FH-Impulspartnerschaft i_city

i_city: Partnerschaft zur Stadtforschung

 

Logo der FH-Impulspartnerschaft i_city
Partnerschaftslogo (Bild: Hochschule für Technik Stuttgart)

Mit der strategischen Partnerschaft i_city findet eine gezielte Vernetzung der Hochschule für Technik Stuttgart mit Unternehmen und Kommunen der Metropolregion Stuttgart statt. Ziel ist es, eine nachhaltige Stadtentwicklung mit innovativen Energiesystemen und Informations- und Kommunikationslösungen zu konzipieren. Aus diesen sollen nachhaltige Quartiers- und Gebäudekonzepte abgeleitet werden.

Ausgehend von dem Forschungsschwerpunkt der Hochschule „Energieeffiziente Gebäude und nachhaltige Stadtentwicklung“ werden Methoden, Dienstleistungen und Produkte entwickelt, um Energie-, Gebäude-, Verkehrs- und Mobilitätssysteme mittels Informations- und Kommunikationstechnologien zu vernetzen und nachhaltig zu betreiben.

Die Forschung wird räumlich fokussiert auf quartiersbezogene Fallstudien unterschiedlichster Nutzung wie z.B. Wohnen, Büro und Gewerbe. Darüber hinaus wird sie interdisziplinär von der Stadtentwicklung über die innerstädtische Infrastruktur - wie beispielsweise IT, Wärme- und Stromnetze - bis hin zur Gebäudeebene mit ihren technischen Komponenten verzahnt.

So werden in den geplanten Projekten neben innovativen Komponenten auf der Gebäudeebene (z. B. fassadenintegrierte Lüftungen) auch Fragestellungen zu zukünftigen Infrastrukturen (z. B. Niedertemperaturnetzwerke) behandelt.

Dabei werden zentrale Akteure aus Unternehmen, Kommunen, kommunalen Gesellschaften, Fachverbänden und andere Bereichen praxisnah eingebunden, um innovative Konzepte für die intelligente Stadt der Zukunft (i_city) weiterzuentwickeln und in die Umsetzung zu bringen.

Partnerschaftsportrait i_city: Intelligente Stadt

Wie lassen sich Städte intelligent, das heißt nachhaltig, effizient und damit lebenswert weiterentwickeln? Dieser Frage widmet sich die Forschungspartnerschaft i_city. Wissenschaftler der Hochschule für Technik Stuttgart (HFT) erarbeiten darin gemeinsam mit rund 25 Unternehmen und Institutionen aus der Region Konzepte für die Stadt der Zukunft. Die Projekte reichen von innovativen, energiesparenden Gebäudestrukturen über intelligentes Energiemanagement bis hin zu nachhaltiger Mobilität.

Visualisierung eines mit Computational Fluid Dynamics simulierten Windfeldes
Visualisierung eines simulierten Windfeldes und dessen Verteilung um einen Häuserblock in Stöckach. Jeder farbige Punkt gibt den simulierten Luftdruck an. Datenquelle 3D-Stadtmodell: Landeshauptstadt Stuttgart Stadtmessungsamt, 2018 (Bild: i_city)

„Ziel von i_city ist es, in städtischen Quartieren hocheffiziente Energie-, Gebäude- und Mobilitätssysteme zu schaffen: Sie sollen mithilfe von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) miteinander vernetzt sowie effizient und nachhaltig betrieben werden“, sagt Dr. Dirk Pietruschka, Geschäftsführer von i_city. „Dabei integrieren wir von Anfang an auch ökologische, ökonomische und soziale Aspekte. Denn wir wollen ganzheitliche Lösungen schaffen. Die überzeugen nicht nur in technischer Hinsicht, sie sind außerdem perfekt auf die Bedürfnisse der Nutzer zugeschnitten.“

