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Klimaorte Wuppertal

Der Datensatz der Klimaorte Wuppertal umfasst die Beschreibungen von (Stand 08/2021) 118 punktförmig modellierten Best-Practice-Beispielen für den Klimaschutz in Wuppertal. Sie wurden von der Koordinierungsstelle Klimaschutz der Stadt Wuppertal im Zeitraum Q4/2020 bis Q2/2021 als Datengrundlage für die interaktive Kartenanwendung "Klimaortkarte Wuppertal" erhoben. Im August 2024 wurde die Klimaortkarte als Anwendungskomponente innerhalb des Urbanen Digitalen Zwillings der Stadt Wuppertal (DigiTal Zwilling) qualifiziert. Im Konzept des DigiTal Zwillings implementiert die Klimaortortkarte einen Teilzwilling, also eine Anwendung zur Befriedigung eines konkreten Informationsbedarfs. Die Klimaortkarte präsentiert darüber hinaus die linienförmigen Bahntrassenradwege aus dem Open-Data-Datensatz "Radrouten Wuppertal". Diese sind nicht im Datensatz der Klimaorte enthalten. Der Datensatz ordnet den Standorten von Organisationen, Einrichtungen und Anlagen ein oder mehrere thematisch kategorisierte Angebote zu. Die Kategorisierung benutzt ein zweistufiges Modell (Thema / Kategorie). Mehrere Standorte können sich an derselben geographischen Position befinden, z. B. bei einem Gebäude, in dem mehrere Klimaschutzorganisationen residieren. Die Fortführung des Datensatzes erfolgt unregelmäßig, jeweils zeitnah nach Identifikation eines neuen oder Änderung eines bestehenden Klimaortes. Der Datensatz ist im Shape-, KML- und GeoJSON-Format unter einer Open-Data-Lizenz (CC BY 4.0) verfügbar.

3D-Mesh (SLPK)

Seit 2023 wird aus den Luftbildern zusätzlich ein 3D-Mesh für NRW produziert. Ein 3D-Mesh ist eine aus Luftbildinformationen erzeugte Darstellungsform eines 3D-Oberflächenmodells. Es stellt die Geländeoberfläche inklusive Vegetation, Bebauung und weiterer künstlicher Objekte (z.B. stehende Autos) dar. Hierzu werden benachbarte dreidimensionale Punkte aus der Bildkorrelation der orientierten Luftbilder zu einem Netz (engl. Mesh) verbunden. Die Mesh-Oberfläche wird danach mit den zugrundeliegenden Luftbildern texturiert. In den letzten Jahren entstanden im kommunalen Kontext 3D-Stadtmodelle, die als Planungsgrundlage u.a. für räumliche Analysen im dreidimensionalen Raum und für die Öffentlichkeitsarbeit eingesetzt werden. Das 3D-Mesh von Geobasis NRW wird für die gesamte Landesfläche von NRW erzeugt und stellt ein realitätsgetreues Modell zum Erhebungszeitpunkt dar. Es dient als effiziente Alternative zu Schrägluftbildern und eignet sich als Datengrundlage für digitale Zwillinge. Nutzungsmöglichkeiten: Erkundung für die Fortführung der Amtlichen Basiskarte,Planungsgrundlage (z.B. bei Stadtplanung, bei der Denkmalpflege, im Umweltmanagement),Hilfestellung für den Katastrophenschutz, die Wirtschaftsförderung oder den Tourismus,Visualisierung von computergestützten Analysen (u.a. zu Hochwassersimulationen, Sichtachsen, Schattenwurf, Lärmausbreitung oder Windströmungen),Verwendung in der 3D-Navigation,Immobilienbranche,Öffentlichkeitsarbeit

