Windströmungssimulation für die digitale Stadtplanung

Forscher des City Intelligence Lab (CIL) am Center for Energy des Austrian Institute of Technology (AIT) entwickelten eine auf Künstliche Intelligenz (KI) gestützte Simulation für Windströmungen. Diese ermögliche es, so das CIL, innerhalb von Sekunden Windfaktoren in der Planung zu bestimmen, wodurch Entwürfe in jeder Planungsphase in Echtzeit und unter Berücksichtigung der Windfaktoren analysiert und optimiert werden könnten. Windströmungen haben in Zeiten von extremen Wetterbedingungen große Bedeutung hinsichtlich gefährlicher Geschwindigkeiten bei Stürmen – aber auch zur Feinabstimmung der mikroklimatischen Bedingungen eines Viertels.

Die Forscher des City Intelligence Lab des AIT Center for Energy entwickelten eine Windsimulation, die in Echtzeit Windfaktoren fĂĽr die (Stadt-)Planung bestimmen kann. Foto: Austrian Institute of Technology GmbH

Die Anwendung wurde in der interaktiven Online-Plattform des CIL über Ländergrenzen hinweg mit Partnern von Giraffe Technologies entwickelt. „Die Städte der Zukunft müssen nicht nur mit smarten Technologien ausgerüstet, sondern auch konsequent digital geplant werden – vom Quartier bis zum Gebäude“, erklärt Nikolas Neubert, Head of Competence Unit Digital Resilient Cities am Center for Energy des AIT. Mit der neuen Simulation seien die Forscher in der Lage, den Einfluss von Windströmungen auf das Mikroklima, aber auch Auswirkungen von Unwettern bereits in der Planung zu berücksichtigen und zahlreiche Parameter in kurzer Zeit anzupassen, führt der Forscher aus. Dabei würde die Möglichkeit, mit der Anwendung in Echtzeit zu arbeiten, die Planungsprozesse für Partner aus Architektur- und Städtebauprojekten enorm erleichtern: „Wir können diese komplexen Planungen innerhalb von Sekunden anpassen. Die Innovationsleistung der Plattform ist der Einsatz von KI und großen Datenmengen, um vielfältige Planungsszenarien innerhalb kürzester Zeit zu schaffen“, so Neubert.

Hintergrund

Nicht zuletzt durch immer extremere Wetterbedingungen aufgrund des Klimawandels nimmt das Verständnis für städtische Windströmungen für die Stadtplanung eine immense Bedeutung ein. „Die aktuelle Entwicklung kann erstens jene Gebiete mit potenziell gefährlichen Windgeschwindigkeiten bei Stürmen lokalisieren und den Einfluss abschwächen“, berichtet Angelos Chronis, Head of City Intelligence Lab am AIT Center for Energy, und führt aus: „Zweitens können die Ergebnisse für die Feinabstimmung der mikroklimatischen Bedingungen eines Viertels verwendet werden – sei es zur Abkühlung oder zur Aufrechterhaltung der Wärme.“ Dabei ermögliche die Online-Plattform des CIL für kollaboratives Design gepaart mit Echtzeit-Analysen bisher unmögliche Arbeitsabläufe: „Feedback innerhalb von Sekunden statt Stunden oder Tagen zu erhalten, ist ein entscheidender Faktor für die Planung. Jetzt können Entwürfe in jeder Phase in Echtzeit unter Berücksichtigung der Windfaktoren analysiert und optimiert werden“, berichtet Chronis.

Das CIL fungiert dabei als Arbeitsumgebung und Kooperationsplattform, bei der die Auswirkungen von Planungsänderungen sofort sichtbar werden. In Zeiten von erhöhter physischer Distanz – so wie gerade in der Corona-Krise erlebt – können die Forscher und Entwickler unabhängig vom Arbeitsort auf die Plattform online zugreifen und gemeinsam arbeiten.

Mithilfe von KI können zudem Projekte und mögliche Planungsszenarien schneller ausge-arbeitet werden. „So können beispielsweise die Auswirkungen einer Stadtteilentwicklung wie die Höhe der Gebäude und deren Auswirkungen auf das Mikroklima innerhalb von kurzer Zeit dargestellt werden“, erklärt Neubert. 3D-Modelle des Stadtgebiets sowie die Ergebnisse von Projekten seien zudem rund um die Uhr zugänglich und könnten mit den Projektpartnern über einen Webbrowser welt-weit ausgetauscht werden. „Wir können völlig ortsunabhängig vom CIL agieren“, sagt deshalb auch Neubert. „Dies ermöglicht uns eine radikal neue Form der nahtlosen Zusammenarbeit mit unseren Kunden. Die Möglichkeiten der digitalen Zusammenarbeit weit über Büro- und Landesgrenzen hinaus waren vor der Corona-Krise schon Realität. Sie erfahren nun jedoch eine besondere Aufmerksamkeit und Bedeutung“, führt der Forscher aus. „Die aktuelle Situation zeigt nun das enorme Potenzial für eine weltweite und kooperative Zusammenarbeit auf – und, dass es funktioniert.“ (jr)

www.ait.ac.at