Daten wie Satelliten-, Kataster- sowie Wetter- und Klimadaten zusammengeführt und in Echtzeit ausgewertet. So lassen sich etwaige Hitzeinseln im Stadtgebiet lokalisieren. Zugleich werden mit den gesammelten Daten KI-Algorithmen zur Prognose und Simulation von Hitzeinseln angelernt. 

„Die Stadt Dresden steht durch den Klimawandel auf der einen und die enorme Bautätigkeit auf der anderen Seite vor einer großen Herausforderung, mit den steigenden Temperaturen umzugehen“, sagt Wolfgang Socher, Amtsleiter des Umweltamtes der Stadt Dresden.  „Damit unsere Stadt auch zukünftig attraktiv und lebenswert bleibt, wollen wir mit Hilfe der zu entwickelnden Werkzeuge unsere Tätigkeit zielgerichteter steuern. Entscheidend für den Erfolg und die Akzeptanz wird die Anwendung der gewonnenen Erkenntnisse bei der Planung von Quartieren und Gebäuden sein.“ Dr. Robert Franke, Amtsleiter Wirtschaftsförderung ergänzt: „Neue Datenquellen wie die aus der geplanten KI-basierte Projekt-Informationsplattform zeigen die Relevanz neuer Technologien im Umgang mit den Folgen des Klimawandels. Ich freue mich, dass wir mit den Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft neue Technologien unter anderem aus Dresden zum Wohle der Stadt austesten können.“    

Das Projekt hat eine Laufzeit von drei Jahren. Konsortialführer ist die Software AG. Forschungspartner sind die ERGO Umweltinstitut GmbH, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut, das Institut für Informationssysteme der Hochschule Hof, das Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung, die Pikobytes GmbH, die terrestris GmbH & Co. KG, meggsimum (Büro für Geoinformatik Christian Mayer) sowie neben dem Anwendungspartner Landeshauptstadt Dresden als assoziierter Partner die Stadt Langenfeld. KLIPS wird vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMVI) im Rahmen des mFUND gefördert, der sich mit digitalen datenbasierten Anwendungen rund um Mobilität 4.0 befasst (www.mfund.de). 

Damit ordnet sich das Vorhaben in die Aktivitäten des Dresdner Programms MAtchUP ein, welches mit europäischen Fördermitteln im Rahmen des europäischen Forschungsrahmenprogrammes Horizont 2020 unterstützt wird. Es erlaubt Dresden damit, einen neuen Blick auf eine datengetriebene Erweiterung bestehender Instrumente zu nehmen.

Über MAtchUP: Das EU-Projekt MAtchUP wird durch die Städte Dresden, Valencia (Spanien) und Antalya (Türkei) seit 2017 umgesetzt und beschäftigt sich mit den Themen Energieeffizienz, Digitalisierung, erneuerbare Energien, multimodale Mobilität und Elektromobilität. Innerhalb des Projektes geht es darum, intelligente, saubere Städte zu schaffen, die den Herausforderungen des Klimawandels begegnen können. Das Amt für Wirtschaftsförderung koordiniert das Projekt in Dresden. Die SachenEnergie AG, Dresdner Verkehrsbetriebe AG, Technische Universität Dresden, Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI, EA Systems Dresden GmbH und Vonovia SE unterstützen bei der Umsetzung des Projektes. Weitere Informationen: www.dresden.de/matchup

Forschungsprojekt KLIPS gestartet

 

KLIPS wird mithilfe einer Informationsplattform Hitzeinseln lokalisieren sowie über KI-Algorithmen prognostizieren und simulieren.  Das Forschungsprojekt wird im Rahmen der Förderrichtlinie Modernisierungsfonds („mFUND“) mit insgesamt rund 2,3 Millionen Euro durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur gefördert

Darmstadt, Deutschland – 9. Februar 2021 – Städte stehen vor vielerlei Herausforderungen. Einerseits verdichten sie sich durch den Ausbau der Verkehrsinfrastruktur und dem seit Jahren anhaltenden Zuzug immer mehr. Andererseits werden durch dichte Bebauung klimatisch wichtige Frei- und Grünflächen versiegelt und machen die Stadt dadurch noch anfälliger für die Folgen des Klimawandels. Große Beton-, Glas- und Asphaltflächen speichern Wärme weit mehr als Parks und andere Grünflächen. Die Folge sind Hitzeinseln, deren Temperaturunterschied im Vergleich zu ihrer Umgebung bis zu 10 Kelvin betragen kann. Hitzeinseln können für besonders gefährdete Teile der Bevölkerung zu gesundheitlichen Problemen führen und durch aufgeplatzte Asphaltdecken und verzogene Gleise außerdem hohe Schäden und Kosten an der Infrastruktur verursachen.

