NachwuchsGoesForschung Runde 2

auch in diesem Jahr möchte der DVW Niedersachsen/Bremen e.V. die Lehre in der Geodäsie an den niedersächsischen Hochschulstandorten unterstützen und dabei insbesondere den studentischen Nachwuchs fördern. Zu diesem Zweck wurden die niedersächsischen Hochschulstandorte (Jade Hochschule Oldenburg, Leibniz Universität Hannover, TU Braunschweig, TU Clausthal), angeschrieben und ermutigt, sich mit einer Lehrveranstaltung (studentische Abschlussarbeit, Projekt(-seminar), studentisches Projekt o. ä.) in der Geodäsie sowie benachbarten Dizsiplinen, die sich in jedweder Form mit dem Thema Klima auseinandersetzt, zu bewerben. Wir fördern dabei u. a. Exkursionen, Sensorik, Software oder auch Referentenhonorare in Höhe von bis zu 3.000 Euro. Daneben erhalten die beteiligten Studierenden für ein Jahr eine kostenfreie Mitgliedschaft im DVW Niedersachsen/Bremen e.V. Reisekosten in Verbindung mit der Präsentation der Ergebnisse, u.a. auf der INTERGEO 2023 , werden zusätzlich erstattet.

Im Folgenden möchten wir das diesjährige Projekt der Masterarbeit von Frau Fincken gerne kurz vorstellen:

Raum-zeitliche multiagentenbasierte Modellierung zur Antizipation von Entscheidungen für Wärmeversorgungstechnologien im Kontext der Wärmeleitplanung

Die Änderung des §3 Absatz 1 NKlimaG von 2022 sieht eine Treibhausgasneutralität bis 2045 vor. Ein wesentlicher Bestandteil der Erreichung des Ziels ist der Gebäudesektor, er erzeugte im Jahr 2020 ungefähr 35% des Energieverbrauchs und 30% der Treibhausgasemissionen. Ein Großteil des Energiebedarfs entsteht durch die Wärmeversorgung eines Gebäudes. Sanierungsmaßnahmen können den Energiebedarf eines Gebäudes je nach Alter und Sanierungsstand um bis zu 80% verringern. Eine Maßnahme zur Erreichung der Klimaneutralität ist die kommunale Wärmeplanung. Hierbei werden Maßnahmen aufgrund des aktuellen Stands ermittelt und umgesetzt. Die kommunale Wärmeplanung ist ein technologieoffener, langfristiger und strategisch angelegter Prozess mit dem Ziel einer weitgehend klimaneutralen Wärmeversorgung bis zum Jahr 2045. Der aktuelle Stand wird anhand von Schätzungen, Messungen oder Berechnungen des Energieverbrauchs und Energiepotentiale von erneuerbaren Energien dargestellt. Daraufhin werden neue Entwicklungspfade zum Erreichen der Ziele definiert, diese Entwicklungspfade werden meistens Quartiersbezogen ermittelt. Eine mögliche erneuerbare Technologie ist die Wärmepumpe, die Wärmeenergie wird hierbei durch Strom umgewandelt. Die Klimabilanz einer Wärmepumpe ist daher stark von der Erzeugung des Stroms abhängig.

Agentenbasierte Modellierung (ABM), oft auch agentenbasierte Simulation (ABS), beschreibt eine computergestützte Methode zur Erstellung skalierbarer Modelle. Diese Modelle beruhen auf einer Vielzahl an autonom agierenden Agenten in einer bestimmten Umgebung. Dieser Bottom-up-Ansatz ermöglicht es, Sachverhalte zu untersuchen und darzustellen. Zur Umsetzung der multiagentenbasierten Modellierung muss zunächst die reale Umwelt analysiert werden. In diesem Schritt werden die Akteure definiert, ihre Beziehungen zueinander dargestellt, Umwelteinflüsse untersucht und die internen Entscheidungsmöglichkeiten der Akteure festgelegt. Hierbei wird zudem die Nutzbarkeit des Reinforcement Learnings betrachtet. Die Ausrichtungen der privaten Akteure können über Informationen wie Sinus-Milieus definiert werden. In einer vorherigen Arbeit an der Jade Hochschule wurden diese Milieus bereits analysiert und mit einem Raumbezug versehen. Zusätzlich liegen für jedes Grundstück Potentiale der Wärmepumpen vor. Diese Potentiale beinhalten die Eignung verschiedener Wärmepumpen und Aussagen über die Abdeckung der im Gebäude benötigten Wärme. Die Wärmebedarfe liegen aus Modellierungen bereits vor. Diese Informationen werden im nächsten Schritt in ein Modell überführt. Weitere relevante Parameter werden literaturbasiert recherchiert und in das Modell eingearbeitet. Nachdem das Modell vollständig modelliert wurde, wird das Modell in einer Programmiersprache umgesetzt. Die Implementierung erfolgt mithilfe der hochschuleigenen Spatial AI-Plattform CoSAIR (www.cosair.de). Das nun erstellte agentenbasierte Modell muss daraufhin durch mindestens eine Kommune evaluiert werden. Die Evaluierung besteht aus der Validierung und der Verifizierung des Modells, genaue Evaluationsmethoden und Limitationen werden im Rahmen der Masterarbeit abgewägt. Zur Vorhersage wird das Modell in verschiedenen Simulationsläufen ausgeführt und Unterschiede aufgezeigt. Die Darstellung dieser Unterschiede ermöglicht Sensitivitätsanalysen der Parameter. Während der Simulationsausführung soll eine bildliche Darstellung der Veränderungen in einem zeitlichen Abstand möglich sein. Geeignete zeitliche Abstände werden im Rahmen der Masterarbeit konkretisiert und umgesetzt. Das finale Ergebnis stellt das Modell zur weiteren Analyse mit neuen Informationen dar.