Im Teilprojekt eBike-Sharing-Konzept für Stuttgart und Tuttlingen werden zum Beispiel aufbauend auf einer Zielgruppenanalyse qualitative Nutzerbefragungen durchgeführt. „Ziel ist es, die Treiber und Hemmnisse für die Umsetzung des eBike-Sharingkonzepts zu identifizieren. Darauf aufbauend entwickeln wir praktikable Lösungen“, erklärt Pietruschka. Zu diesem Zweck hatte die HFT mit Prof. Ursula Eicker und Dirk Pietruschka Anfang 2017 i_city ins Leben gerufen. i_city basiert auf dem etablierten Forschungsschwerpunkt Energieeffiziente Gebäude und nachhaltige Stadtentwicklung des Instituts für Angewandte Forschung (IAF) an der HFT. Um einen breiten, fachübergreifenden Forschungsansatz zu gewährleisten, sind Forscher*innen sämtlicher Kompetenzzentren der HFT in die Arbeit von i_city involviert:

  • Zentrum für nachhaltige Energietechnik (zafh.net),
  • Zentrum für Geodäsie und Geoinformatik,
  • Zentrum für nachhaltige Stadtentwicklung,
  • Zentrum für Integrale Architektur, nachhaltiges Wirtschaften und Management,
  • Zentrum für akustische und thermische Bauphysik sowie das
  • Zentrum für industrielle Anwendungen der Informatik und Mathematik.

Darüber hinaus sind Forscher*innen aus dem Studiengang Wirtschaftspsychologie in unterschiedliche Teilprojekte eingebunden. „Die konsequente Anwendungsorientierung garantieren Partnerunternehmen aus der Metropolregion Stuttgart, darunter die Daimler TSS GmbH (ein konzerninterner IT-Dienstleister), die Robert Bosch GmbH und die Schüco International KG. Hinzu kommen kommunale und landespolitische Institutionen, beispielsweise das Amt für Stadtplanung und Stadterneuerung Stuttgart sowie das Land Baden-Württemberg. „Die Arbeit ist spannend und nah an der Praxis“ begeistert sich Pietruschka. „Mit innovativer Forschung, starken Partnern und der Rückkoppelung zur Kommune ist das Projekt breit und gut verzahnt aufgestellt. i_city macht Spaß, auch weil es thematisch in viele Bereiche unserer Lebenswelten hineinreicht“.
Der ganzheitliche Anspruch von i_city mündet in ein breites Themenspektrum – sechs Handlungsfelder mit insgesamt 19 Projekten stehen im Fokus der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten.

Die Handlungsfelder von i_city

Übersicht der Handlungsfelder der Partnerschaft i_city
Die 6 Handlungsfelder der i_city Forschungspartnerschaft (Bild: Hochschule für Technik, Stuttgart)

Handlungsfeld 1
Nachhaltige Stadtentwicklung und energetische Quartierskonzepte
Leitung: Prof. Dr. Christina Simon-Philipp

Handlungsfeld 2
Informationsplattform und urbane Simulationssysteme
Leitung: Prof. Dr. Volker Coors

Handlungsfeld 3
Energiemanagement und IKT
Leitung: Dr. Dirk Pietruschka

Handlungsfeld 4
Innovative Gebäudestrukturen und Technologien
Leitung: Prof. Dr. Berndt Zeitler

Handlungsfeld 5
Nachhaltige Mobilität
Leitung: Prof. Dr. Lutz Gaspers

Handlungsfeld 6
Finanzierung und Akzeptanz
Leitung: Prof. Dr. Thomas Bäumer

Ausgewählte Leuchtturmprojekte von i_city

Nachhaltige Mobilität
Projekt eBike-Sharing für Stuttgart, Tuttlingen und Umgebung