Klimaorte Wuppertal

Der Datensatz der Klimaorte Wuppertal umfasst die Beschreibungen von (Stand 08/2021) 118 punktförmig modellierten Best-Practice-Beispielen für den Klimaschutz in Wuppertal. Sie wurden von der Koordinierungsstelle Klimaschutz der Stadt Wuppertal im Zeitraum Q4/2020 bis Q2/2021 als Datengrundlage für die interaktive Kartenanwendung "Klimaortkarte Wuppertal" erhoben. Im August 2024 wurde die Klimaortkarte als Anwendungskomponente innerhalb des Urbanen Digitalen Zwillings der Stadt Wuppertal (DigiTal Zwilling) qualifiziert. Im Konzept des DigiTal Zwillings implementiert die Klimaortortkarte einen Teilzwilling, also eine Anwendung zur Befriedigung eines konkreten Informationsbedarfs. Die Klimaortkarte präsentiert darüber hinaus die linienförmigen Bahntrassenradwege aus dem Open-Data-Datensatz "Radrouten Wuppertal". Diese sind nicht im Datensatz der Klimaorte enthalten. Der Datensatz ordnet den Standorten von Organisationen, Einrichtungen und Anlagen ein oder mehrere thematisch kategorisierte Angebote zu. Die Kategorisierung benutzt ein zweistufiges Modell (Thema / Kategorie). Mehrere Standorte können sich an derselben geographischen Position befinden, z. B. bei einem Gebäude, in dem mehrere Klimaschutzorganisationen residieren. Die Fortführung des Datensatzes erfolgt unregelmäßig, jeweils zeitnah nach Identifikation eines neuen oder Änderung eines bestehenden Klimaortes. Der Datensatz ist im Shape-, KML- und GeoJSON-Format unter einer Open-Data-Lizenz (CC BY 4.0) verfügbar.

Starkregengefahrenkarte Wuppertal

Die Starkregengefahrenkarte Wuppertal ist eine im Auftrag der Stadt Wuppertal von der Firma cismet GmbH, Saarbrücken, betriebene interaktive Internet-Kartenanwendung zur Information der Öffentlichkeit über Überflutungsrisiken im Zusammenhang mit Starkregenereignissen. Sie stellt hierzu in einem 1m x 1m Raster in zwei umschaltbaren Kartenansichten maximale Wasserstände bzw. maximale Fließgeschwindigkeiten dar, die im Verlauf von simulierten Starkregenereignissen auftreten. Die Wasserstände und Fließgeschwindigkeiten werden jeweils mit einem Farbverlauf visualisiert. Die Karte umfasst vier simulierte Szenarien, drei "Modellregen" sowie das anhand der Niederschlagsmessungen desselben Tages nachgestellte Starkregenereignis vom 29.05.2018. Die Implementierung erfolgte ebenfalls durch die Firma cismet als Applikation innerhalb des anwendungsübergreifenden Softwareprojektes "TopicMaps Wuppertal". Im März 2021 wurde die Anwendung um eine innovative animierte Visualisierung des Regenwasserabflusses ergänzt, im Januar 2023 um eine Darstellung des zeitlichen Ablaufs der Simulationen. Im Mai 2024 wurde die Starkregengefahrenkarte als Anwendungskomponente innerhalb des Urbanen Digitalen Zwillings der Stadt Wuppertal (DigiTal Zwilling) qualifiziert. Im Konzept des DigiTal Zwillings implementiert die Starkregengefahrenkarte einen Teilzwilling, der dem Fachzwilling Klimawandel zuzuordnen ist. Die Starkregengefahrenkarte ist in die Internet-Angebote der Stadt Wuppertal (https://www.wuppertal.de/starkregen) und der Wuppertaler Stadtwerke (https://www.wsw-online.de/wsw-energie-wasser/privatkunden/produkte/dienstleistungen/abwasser/starkregen) integriert. Die Simulationsberechnungen wurden im Auftrag der Stadt Wuppertal und der Wuppertaler Stadtwerke durch das Ingenieurbüro Dr. Pecher AG (Erkrath) durchgeführt. Der Regenwasserabfluss im Kanalnetz und durch Überstau aus dem Kanalnetz austretendes Wasser wurden hierbei vereinfacht berücksichtigt. Die Simulationsberechnungen werden in unregelmäßiger Folge aktualisiert. Für die Hintergrundkarten nutzt die Starkregengefahrenkarte Internet-Kartendienste (OGC-WMS) des Regionalverbandes Ruhr zur Stadtkarte 2.0, des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie zur basemap.de sowie der Stadt Wuppertal (True Orthofoto, Amtliche Basiskarte ABK und Hillshade). Technisch basiert die Starkregengefahrenkarte auf Open-Source-Komponenten, insbesondere den JavaScript-Bibliotheken "React" und "Leaflet". Die Starkregengefahrenkarte Wuppertal ist frei zugänglich für beliebige interne Nutzungen. Die Integration in eine eigene online-Applikation oder Website des Anwenders ist generell vertrags- und kostenpflichtig.

3D-Planner Stadt Bremen

Bei dieser Anwendung handelt es sich um eine 'pluginfreie' Webkartenlösung zur Darstellung des 3D-Stadtmodells der Stadt Bremen. In Kombination mit weiteren Kartenwerken, Luftbildern und Schrägaufnahmen entsteht ein hochauflösendes Abbild von Bremen. Darüber hinaus lassen sich in dieser Anwendung unterschiedlichste Planungsdaten integrieren und visualisieren.

