iCity 2: Ensim4iCity

In der Intensivierungsphase der strategischen Partnerschaft zur intelligenten Stadt iCity werden Erkenntnisse und Netzwerke der Aufbauphase genutzt, um die Umsetzung neuartiger Konzepte für eine nachhaltige, energieeffiziente und ressourcenschonende Stadtentwicklung voranzubringen.

Sensordaten werden im Zuge von Smart Building-, Smart City- sowie Industrie 4.0 Vorhaben in zunehmendem Maße erhoben und verfügbar gemacht. Im Impulsprojekt "EnSim4iCity" soll das Potenzial dieser Daten nutzbar gemacht werden:

• zur wirtschaftlichen und energetischen Effizienzsteigerung von gewerblich und industriell genutzten Gebäuden und ganzen Industriestandorten
• zur Verbesserung der Lebens- und Arbeitsqualität im industriellen und urbanen Umfeld

Dafür werden in 3 Teilprojekten unterschiedliche Aspekte in unterschiedlichen technologischen Ansätzen betrachtet.

Für einen konkreten Industriestandort, der eine abgeschlossene, weitgehend energieautarke Einheit darstellt, werden in Teilprojekt 1 Daten aus der klassischen Gebäudeleittechnik genutzt, um eine automatisierte Datenanalyse für eine ganze Liegenschaft mit über 70 Gebäuden zu entwickeln. Allerdings gibt es auch an diesem Standort Gebäude, die nicht an die Gebäudeleittechnik angeschlossen sind. Dafür werden in Teilprojekt 2 Potenzial und Eignung von bisher nur im Smart-Home-Bereich verwendeten, dezentralen kabellosen Lösungen untersucht.

Für städtische Quartiere wird insbesondere die durch Straßenverkehr verursachte Schadstoffbelastung untersucht. Da sich Windströmungen, die maßgeblich zum Schadstofftransport beitragen, in einem realen Stadtgebiet messtechnisch nur mit erheblichem Aufwand erfassen lassen, wird in Teilprojekt 3 numerische Strömungssimulation eingesetzt, um lokale Windströmungen um Gebäude zu ermitteln und so die Wirkung von natürlichen und technischen Feinstaubreduktionsmaßnahmen auch abseits der Messstationen zu analysieren und zu bewerten.

Teilprojekt 1 konzentrierte sich auf die Entwicklung von Methoden zur Plausibilisierung der industriellen Messdaten durch kabelgebundene Gebäudeleittechnik. Eine umfassende Typisierung von Fehlern erfolgte durch manuelle Datenanalyse, gefolgt von der Programmierung von Algorithmen zur automatischen Fehlererkennung und -korrektur. Dies ermöglicht eine automatisierte Plausibilisierung historisierter Messdaten. Darüber hinaus wurden Verfahren zur energetischen Bewertung ausgewählter Liegenschaftsbereiche entwickelt. Ein kennzahlenbasierter Ansatz zur energetischen Performance wurde anhand von Liegenschaftsdaten untersucht, wobei spezifische Kennzahlenverfahren für die Energieerzeugung, Verteilung und Übergabe entwickelt wurden. Algorithmen ermöglichen eine automatisierte Performanceanalyse auf Basis der zentralen Leittechnikdaten.

Teilprojekt 2 analysierte technische und organisatorische Voraussetzungen für kabellose Smart-Building-Technologien in einer industriellen Liegenschaft. Darauf basierend wurden drei Use Cases ausgewählt, für die nach einer Stakeholder-Befragung vor Ort vorbereitende Maßnahmen abgeleitet wurden. Abschließend wurden durch die Stakeholder am Bosch Standort Schwieberdingen die Piloten für eine nachfolgende Umsetzung folgendermaßen priorisiert: Erstens: Feingranulare anwendungsbezogene Erfassung der Stromverbräuche über intelligente Stromzähler mit Funkschnittstellen. Zweitens: Verbesserung des Raumklimas durch ein Raumluftkonzept unter Einbeziehung von CO₂-Ampeln. Drittens: Sensorische Ermittlung des raumbezogenen Personenaufkommens.

Teilprojekt 3 integrierte ein Modell zur Berücksichtigung verkehrsinduzierter Strömungseffekte mittels zusätzlicher Quellterme in die numerische Simulation. Eine Validierung erfolgte durch Vergleich mit Windkanaldaten für Straßenschluchten. Der gewählte Ansatz berücksichtigt neben der Fahrzeuggeschwindigkeit die Richtung des Verkehrs und lässt sich so flexibel auf beliebige Straßenverläufe und auf in beide Richtungen befahrene Straßen übertragen. Zur Modellierung von Schadstoffentstehung wurden verschiedene verschiedenen Ansätze (flächenhafte vs. volumenhafte Quellen) implementiert und verglichen.