Wie digitale Zwillinge dazu beitragen können, einen städtischen Ofen in eine Oase zu verwandeln

Europa kämpft gegen die Hitze – Extreme Hitzewellen treffen viele europäische Städte. Was können wir tun, um die Hitze erträglich zu halten?

Hitze hat sich zu einem der größten Feinde Europas entwickelt. In der neuen Serie „Europa im Kampf gegen die Hitze“ erfährt IO, wie sich Städte dagegen wappnen (können). Heute: die Rolle digitaler Zwillinge in diesem Kampf.

Es ist in den Nachrichten allgegenwärtig: In städtischen Gebieten kann es heutzutage extrem heiß werden. Um unsere Städte richtig abzukühlen, „brauchen wir digitale Zwillinge in den frühen Phasen der Stadtplanung“, sagt Stefan Trometer, Geschäftsführer von Virtual City Systems.

Im Sommer für einen Städtetrip nach Südeuropa zu reisen, wird immer anspruchsvoller. Bei Rekordtemperaturen werden Städte zu Öfen, die die Hitze in ihren beton- und asphaltbedeckten Landschaften einfangen und verstärken. Hitzeinseln sind aufgrund der negativen Auswirkungen von Hitzestress auf die öffentliche Gesundheit, den Energieverbrauch und die Widerstandsfähigkeit der Infrastruktur zu einem dringenden Thema geworden. Es ist Zeit für einen Wandel: Städte müssen abkühlen.

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Die Kartierung von Hitzeinseln in Städten ist der erste Schritt, da sie gezielte Strategien zur Hitzeminderung ermöglichen. Doch die dafür verwendeten Standardtools reichen möglicherweise nicht aus, erklärt Trometer. „Wetterstationen allein können kein umfassendes Bild liefern, da ihr Standort und ihre Positionierung die gemeldete Temperatur beeinflussen können. Es ist ziemlich schwierig, die genauen Bedingungen einer Stadt zu kennen.“

Darüber hinaus können Sie durch den Einsatz von Sensoren und Wetterstationen physikalische Daten an bestimmten Punkten erfassen; Allerdings wird es problematisch, die Bedingungen in nur zehn Metern Entfernung abzuschätzen. Um diese Einschränkungen zu überwinden, können Simulationen eingesetzt werden. Genau daran arbeitet Trometers Unternehmen Virtual City Systems. Ihre virtuellen Stadtplattformen und -tools oder digitalen Zwillinge helfen Stadtplanern, Architekten und Regierungsbehörden bei der Erstellung detaillierter 3D-Darstellungen von Städten, komplett mit Geodaten und Visualisierungen.

Digitale Zwillinge können mit einer Vielzahl von Datenquellen arbeiten und werden kontinuierlich aktualisiert, um Änderungen in der realen Welt widerzuspiegeln. „In unseren 3D-Stadtmodellen integrieren wir verschiedenste Informationen“, erklärt Trometer. „Der Kern von Oberflächen, Wegen und Straßen, Grünflächen und Daten zu Wind, Sonnenbewegung, Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Durch die Bereitstellung dieser Informationen können Kommunen nicht nur einzelne Gebäude, sondern ganze Stadtteile rekonstruieren.“

Die Stadt Bremen beispielsweise verfolgt eine ambitionierte Klimaschutzstrategie und nutzt auch die Chancen eines digitalen Zwillings der Stadt. Nachdem das Landesamt für Geoinformation Bremen erst kürzlich eine Solarpotenzialberechnung für das Stadtgebiet in das 3D-Stadtmodell integriert hat, nutzt es nun den Digitalen Zwilling für detaillierte Simulationen des Mikroklimas.

Was sagen uns digitale Zwillinge also über die Vermeidung von Überhitzung in Städten? Trometer schlägt vor allem die Begrünung der Stadtlandschaft vor. „Man braucht Schatten und Begrünung von Dächern und Fassaden.“ Er weist darauf hin, dass Simulationen oft zeigen, dass ein paar Bäume die Situation eines ganzen Gebiets nicht dramatisch verändern – man muss die gesamte Umgebung verändern. „Und mit Simulationen wissen Sie genau, wie viele Bäume Sie benötigen, um ausreichend Schatten zu spenden und die Stadt abzukühlen.“ Darüber hinaus können viele weitere Maßnahmen ergriffen werden, etwa die Verwendung von Materialien mit höherem Sonnenreflexionsgrad und die Verbesserung der städtischen Windströmung.

Auch wenn digitale Zwillinge helfen können, gibt es bei diesem Rekonstruktionsprozess noch viele Hürden zu überwinden. „In vielen Fällen ist das Budget für die Stadtplanung minimal. Darüber hinaus benötigen wir immer noch Steine ​​und Ziegel, um Straßen für Autos, Fahrräder und Fußgänger zu pflastern. Oft muss man den gesamten Charakter einer Stadt verändern, um sie abzukühlen.”In den Städten Europas gibt es also in den kommenden Jahren noch viel zu tun.

Trotz dieser Herausforderungen blickt Trometer optimistisch in die Zukunft der Stadtplanung, da immer mehr digitale Lösungen implementiert werden. Potenzial sieht er vor allem darin, mehr Sensordaten mit 3D-Stadtmodellen zu verknüpfen, um den Auswirkungen der globalen Erwärmung auf Städte noch besser Rechnung zu tragen. „Zum Beispiel ist es in Trockenperioden wichtig, den Pflanzen und Bäumen die richtige Menge Wasser zuzuführen. Wenn Sie Feuchtigkeitssensoren im Boden implementieren und diese mit einem 3D-Modell verknüpfen, können Sie in Echtzeit Feedback darüber erhalten, wie viel Wasser verschiedene Orte in der Stadt benötigen. Damit die Stadt rechtzeitig auf dieses Feedback reagieren kann.“ Und wir können auch luftgestützte Temperaturkartierungen und Satellitendienste nutzen.

So nützlich digitale Zwillinge auch im Umgang mit den Auswirkungen der globalen Erwärmung sein mögen, es ist wichtig, ihre Grenzen zu erkennen. So sehr wir es uns auch wünschen würden: „Letztendlich können digitale Zwillinge den deutlichen Temperaturanstieg nicht direkt beeinflussen“, schlussfolgert Trometer. „Ich hoffe, dass wir in den kommenden Jahren große Fortschritte bei der Bewältigung der Klimakrise machen werden.“