Optimierung der Line Clearance durch einen digitalen Zwilling

Die Gestalt Robotics GmbH ist ein Dienstleister und Technologielieferant an der Schnittstelle zwischen klassischer industrieller Automatisierung und KI. Neben intelligenten Anwendungen der klassischen Industrierobotik und mobiler Systeme liegt ein Fokus des Unternehmens auf KI-gestützter Bildverarbeitung. Bei neuen Aufträgen muss die Produktion bei Produkt- oder Prozessumstellungen auf Verunreinigungen und Überreste überprüft und in einen definierten Ausgangszustand gebracht werden. In der Vergangenheit bedeutete dies einen hohen wirtschaftlichen Aufwand durch die zeitliche Belastung des Personals und Stillstandzeiten der Linie. Zudem blieben Verunreinigungen teilweise unentdeckt, was sich in der Qualität der Reinigung niederschlug. Daraus entstand die Motivation, den Prozess zu teilautomatisieren, d. h. die Reinigung zielgerichteter durchzuführen. Außerdem war es das Ziel, die Prozesszeit der Line Clearance von durchschnittlich über zwei Stunden auf unter 30 Minuten zu senken. Durch die Erstellung digitaler Zwillinge von Produktionsumgebungen können bestimmte Objektklassen oder Anomalien in der Umgebung sicher und robust erkannt und auch räumlich zugordnet werden. Auf diese Weise lassen sich automatisiert semantische Umgebungskarten in Echtzeit erstellen und visualisieren, die auch von Menschen gelesen werden können. Im konkreten Praxisbeispiel bedeutet dies, dass Überreste automatisiert erkannt werden und der Mensch anhand einer auf einem Tablet angezeigten Karte zielgerichtet zur Beseitigung angewiesen und koordiniert wird. Die konkrete Lösung im Praxisbeispiel greift auf vorhandene Kameras in einzelnen Maschinen der Linie zurück und wird ergänzt um zusätzliche stationäre Kameras sowie einer Kamera auf einem mobilen Roboter zur Abdeckung großer Umgebungsbereiche. Zusätzlich erfolgt eine Anbindung des digitalen Zwillings an die Liniensteuerung. Die Berechnung der KI findet im konkreten Fall direkt auf einzelnen Smart-Kameras, kann aber auch flexibel und skalierbar per Cloud- oder Edge vorgenommen werden. Durch die Maßnahmen konnte durch Einsatz des digitalen Zwillings die Stillstandzeiten um 75 % gesenkt werden, was den Energieverbrauch, dem keine Wertschöpfung gegenübersteht, deutlich senkte. Durch die Qualitätserhöhung der Line Clearance und die damit einhergehende Reduktion von Verunreinigungen in der Linie konnte zudem der Ausschuss in der Produktion reduziert werden. In einem weiteren Kundenprojekt wurde ein digitaler Zwilling für eine Outdoor-Logistikumgebung erstellt, der Fahrerinnen und Fahrer von Lieferfahrzeugen eine Assistenz per App ermöglicht und diese zielgerichtet zu freien Parkpositionen navigiert. Mithilfe der optimierten Zielführung ließen sich als Folge von geringeren Stauzeiten und Reduzierung überflüssiger Fahrwege Energieeinsparungen realisieren.

Bremen 3D - der digitale Zwilling

Bei dieser Anwendung handelt es sich um eine 'pluginfreie' Webkartenlösung zur Darstellung des 3D-Stadtmodells der Stadt Bremen. In Kombination mit weiteren Kartenwerken, Luftbildern und Schrägaufnahmen entsteht ein hochauflösendes Abbild von Bremen.

TrilaWatt Use-Case: Wo beginnt Watt im Wattenmeer?