Dass sich Hitzeinseln durch vorausschauende Maßnahmen bekämpfen lassen, zeigt das vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) geförderte und kürzlich gestartete Forschungsprojekt KLIPS – KI-basierte Informationsplattform für die Lokalisierung und Simulation von Hitzeinseln für eine innovative Stadt- und Verkehrsplanung. Ziel von KLIPS ist die Entwicklung einer digitalen Informationsplattform zur Lokalisierung, Prognose und Simulation von Hitzeinseln. Die Plattform soll es möglich machen, durch den kombinierten Einsatz eines lokalen Sensornetzwerks („Schwarmsensorik“) und künstlicher Intelligenz Hitzeinseln nicht nur in Echtzeit zu lokalisieren, sondern auch vorherzusagen. Der Nutzen liegt auf der Hand:  Besser informierte und vorausschauende Planungen könnten Hitzeinseln verhindern oder zumindest minimieren. Gleichzeitig wäre es möglich, die Maßnahmen zur Eindämmung von Hitzeinseln im Vorhinein abzuschätzen und von allen Alternativen diejenige mit dem größten Effekt und/oder den geringsten Einschränkungen für Wohnen, Arbeiten und Verkehr auszuwählen.

Für KLIPS wird in den Pilotstädten Leipzig und Langenfeld im Rheinland ein Sensornetzwerk aufgebaut, das kontinuierlich aktuelle Temperaturdaten liefert. Beide Städte sind, wie viele andere (Groß-) Städte auch, von Hitzeinseln betroffen. Die gewonnenen Sensordaten werden mit weiteren Daten (z. B. Fernerkundungsdaten, Katasterdaten sowie Wetter- und Klimadaten) zusammengeführt und in Echtzeit ausgewertet. So lassen sich etwaige Hitzeinseln im Stadtgebiet lokalisieren. Zugleich werden mit den gesammelten Daten KI-Algorithmen zur Prognose und Simulation von Hitzeinseln angelernt.

Das Projekt hat eine Laufzeit von drei Jahren. Konsortialführerin ist die Software AG. Forschungspartner sind die ERGO Umweltinstitut GmbH, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut, das Institut für Informationssysteme der Hochschule Hof, das Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung, die Stadt Leipzig, die Pikobytes GmbH, die terrestris GmbH & Co. KG, meggsimum (Büro für Geoinformatik Christian Mayer) sowie als assoziierter Partner die Stadt Langenfeld. KLIPS wird vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) im Rahmen des mFUND gefördert, der sich mit digitalen datenbasierten Anwendungen rund um Mobilität 4.0 befasst.

„Wir freuen uns sehr darauf, das nachhaltige, zukunftsweisende Forschungsprojekt KLIPS als Konsortialführer zu leiten. Mit „Cumulocity IoT“, einer der weltweit führenden IoT Plattformen, und ihrer anwendungsspezifischen Weiterentwicklung zu einer KLIPS-Plattform wird die Software AG auch einen wichtigen technischen Beitrag zum Gelingen des Vorhabens leisten“, kündet Christian Gengenbach, Vice President Research der Software AG, an.

Die Stadt Leipzig steht als Testfeld zur Verfügung und stellt wichtige Grundlagendaten sowie ihre Erfahrung im Bereich Stadtklima für das Projekt bereit. Sie übernimmt die Beschaffung von bis zu 300 Temperatursensoren und, zusammen mit anderen Partnern, deren Installation an vorausgewählten Punkten im Stadtgebiet. „Die Stadt Leipzig steht durch die Klimakrise vor besonderen stadtklimatischen Herausforderungen. KLIPS soll dazu beitragen, besonders betroffene Quartiere in Echtzeit zu identifizieren und auf Defizite schneller als bislang reagieren zu können. Die gewonnenen Erkenntnisse werden dazu beitragen, unsere Stadt zukunftsfähig zu entwickeln“, heißt es seitens der Stadt.

Die Stadt Langenfeld engagiert sich schon seit über 10 Jahren intensiv für den Klimaschutz und in den vergangenen Jahren ebenfalls immer mehr für die Klimafolgenanpassung. Ein aktuelles Projekt der Stadt Langenfeld ist hierzu die Erstellung einer kleingliedrigen Stadtklimaanalyse mit einem Untersuchungsraster von nur 10 x 10 m, welche die Kommune im Rheinland mit in das Projekt einbringen wird. „Das KLIPS-Projekt bedeutet für Langenfeld einen sinnvollen Schulterschluss zwischen den Themen Klimafolgenanpassung und Digitalisierung“, erklärt Bürgermeister Frank Schneider und ergänzt: „Ich freue mich auf eine spannende Projektzusammenarbeit.“

Über den mFUND:

Im Rahmen der Forschungsinitiative mFUND fördert das BMVI seit 2016 Forschungs- und Entwicklungsprojekte rund um digitale datenbasierte Anwendungen für die Mobilität 4.0. Neben der finanziellen Förderung unterstützt der mFUND mit verschiedenen Veranstaltungsformaten die Vernetzung zwischen Akteuren aus Politik, Wirtschaft und Forschung sowie den Zugang zum Datenportal mCLOUD. Weitere Information finden Sie unter www.mfund.de.