Digitaler Zwilling Simulation berechnet Emissionen von Gebäuden

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Ein Forschungsprojekt der Hochschule Esslingen arbeitet nun an automatisch erstellten Emissionszertifikaten für klimaneutrale Gebäude. Die bisherigen Lösungsansätze werden in diesem Artikel präsentiert.

Neue Wege zu mehr Nachhaltigkeit in der Baubranche erschließen – das ist das Ziel des Forschungsprojekts „Gefion“. Dieses ist eine Zusammenarbeit der Hochschule Esslingen und verschiedener Unternehmen aus Stuttgart und Karlsruhe.

„Der Bau- und Gebäudebereich verursacht einen großen Teil der Treibhausgasemissionen in Deutschland“, erklärt Prof. Dr. Anke Bez aus dem Fachbereich Informatik und Informationstechnik. „Nachhaltigem Bauen kommt aus diesem Grund eine große Bedeutung zu. Dabei dürfen aber nicht nur die Emissionen berücksichtigt werden, die beim Bau selbst entstehen. Auch der Energieverbrauch, der bei der Gebäudenutzung entsteht, muss in die Berechnungen miteinbezogen werden.“

Sie erläutert, dass sich der Energiebedarf eines Gebäudes je nach Nutzung verändert und diese Dynamik die Ökobilanzierung erschwert. Die Entwicklung eines verbesserten, computerimplementierten Verfahrens soll Abhilfe schaffen. Auf diese Weise werden Treibhausgasemissionen eines Gebäudes bei unterschiedlichen Nutzungsweisen berechnet.

Diese ermittelten Daten fließen automatisch in Emissionszertifikate ein und werden digital verschlüsselt. Anschließend können sie zum Beispiel für den unternehmensexternen oder -internen Emissionshandel verwendet werden.

In einem neuen Ansatz sollen die Daten der dynamischen Ökobilanzierung durch eine künstliche Intelligenz erhoben werden. Im Zuge dessen werden die Zertifikate automatisch generiert.

Digitaler Zwilling zur Simulation von Energiebedarfen

Die Fakultät Wirtschaft und Technik der Hochschule Esslingen entwickelt den digitalen Zwilling eines mobilen Holzsystemhauses. Auf diese Weise wird der Energiebedarf eines Gebäudes simuliert und die damit verbundenen Emissionen. Das betrifft sowohl die Nutzungsweise als auch den Aufstellungsort – vor und nach dem Bau. Hierdurch werden die Änderungen während der Lebensdauer des Gebäudes mit einbezogen.

Die Bedienung des digitalen Zwillings gestaltet sich simpel:

• der Standort des Gebäudes wird eingegeben und die gewünschte Nutzung,

• der Energiebedarf wird berechnet,

• und eine Veränderung der Nutzung lässt sich simulieren.

Daten werden überprüft durch Bau eines Holzsystemhauses

Auf einer Freifläche bei der Hochschule Esslingen Campus Göppingen entsteht der Nachbau des digitalen Zwillings als Reallabor. Mit diesem werden die generierten Daten der digitalen Gebäude verifiziert und in den nächsten zwei Jahren verschiedene Nutzungsszenarien durchgeführt.

Das Gefion-Konsortium besteht aus

• der mittelständischen Firma Netsyno Software GmbH als Konsortialführer,

• dem Praxispartner Architekturbüro and Office Blatter Ertel Probst Freie Architekten Part GmbB,

• dem Forschungspartner Hochschule Esslingen

• und dem Praxispartner Wooden Valley gGmbH.

Das Institut für Ressourceneffizienz und Energiestrategien (Irees) unterstützt das Projekt mit wissenschaftlicher Expertise zum Thema Lebenszyklusanalyse.

Umfangreiche Förderung des Landes

Das Forschungsprojekt hat einen Umfang von insgesamt 2,6 Millionen Euro. Das Land Baden–Württemberg fördert dieses mit einer Summe von 1,8 Millionen Euro über die nächsten zwei Jahre. Hiervon erhält die Hochschule Esslingen rund 560.000 Euro.

Prof. Dr. Ulrich Nepustil ist überzeugt, dass das große Interesse an dem Projekt „Gefion“ zeigt, wie bedeutsam eben dieses ist. Es werde ein wichtiger Beitrag für den Neubau klimapositiver Gebäude und der Sanierung von Bestandsgebäuden geleistet. In seinen Augen ist das Projekt Teil der Transformation hin zu einer digitalen und klimaneutralen Industrie der Baubranche.

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