Gezeiten in der Deutschen Bucht führen dazu, dass die Wattgrenzen räumlich und zeitlich variabel sind. Ihr Verlauf verändert sich auf täglichen, monatlichen, jährlichen und dekadischen Zeitskalen und wird zusätzlich von der langfristigen Veränderung von Tide und Bathymetrie überlagert. Aus den Berechnungen des digitalen Zwillings zum Verlauf von jährlich gemittelten Hochwasser- und Niedrigwasser-Linien können zusammen mit jährlichen Bathymetrien die jahresgemittelten Wattgrenzen bestimmt werden. In diesem Use-Case wurden Daten des TrilaWatt-Projekts angewendet, um die jahresgemittelte Ausdehnung des Watts im Jahr 2020 zu bestimmen. Die Intertidalfläche ist somit ein Resultat der Verschneidung von Bathymetrie und jährlichen mittleren Tidehoch- und Tideniedrigwasser-Daten des numerischen Modells. Aus diesen Arbeiten wurden neue Datenprodukte zur topographischen Beschreibung der Gezeitenzone abgeleitet. English: In this use case, data from the TrilaWatt project was used to determine the annual extent of tidal flats in 2020. The intertidal area is thus a result of the intersection of bathymetry and annual mean high and low tide data from the numerical model. Download: A download is located below (in German: "Verweise und Downloads"). Literatur: Lepper, Robert (2024): Wo beginnt Watt im Wattenmeer. https://doi.org/10.18451/trilaw_2024_02

Mit digitalen Zwillingen Rohstoffe einsparen

Das Unternehmens Scheld Fertigungstechnik nutzt, um Energie und Ressourcen zu sparen, die Digitalisierung und hat einen prozessassistierenden Roboter namens „Cobot“ eingeführt. Da die Kundschaft gewünschte Produkte nun als digitalen Zwilling an das Unternehmen schickt, können anschließend Rohlinge mit maximaler Ausmessung bestellt werden, wodurch diese weniger angepasst werden müssen. Vorkehrungen, die vorher noch mühsam an der Maschine für jedes Einzelstück gemacht werden mussten, können nun am Computer über den Digitalen Zwilling direkt programmiert und eingesehen werden. Dieser Prozessschritt hat zu einer Einsparung von 87 Prozent der Span-Abfälle geführt. Der Cobot legt die Rohlinge heute nur noch einmal in die Maschine und kann damit hintereinander verschiedene Kleinserien in unterschiedlichen Größen und Materialien fertigen. Neben dem geringerem Materialverbrauch konnte außerdem der jährliche Stromverbrauch um 20.689 kWh gesenkt werden und der CO2 Ausstoß wird um rund 93 Tonnen pro Jahr verringert.

Teilvorhaben 3.1a, 3.2a, 4.1a und 4.2a

Das Projekt "Teilvorhaben 3.1a, 3.2a, 4.1a und 4.2a" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MAN Energy Solutions SE durchgeführt. Ein weiterer Ausbau der erneuerbaren Energien ist nur sinnvoll, wenn zugleich auch die Speicherkapazitäten deutlich ausgeweitet werden. In den Arbeitspaketen der MAN Energy Solutions SE (MAN ES) werden Turbomaschinen für den Einsatz in mechanischen und thermischen Speichern erweitert, die je nach Kreisprozess neue thermische und mechanische Anforderungen an Verdichtungs- und Expansionseinheiten stellen. Die Optimierung von Dichtungs- und Kühlkonzepten im Arbeitspaket 3.1 'Transiente analytische und experimentelle Untersuchung von Dichtungs- Kühlluftsystemen' trägt zur Wirkungsgradverbesserung von Turbinen in der Energiewandlung und damit zur effizienten Nutzung von teuren 'grün' - erzeugten Brennstoffen bei. Aber auch die erhöhten thermomechanischen Ansprüche an Turbomaschinen in thermischen Speicheranwendungen werden von diesen Untersuchungen profitieren, da die hohen Prozesstemperaturen den Einsatz einer Kühlung erforderlich machen. Das gilt ebenfalls für das Arbeitspaket 3.2 'Digital Twin für thermisch hochbelastete Bauteil unter hochvariable Lastgradienten', in dem Modellentwicklung für die Vorhersage der Erhöhung der Lebensdauer für thermisch beanspruchte Bauteile im Mittelpunkt steht. In den folgenden Arbeitspaketen spielt die Erweiterung der Auslegungsmethodik für die Konstruktion von Expandern eine herausragende Rolle. Das Arbeitspaket 4.1 'Innovative Axialexpander für Verdichterstränge und thermische Speicher zur Dekarbonisierung industrieller Anwendungen' adressiert Industrieexpander, die durch Ausnutzung von Restexergie und -wärme wesentlich dazu beitragen, dass die Dekarbonisierung beim Betrieb von Maschinensträngen in industriellen Prozessen vorangetrieben wird. Speziell für Speicheranwendungen sind neue Expansionstrakte notwendig, die für besondere Gase ausgelegt werden müssen. Im Arbeitspaket 4.2 'Schaufelinteraktion in Expansionsmaschinen für besondere Gase' werden alle Aspekte bei der Auslegung für flexible Betriebsweisen angegangen.

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