Den CO2-Ausstoß senken, die Feinstaubbelastung reduzieren und so die Luft- und Lebensqualität in der Stadt verbessern – Fahrzeug-Sharing kann dazu einen wesentlichen Beitrag leisten. Längst sind Car-Sharing-Modelle in vielen Städten etabliert. Auch Bike-Sharing stößt vielerorts auf rege Nachfrage, wie innerstädtische Citybike-Verleihsysteme, etwa in Amsterdam, Kopenhagen oder Berlin zeigen. Im Rahmen des Handlungsfeldes „Nachhaltige Mobilität“ arbeitet i_city daran, ein flächendeckendes eBike-Sharing-System zunächst in Stuttgart und Tuttlingen und anschließend auch in der ländlichen Umgebung einzuführen. Das Angebot soll eng verzahnt werden mit dem öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) sowie bereits vorhandenen Car-Sharing-Angeboten. Ziel dieser Vernetzung ist es, den Bürgerinnen und Bürgern eine ineinandergreifende, nachhaltige Mobilität für unterschiedlichste Wegstrecken zu ermöglichen. Die kooperierenden Wissenschaftler und Unternehmen arbeiten auch an wirtschaftlich tragbaren Geschäftsmodellen für die künftige Umsetzung von eBike-Sharing-Systemen. Hier fließen unter anderem Überlegungen zu einem unkomplizierten Buchungs- und Bezahlsystem ein, das künftig übergreifend für unterschiedliche Mobilitätsanagebote nutzbar sein wird.

Energiemanagement und IKT
Effizienzsteigerung durch intelligente Vernetzung von Erzeugern und Verbrauchern in Gewerbegebieten am Beispiel der Robert Bosch GmbH, Standort Schwieberdingen

Die Robert Bosch GmbH betreibt in der Liegenschaft Schwieberdingen ein eigenes Wärme- und Kältenetz. Die derzeitige Energieversorgung der Liegenschaft bietet hohe Energieeinsparpotenziale durch neue Strategien zur intelligenten und prädiktiven Regelung der Systeme im Verbund. Ein weiterer wesentlicher Ansatz zur Steigerung der Energieeffizienz ist die Flexibilisierung der Wärme- und Kältelasten. Durch eine intelligente prognosebasierte Steuerung und Speicherung lässt sich planbare Flexibilität im Betrieb des Blockheizkraftwerks (BHKW) und der Kälteanlagen erzeugen. Gewerbliche und industrielle Areale tragen so dazu bei, aus erneuerbaren Energien regionale und überregionale Schwankungen in der Stromerzeugung auszugleichen. Dies kann für Betreiber energieintensiver Industrie- und Gewerbeareale durchaus wirtschaftlich sein.

Informationsplattform und urbane Simulationssysteme
Projekt Multi-scale Urban Scenario Interface (MUSI)

Stadtplanung und -entwicklung ist eine komplexe Aufgabe. Urbane Simulationsprogramme helfen dabei, diese Komplexität zu bewältigen. Sie unterstützen bei der Planung und ermöglichen, neu entwickelte Lösungen vor der Einführung unter realitätsnahen Bedingungen zu testen und zu optimieren. Mithilfe des webbasierten Softwarepakets MUSI zur Energieleitplanung lassen sich sowohl wirtschaftliche als auch energetische Analysen von Sanierungs- und Energieeffizienzmaßnahmen durchführen - vom Einzelgebäude bis hin zu kompletten Städten. MUSI adressiert als Planungs- und Analyse-Tool diverse Anwendungsbereiche, in erster Linie die Themenfelder „Nachhaltige Stadtentwicklung und energetische Quartierskonzepte“, „Informationsplattformen“, „urbane Simulationssysteme“ sowie „Finanzierung und Akzeptanz“.

Drei Fragen an Dr. Dirk Pietruschka, Geschäftsführer von i_city

Portrait von Dr. Dirk Pietruschka
Dr. Dirk Pietruschka
(Bild: enisyst GmbH)

Warum engagiert sich die HFT Stuttgart bei i_city, welche Vorteile bringt ihr das?

Unsere Forschungsarbeit erhält durch i_city eine größere Sichtbarkeit nach innen und außen. So stärken wir das Profil der HFT Stuttgart durch die interdisziplinäre Stadtforschung bei i_city. Und steigern zugleich die Attraktivität der Hochschulforschung für Unternehmen in der Region. Dies bringt natürlich auch Vorteile im Wettbewerb um junge talentierte Studierende. Ein weiterer Pluspunkt ist die stärkere Vernetzung von Studiengängen und Fakultäten. i_city bindet besonders auch die neuen Masterstudiengänge Smart City Solutions, Wirtschaftspsychologie und Verkehrsinfrastrukturmanagement in die Partnerschaft ein. Tatsächlich werden durch i_city alle Studiengänge und Fachbereiche der HFT über Projekt- und Studienarbeiten mit den Kompetenzzentren der IAF-Forschung vernetzt.

