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Bauwerke könnten künftig einen digitalen Zwilling bekommen: Das Forschungsprojekt energyTWIN will mit solchen virtuellen Abbildern etwa bei der Inbetriebnahme technischer Systeme unterstützen und Zusammenhänge zwischen anlagentechnischen Komponenten darstellen. Das soll den Gebäudebetrieb deutlich effizienter machen.

Die Bauwirtschaft gilt nicht als Vorreiter der Digitalisierung. Viele Bereiche bleiben Handarbeit – andererseits zeigt beispielsweise der Smart-Home-Trend, dass es bei der Energienutzung digitale Potenziale gibt. Diese will das Projekt "energyTWIN" mit einem vollkommen neuen Ansatz nutzen: einem virtuellen Gebäudezwilling.

Die beteiligten Forscherinnen und Forscher entwickeln ein Verfahren, das Komponenten automatisch erkennen und klassifizieren kann. Diese Informationen sollen, teils durch maschinelles Lernen, zusammengeführt und automatisch miteinander verknüpft werden. Und am Ende sollen auch Menschen, die nicht am Projekt beteiligt sind, die Daten verstehen können.

Die Erfassung der gebäudetechnischen Anlagen erfolgt dabei mit modernen bild- und lasergestützten Sensoren wie auch Methoden der virtuellen und augmentierten Realität an der Schnittstelle zum Menschen. Zur Verortung werden innovative Technologien aus dem Bereich der Indoor-Positionierung genutzt. Eine künstliche Intelligenz kann Informationen über funktionale und informationstechnische Zusammenhänge ableiten und verknüpfen. Das ist in dieser Form neu. Die softwaregestütze Modellierung von Gebäuden ist auch als "Building Information Modeling", kurz BIM bekannt.

So entsteht ein strukturiertes Gebäudeinformationsmodell, das nicht den Planungs-, sondern den Ist-Zustand abbildet: der energyTWIN. Dieser ermöglicht Simulationen von möglichen Veränderungen im System, etwa zur Optimierung des Energiebedarfs. Soll das Bauwerk beispielsweise als Energiequelle oder -speicher (Prosumer) dienen, kommt oftmals komplizierte Regelungstechnik zum Einsatz. Das System unterstützt hier bei der Inbetriebnahme oder auch bei der Wartung, unter anderem durch Abgleich zwischen Soll und Ist von Betriebszuständen.

"Ein Digitaler Zwilling wird erst zum intelligenten Zwilling, wenn auch semantische Informationen und insbesondere Zusammenhänge in das Informationsmodell eingearbeitet werden. Und diese enormen Informationsmengen in der Gebäudetechnik müssen auch in einer für den Menschen verständlichen Form dargestellt werden", erklärt Professor Christoph van Treeck vom Lehrstuhl für Energieeffizientes Bauen (E3D) an der RWTH Aachen. Auf den ersten Blick klinge es vielleicht widersprüchlich, dass diese Nutzerfreundlichkeit mit dem Einsatz von High-Tech erreicht werden soll. "Aber regelungstechnische Konzepte beziehen notwendigerweise Nutzerinteraktionen mit ein und erfordern Mensch-Technik-Schnittstellen, die von den Menschen auch akzeptiert und verstanden werden. Das wollen wir leisten."

Das innovative Vorhaben kombiniere erstmals die bild- und lasergestützte geometrische und semantische Erfassung von Gebäude- und Anlagenkomponenten mit der gleichzeitigen Erfassung elektronischer Daten aus der Gebäudeautomation. Das Ganze erfolgt über einen KI-basierten Ansatz. "Damit haben wir ein großes Alleinstellungsmerkmal. Wir ermöglichen Optimierungen über den gesamten Lebenszyklus von Bauwerken", so Professor Jörg Blankenbach vom Geodätischen Institut und Lehrstuhl für Bauinformatik & Geoinformationssysteme (gia) der RWTH Aachen.

Das Projekt ist im Juli dieses Jahres gestartet und läuft voraussichtlich bis zum Dezember 2023. Federführend arbeiten die Lehrstühle gia und e3d der RWTH Aachen an dem Projekt. Außerdem sind die Unternehmen TEMA Technologie Marketing und IMS – Internet Marketing Services, die beiden Start-ups DiConneX und aedifion sowie als Anwender die Die Aachener Grundvermögen Kapitalverwaltungsgesellschaft beteiligt. (pj)

Förderkennzeichen: 03EN1026A, 03EN1026B, 03EN1026C, 03EN1026D, 03EN1026E
Schlagworte:

Letzte Aktualisierung: 9. Dezember 2020

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