Im Zeitalter der Digitalisierung wird sich die Erwartungshaltung der Industrie, gedruckte Strukturbreiten immer weiter zu reduzieren und gleichzeitig den Produktionsdurchsatz zu maximieren, weiter beschleunigen. Dem Sieb- und Schablonendruckverfahren stehen dabei zentralen ungelösten Herausforderungen bevor. Es stellt sich die Frage wie ein solcher Prozess den Weg in das digitale Zeitalter finden kann, wenn dessen Erfolgsgeschichte über die letzten Jahrzehnte maßgeblich vom Fingerspitzelgefühl des Applikationsingenieurs und der langjährigen Erfahrung des Druckoperators geprägt wurde. In den kommenden Jahren müssen alle Voraussetzungen geschaffen werden, um die Drucktechnologie und die Fertigungsverfahren von Sieben und Schablonen darauf vorzubereiten in die digitalen Strukturen der Industrie 4.0 eingebunden zu werden. Die Optimierung der Wechselwirkung für den Druck, bei gleichzeitiger Steigerung des Produktionsdurchsatzes ist heutzutage nur unter enormen Ressourceneinsatz zu bewerkstelligen. Mit Hilfe der Einbindung aller Siebparameter und Toleranzen, soll der Ressourceneinsatz reduziert werden. Hierbei sollen KI oder maschinelles Lernen genutzt werden, um Spezifikationen auf Basis von mathematischen Berechnungen automatisch zu erstellen (theoretischer Ansatz). Die digitalen Spezifikationen werden in der Sieb- und Schablonenfertigung umgesetzt (praktischer Ansatz) und die Ergebnisse beim Drucken verifiziert.
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
Als 'Enabling technology' für Schnelladesäulen an Autobahnen, PV-Mieterstromkonzepten oder zur Verbesserung der Netzstabilität sind industrielle Batteriespeichersysteme (CSS) ein entscheidender Baustein der zukünftigen Energiewende. Derzeit ist der Betrieb dieser Technologie nur in Einzelfällen oder durch öffentliche Fördermittel wirtschaftlich darstellbar. Ein bisher bewährter Ansatz zur Ertragsoptimierung ist es den Speicher für mehrere Anwendungen zu nutzen (PV-Eigenverbrauch; BHKW Optimierung; Peak Shaving). Der Einfluss dieser 'Multi-Use' Ansätze auf die Alterung der Energiespeicher ist jedoch weitgehend unbekannt. In der Praxis wird daher häufig eine Überdimensionierung der Speichersysteme sowie eine Einschränkung der Garantiebedingungen vorgenommen. Das Projekt 'Storage Multi-App' will daher über 'digitale Zwillinge' Speicher hinsichtlich der Alterungseigenschaften optimiert Auslegen und Betriebsstrategien entwickeln, welche deren Kosten und Ertragskraft signifikant verbessert.
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.
Bislang gibt es kaum Beispiele, die die von der Bevölkerung betriebene urbane Energiewende hin zu Positive Energy Districts (PEDs) untersuchen. Obwohl verschiedene urbane Energiesimulationstools zur Verfügung stehen, die bei der Planung und Verwaltung von PEDs helfen, ist für Kommunen die Anpassungsfähigkeit hin zu PEDs immer noch ein großes Problem. Dies behindert letztlich den Fortschritt bei der Realisierung von PEDs und erweist sich als großer Engpass bei der Erreichung des ehrgeizigen EU-Ziels, bis 2025 100 PEDs zu errichten. Um diese Lücke zu schließen, wird das Projekt DigiTwins4PEDs innovative Forschungsmethoden und Umsetzungsstrategien anwenden. Diese werden durch einen partizipativen Prozess unterstützt, der die wichtigsten Interessengruppen und Bürger:innen in den Phasen des Co-Designs, der Co-Creation und des Co-Learnings einbezieht, welche innerhalb des Projekts entwickelt, bewertet und iterativ angepasst werden. Im Rahmen von Reallaboren mit verschiedenen Fallstudien werden die Bürger:innen während des gesamten Projekts kontinuierlich einbezogen. So können bürgergetriebene Maßnahmen in Zukunft leichter berücksichtigt und umgesetzt werden, um eine aktive Beteiligung der Verbraucher:innen für ein flexibles Energiemanagement und eine Interaktion zwischen PEDs und dem regionalen Energiesystem zu ermöglichen. Um diesen Prozess der Bürgerbeteiligung zu unterstützen, werden neue Werkzeuge und Methoden unter Verwendung von Urban Digital Twins entwickelt und angepasst, die es den Bürger:innen ermöglichen, die Energie-wende in ihren Gemeinden voranzutreiben und besser informiert Entscheidungen zu treffen. Die HFT mit ihrer langjährigen Erfahrung mit digitalen Zwillingen in Städten, der Entwicklung von städtischen Datenmodellen und städtischen Energiesimulationen ist der Projektkoordinator. Die HFT arbeitet auch eng mit der Stabsstelle Klimaschutz der Landeshauptstadt Stuttgart für die Betreuung der deutschen Fallstudie in Stuttgart zusammen.
Die Mitteltiefe Geothermie hat durch die Erschließung eines hochproduktiven Sandsteinreservoirs in der Landeshauptstadt Schwerin, das ab 2023 mit ca. 7,5 MWth Heiznennleistung (= 5,7 MWth geothermische Leistung) etwa 10 % des Fernwärmebedarfs abdecken wird, einen entscheidenden Impuls erfahren. Diesen Impuls wollen die Energieversorgung Schwerin GmbH & Co. Erzeugung KG, nachfolgend EVSE, nutzen und die Leistung geothermischer Wärme in der Fernwärmeversorgung auf 67 MWth im Jahr 2035 steigern und dadurch mindestens 65 % des Fernwärmebedarfs bereitstellen. Das Verbundvorhaben DeCarbSN schafft die wissenschaftliche Basis (Know-how), dieses langfristige Ausbauziel durch folgende Schwerpunkte zu erreichen: (1)Entwicklung eines digitalen 3D-Reservoirmodells (digital twin) auf Grundlage hochauflösender 3D-Seismikdaten, (2)Wissenschaftliche Begleitung einer optimierten Erschließung am Standort Schwerin-Lewenberg zur Steigerung der Dublettenleistung auf 300 m³/h (Ausbaustufe I), (3)Thermo-hydraulische Laborstudien, Durchflussversuche und numerische Modellierung für die Maximierung der Dublettenleistung auf 500 m³/h (Ausbaustufe II), (4)Entwicklung eines nachhaltigen Erschließungs- und Bewirtschaftungskonzepts der hydrothermalen Lagerstätte und Integration in das Fernwärmenetz der Stadtwerke Schwerin (5)Öffentlichkeitsarbeit, Wissenstransfer und Upscaling. Das Gesamtziel des Verbundvorhabens DeCarbSN ist die Dekarbonisierung der Fernwärmeversorgung in Norddeutschland durch Ausbau der Mitteltiefen Geothermie. Der Modellstandort Schwerin steht hier exemplarisch für norddeutsche Mittel- und Großstädte mit bereits vorhandenen Wärmenetzen, so dass das entwickelte Know-how auf weitere Standorte mit vergleichbarer kommunaler Infrastruktur übertragen werden kann. Dadurch bietet sich ein geschätztes Potenzial für den Zubau von 400-800 MWth geothermischer Leistung bis 2035.
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