Wie profitieren Unternehmen von der Partnerschaft?

Die Partnerunternehmen erhalten Zugang zu aktueller Forschung und Innovation. Gerade kleine Unternehmen haben oft das Problem, dass sie sich zu wenig mit Innovationen beschäftigen können. Mittlere und große Unternehmen können nicht unmittelbar und kurzfristig auf einen eigenen Pool aus interdisziplinären Forscherteams zurückgreifen. Für sie ist es interessant, in einem anregenden Umfeld außerhalb des Konzerns Innovationen und kreative Anwendungen zu entwickeln. i_city wird als unabhängiger Think Tank und Innovationshub genau dafür zur Verfügung stehen.

Aus der Perspektive der Bürgerinnen und Bürger der Region gefragt: Was bringt ihnen die Arbeit von i_city?

i_city bringt die notwendigen innovativen Impulse für eine nachhaltige und zukunftsfähige Stadtentwicklung in der Region Stuttgart. Im Fokus stehen Antworten auf aktuelle urbane Herausforderungen. Hier sind vor allem Lösungen zur nachhaltigen Stadtentwicklung, Energieeffizienz, Digitalisierung, zu Anwendungen im Bereich neue Mobilität und schließlich Maßnahmen zur Verringerung der Lärm- und Feinstaubbelastung gefragt.

Stimmen der Partner

Portrait von Werner Steiner
Werner Steiner (Bild: Alexander
Schmitt, Robert Bosch GmbH)

Wir befinden uns in einem Wandel, einer Transformation, die uns als Gesellschaft und uns als Firma Beweglichkeit und Ideenreichtum abverlangt, damit unser Wohlstand und Erfolg auch weiterhin erhalten bleibt. Wesentlich für diesen Erfolg sind vorhandene Infrastrukturen, „Wege und Möglichkeiten“, die zuerst vorhanden sein müssen, bevor sie überhaupt begangen werden können. In diesem Zusammenhang ist es unabdingbar, frühzeitig wertprägendes Wissen und Innovationen zu erarbeiten, um die Bedarfe an Infrastruktur zu erkennen. Als Katalysator wollen wir diese Infrastrukturen bereitstellen. i_city liefert als Think Tank eine einmalige Chance, interdisziplinär den Blick über den Tellerrand zu erweitern. Die jahrzehntelange Zusammenarbeit mit der Hochschule Stuttgart hat darüber hinaus zusätzliches Vertrauen aufgebaut, das eine einmalige Effizienz realisiert.“

Werner Steiner, Powertrain Solutions, Facility Management, Robert Bosch GmbH

 

Portrait von Dr. Dr. Wolfgang Käfer
Dr. Wolfgang Käfer
(Bild: Daimler TSS GmbH)

„Die Nachfrage nach angemessenen Mobilitätslösungen im innerstädtischen Verkehr, aber auch in der Anbindung ländlicher Regionen erfordert neue Verkehrskonzepte. Neben technischen Entwicklungen der klassischen Fahrzeuge beispielsweise durch neue Antriebe müssen auch neue Fahrzeugklassen wie eBikes oder eRoller in das Mobilitätsangebot eingegliedert werden. Insbesondere die nahtlose Verknüpfung des ÖPNV-Netzes mit neuen Sharing-Modellen muss über alle Fahrzeugtypen gewährleistet werden. Darüber hinaus gilt es, weitere Serviceangebote wie Paketlieferungen direkt ins Fahrzeug zu integrieren, um eine effizientere Nutzung sicherzustellen. All dies kann nur durch moderne, datengetriebene Softwarearchitekturen realisiert werden, die ein weites Netz von intelligenten Fahrzeugen gewährleisten. i_city bietet das Umfeld, um in dieser heterogenen Welt viele unterschiedliche Impulse zu neuen Innovationsideen zu verknüpfen.“

Dr. Wolfgang Käfer, Senior Manager Business Evolution, Daimler TSS GmbH