Ziele wie die Versorgungssicherheit in der Wasserversorgung und der Gewässerschutz in der Abwasserentsorgung werden zusehends durch Fragen der Nachhaltigkeit und der Anforderungen infolge zukünftiger Entwicklungen ergänzt. Dabei hat die Instandhaltung und das Management der bereits weitgehend errichteten Anlagen (Assets) besondere Bedeutung. In diesem Forschungsschwerpunkt werden wissenschaftliche Methoden und Strategien entwickelt, um die Infrastruktur der Wasserver- und Abwasserentsorgung hinsichtlich dieser Ziele zu optimieren. Dabei werden demographische und soziokulturelle Entwicklungen sowie ökonomische und ökologische Nachhaltigkeit einbezogen. Im besonderen werden Forschungsarbeiten zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit bzw. Instandhaltung von Wasserversorgungs- und Abwasserableitungsnetzen, zum Benchmarking und zum Qualitäts- und Risikomanagement in der Wasserver- und Abwasserentsorgung durchgeführt.
Infrastrukturen und Infrastruktursysteme stellen die Grundversorgung einer Gesellschaft sicher. Aufgrund des technischen Fortschritts sowie sich ändernder ökologischer Anforderungen, z.B. an Energie- und Ressourceneffizienz, werden innovative, individuell angepasste, sektorenübergreifend organisierte, integrierte und flexible Infrastrukturen statt standardisierter Lösungen immer wichtiger. In einer Bestandsaufnahme soll ein Überblick über bereits bestehende Ansätze nachhaltiger, vernetzter und intelligent gesteuerter Infrastruktursysteme in Deutschland geschaffen werden (Wo? Wer? Was? Wie?). Anschließend sollen Szenarien entwickelt und bewertet werden, wie sich bereits vorhandene und/oder abzeichnende (informations-)technische und datenanalytische Innovationen in sektorenübergreifend gekoppelten und integriert gesteuerten Infrastruktursystemen in Siedlungsbereichen umsetzen lassen. Hierzu sollen die innovativen Ansätze der IKT, wie das ,Internet der Dinge', der Datengewinnung über Sensorik und Aktorik in cyber-physikalischen Systemen, der Datenverarbeitung von (Echtzeit-)daten über Open- und Big-Data-Analytik und der Steuerung mittels Algorithmik in selbstlernenden Systemen mit künstlicher Intelligenz dahingehend untersucht werden, inwieweit diese für vernetzte Infrastruktursysteme zur Anwendung kommen können. Es sollen drei Zukunftsszenarien entwickelt und ihre Sozial- und Umweltverträglichkeit sowie ihre wirtschaftliche Nachhaltigkeit im Rahmen des Projektes bewertet werden. Darauf aufbauend soll zudem aufgezeigt werden, welche Rahmenbedingungen der Bund schaffen muss.Zudem sollen zum Thema Open Data versus Datensicherheit Vorschläge für ein zukünftiges Datenregime erarbeitet werden: Wem gehören welche Daten? Wer darf sie wie und unter welchen Bedingungen nutzen? Wer hat die Datenhoheit im öffentlichen Raum? Wie kann der Schutz von Daten mit und vor persönliche Rückverfolgbarkeit gewährleistet werden? Wie kann informationelle Selbstbestimmung umgesetzt werden?
Im Vorgängervorhaben TRAFIS wurden lokale Fallbeispiele für gekoppelte, nachhaltige Infrastrukturen betrachtet (Nischen). In diesem Folgeprojekt soll untersucht werden, wie eine Verbreitung / Diffusion / Mainstreaming dieser Nischen in Regionen bzw. ins Regime erreicht werden kann. Möglichst unter Nutzung der Methoden, die bei TRAFIS entwickelt wurden, sollen innovative und transformative Infrastrukturkopplungen untersucht werden, die die Nachhaltigkeit und die Resilienz erhöhen. Es sollen -wenn möglich- die Fallbeispiele von TRAFIS regional weiterentwickelt oder verbreitet werden. Forschungsfragen: 1. Welche Infrastrukturen eigenen sich für eine Verbreitung und welche typischen Verbreitungswege gibt es? 2. Wie werden Nischeninnovationen bei einer Verbreitung (durch Bund und Kommunen) unterstützt? Welche Rahmenbedingungen und welche Handlungsoptionen gibt es? 3. Wie können Nachhaltigkeitskriterien bei einer Verbreitung verankert und stärker in Planungs- und Entscheidungsprozessen etabliert werden? Welche Vor- und Nachteile, Erfolgsfaktoren und Hemmnisse gibt es dabei? 4.Welche Fallbeispiele gibt es oder können (weiter-) entwickelt werden? 5. Welche Instrumente/Maßnahmen sollten Kommunen, Länder, Bund ergreifen?
Hinsichtlich des derzeitigen Systems der Planung, Finanzierung und Realisierung überregionaler Verkehrsinfrastruktur-vorhaben besteht anerkannter Reformbedarf. Im Zusammenhang mit erheblichem Handlungs- und Finanzierungsbedarf für die nachholende Sanierung und Instandhaltung der heutigen Verkehrsinfrastruktur bedürfen dringende ökologische, nicht zuletzt klimapolitische Zielsetzungen der Integration in einem Gesamtkonzept für die Organisation und Institutionalisierung einer effizienteren Infrastrukturfinanzierung, die verkehrsträgerübergreifend umweltorientierte Infrastrukturvorhaben effizient priorisiert und vor allem dazu beiträgt, strukturelle Defizite des Verkehrsträgers Schiene entscheidend zu verringern.
Zu mehreren der hier relevanten Problemlagen existieren insgesamt zahlreiche Reformansätze, jedoch liegt kein integrierter Ansatz vor, der die Belange des Umwelt- und Klimaschutzes hinreichend berücksichtigt. Ablauf und institutionelle Verankerung der Priorisierung, Finanzierung und Realisierung von Verkehrsinfrastrukturvorhaben erfordern umweltorientierte Maßstäbe, effizientere Verfahren und langfristig sichergestellte Finanzmittel. Das Gesamtkonzept soll je einen kurzfristig und langfristig zu realisierenden Lösungsansatz hierzu entwickeln und mit einem Maßnahmenplan den Weg zur Umsetzung aufzeigen.