DataScience4SmartQ+ - Potentiale der Quartiers­entwicklungsplanung auf dem Weg zum Plus-Energie-Quartier – Teil 2

In Kombination mit hochauflösenden Simulationsdaten aus dem Vorgänger-Projekt SmartQ+ und Daten großräumiger Studien werden mit unterschiedlichen Data Science Modellen (z.B. ML, Regressionsanalysen, ...) übertragbare Testdaten und Modelle für unterschiedliche Raumtypen geschaffen. Dies unterstützt die Gemeinden bei der strategischen Planung und die Auswirkungen ihrer Entscheidungen schnell und effizient abzuschätzen.

Ausgangslage und Motivation

Simulationsrechnungen in den Bereichen Energienetz, Gebäude und Verkehr sind oft zeit- und ressourcenintensiv, was die evidenzbasierte Entscheidungsfindung in Gemeinden erschwert. Veränderungen einzelner Parameter erfordern lange Neuberechnungen, und ihre Auswirkung wird erst nach der Simulation deutlich. Das macht es praktisch unmöglich, alle Parameterkombinationen zu testen. Eine Lösung, welche die Auswirkungen von Änderungen sofort und mit ausreichender Genauigkeit abschätzen kann, würde den Verwaltungen ein besseres Verständnis und die gezielte Formulierung optimierter Szenarien ermöglichen.

Inhalte und Zielsetzungen

DataScience4SmartQuarters entwickelt eine Proof-of-Concept-Studie (TRL3-4) für ein laienverständliches, schnelles und kostengünstiges Planungstool für Gemeinden. Dieses ermöglicht die schnelle Abschätzung von Simulationsergebnissen in den Bereichen Gebäude/Energie (z.B. Stromverbrauch), sowie Mobilität (z.B. Modal-Split und Verkehrserzeugung) infolge von Neuansiedlungen oder Flächennutzungsänderungen.

Das Tool soll die Auswirkungen von Parametern (Sanierungsrate, Heizungstausch, PV-Ausbau, E-Mobilität) in „Echtzeit" abschätzen. Das erlaubt Gemeinden Entscheidungen schnell und kosteneffizient treffen zu können und Klimaziele schneller zu erreichen.

In der entwickelten Methode wird bei Änderung der Simulationsparameter zunächst eine Schätzung der Ergebnisse erzeugt, die mithilfe von Data Science-Methoden (z.B. Machine Learning, Regressionsmethoden) erstellt wird. So können interessante Szenarien vorab getestet werden, bevor eine detaillierte Simulation erfolgt. Neue Simulationsdaten fließen in die Verbesserung der lokalen Trainingsdaten ein. Obwohl diese Möglichkeit in der Literatur diskutiert wird, ist ihre Umsetzung im kommunalen Kontext noch unerprobt.

Methodische Vorgehensweise

Zur Sicherstellung der nationalen Übertragbarkeit der Ergebnisse werden großräumige Daten und Studien, wie "Österreich unterwegs", auf Raumstrukturen hin untersucht. Modelle werden entwickelt und getestet, die auf typische Siedlungsstrukturen und demographische Belegungen angewendet werden können. Dazu werden verschiedene Modelle untersucht, um aussagekräftige Eingabeparameter mit relevanten Ausgabegrößen zu verbinden.

Eine Anbindung an bestehende Datenbanken und Systeme wird geprüft. Die Simulationsdaten aus SmartQ+ dienen als wertvolle Grundlage und Trainingsdaten. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Expert:innen aus Raumplanung, Datenvisualisierung, Bauphysik, Energiewirtschaft und Verkehrsplanung ermöglicht einen wissenschaftlichen Vergleich und Erprobung dieser Methoden. Workshops binden Stakeholder und zukünftige Anwender:innen in die Entwicklung ein.

Erwartete Ergebnisse

Das Projekt richtet sich an Entscheidungsträger:innen, Planer:innen, Bauträger:innen und weitere Akteur:innen der Quartiersentwicklung. Es bietet eine schnelle, kostengünstige Möglichkeit, Planungsentscheidungen zu bewerten und Szenarien zu optimieren, bevor diese detailliert simuliert werden. Der Workflow kann in partizipativen Planungsprozessen eingesetzt werden, da Simulationsergebnisse „auf Knopfdruck" verfügbar sind.

Gemeinden können eigenständig Simulationen durchführen und an veränderte Bedingungen anpassen, was eine zielgerichtete energiepolitische Strategieentwicklung und eine schnellere Entscheidungsfindung ermöglicht. Dies fördert Maßnahmen zur Reduzierung von CO2-Emissionen. Das Projekt strebt eine breite Dissemination und Anwendung der Ergebnisse an.

Projektleitung

Stefan Bindreiter
TU Wien, Institut Raumplanung, Forschungsbereich Örtliche Raumplanung, Raumsimulationslabor

Projekt- und Kooperationspartner:innen

• TU Wien, Institut für Werkstofftechnologie, Bauphysik und Bauökologie; Forschungsbereich Bauphysik
• yVerkehrsplanung GmbH
• Energiepark Bruck/Leitha

TU Wien
Institute of Spatial Planning, E280-4
Stefan Bindreiter
Karlsplatz 13
A-1040 Wien

Tel.: +43 (1) 58801 - 280430
E-Mail: stefan.bindreiter@tuwien.ac.at
Web: www.tuwien.at/ar/simlab