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Cities around the world are facing the implications of a changing climate as an increasingly pressing issue. The negative effects of climate change are already being felt today. Therefore, adaptation to these changes is a mission that every city must master. Leading practices worldwide demonstrate various urban efforts on climate change adaptation (CCA) which are already underway. Above all, the integration of climate data, remote sensing, and in situ data is key to a successful and measurable adaptation strategy. Furthermore, these data can act as a timely decision support tool for municipalities to develop an adaptation strategy, decide which actions to prioritize, and gain the necessary buy-in from local policymakers. The implementation of agile data workflows can facilitate the integration of climate data into climate-resilient urban planning. Due to local specificities, (supra)national, regional, and municipal policies and (by) laws, as well as geographic and related climatic differences worldwide, there is no single path to climate-resilient urban planning. Agile data workflows can support interdepartmental collaboration and, therefore, need to be integrated into existing management processes and government structures. Agile management, which has its origins in software development, can be a way to break down traditional management practices, such as static waterfall models and sluggish stage-gate processes, and enable an increased level of flexibility and agility required when urgent. This paper presents the findings of an empirical case study conducted in cooperation with the City of Constance in southern Germany, which is pursuing a transdisciplinary and trans-sectoral co-development approach to make management processes more agile in the context of climate change adaptation. The aim is to present a possible way of integrating climate data into CCA planning by changing the management approach and implementing a toolbox for low-threshold access to climate data. The city administration, in collaboration with the University of Applied Sciences Constance, the Climate Service Center Germany (GERICS), and the University of Stuttgart, developed a co-creative and participatory project, CoKLIMAx, with the objective of integrating climate data into administrative processes in the form of a toolbox. One key element of CoKLIMAx is the involvement of the population, the city administration, and political decision-makers through targeted communication and regular feedback loops among all involved departments and stakeholder groups. Based on the results of a survey of 72 administrative staff members and a literature review on agile management in municipalities and city administrations, recommendations on a workflow and communication structure for cross-departmental strategies for resilient urban planning in the City of Constance were developed.
In spite of the amount of new tools and methodologies adopted in the road infrastructure sector, the performance of road infrastructure projects is not constantly improving. Considering that the volume of projects undertaken is forecasted to increase every year, this is a substantial issue for the road infrastructure sector. Hence this work focuses on the principles of Blockchain Technology, road infrastructure sector and the information exchange with the aim to use the advantages of the Blockchain Technology in supporting to overcome the various challenges along the life cycle of road infrastructure projects.
Within the scope of this paper, two studies were conducted. First, focus groups were used to explore where society (road infrastructure sector) stands in terms of industry 4.0 and to get a better understanding if and where the principles of Blockchain Technology can be used when managing projects in the road infrastructure sector. Second, semi-structured interviews were administrated with experts of the road infrastructure sector and experts of Blockchain Technology to better understand the interrelation between these two areas. Based on the outcome of the two studies, technology barriers and enablers were explored for the purpose of improved information exchange within the road infrastructure sector.
The two studies revealed that there are significant and strong interrelations between the principles of the Blockchain Technology, project management within the road infrastructure sector and information exchange. These interrelations are complex and diverse, but overall it can be concluded that the adoption of the principles of Blockchain Technology into the field of information exchange improves the management of road infrastructure projects. Based on the two studies a theoretical framework was developed.
In summary this research showed that trust is an important factor and builds the foundation for communication and to ensure a proper information exchange. Within the scope of this thesis, it was demonstrated that the principles of the Blockchain Technology can be used to increase transparency, traceability and immutability during the life cycle of road infrastructure projects in the area of information exchange.
Die Kleinwasserkraft stand zuletzt zunehmend in der öffentlichen Kritik wegen des ökologischen Einflusses und der verhältnismäßigen geringen Stromerzeugung. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Einschätzung von KWK-Betreibern zum Potenzial einer Effizienzsteigerung ihrer bestehenden Anlagen durch eine intelligente Informationsvernetzung innerhalb des Flusslaufes der Radolfzeller Aach im Süden Baden-Württembergs, um somit die Stromerzeugung der einzelnen Anlagen zu erhöhen.
Der Urban-Heat-Island-Effekt in Städten wird sich, angetrieben durch den globalen Klimawandel, weiter verstärken. Dem können städtebauliche Maßnahmen mildernd entgegenwirken.
Aus diesem Grund soll in dieser Bachelorarbeit im Rahmen des CoKLIMAx-Projekts eine Maßnahmentoolbox für resiliente Stadtplanung erstellt werden. Im Fokusbereich Wärme werden Maßnahmen näher betrachtet, die dazu beitragen können, Städte bezüglich zu erwartender vermehrter Hitzeereignisse zukünftig klimaresilienter zu gestalten.
Ziel dieser Arbeit ist die Zusammenstellung ausgewählter, konkreter Hitze-Resilienz-Maßnahmen für den städtischen Raum in einer Maßnahmentoolbox. Mithilfe dieser Toolbox sollen Möglichkeiten aufgezeigt werden, die Auswirkungen von Hitzeextremereignissen auf den städtischen Raum durch städtebauliche Maßnahmen zu minimieren beziehungsweise zu vermeiden.
Adressaten sollen in erster Linie Behörden auf kommunaler Ebene sein. Diese sollen bezüglich zunehmender Hitzeextremereignisse und ihrer negativen Auswirkungen auf Mensch, Wirtschaft sowie Gebäude und Infrastruktur, besser vorbereitet bzw. handlungsfähiger gemacht werden.
Ein Wandel weg von der linearen und hin zu einer Kreislaufwirtschaft, wie man ihn bereits in verschiedenen Bereichen erkennen kann, hat positive Auswirkungen auf das Klima und die Umwelt. Die Baubranche könnte durch ihre hohe Ressourcen- und Energieintensität ein wichtiger Beitrag zur Klima- und Umweltschonung durch Kreislaufpraktiken leisten. Im Fokus sollte nicht mehr nur eine effiziente Gebäudehülle stehen, sondern eine ganzheitliche Nachhaltigkeitsbetrachtung.
Aufgrund mangelnden Bewusstseins, fehlender rechtlicher Rahmenbedingungen, Organisationen, Softwaretools und fehlender Anreize durch Förderungen oder Geschäftsmodelle kann und wird eine ganzheitliche Kreislaufwirtschaft derzeit noch nicht in der Baubranche umgesetzt. Ein weiterer bedeutsamer Grund sind fehlende Materialpässe und deren Umsetzungsmöglichkeiten in der Praxis.
Ziel dieser Arbeit ist es, die Lücke zwischen den Anforderungen an Materialpässe und deren Umsetzung in der Praxis, speziell für WeberHaus und somit den Holz-Fertighausbau, frühzeitig zu schließen. Durch Experteninterviews werden der Ist-Zustand des Material- und Informationsflusses beschrieben und gleichzeitig die Themen Kreislaufwirtschaft, Rückverfolgung und Materialpässe mit den Mitarbeitern diskutiert und nähergebracht. Aus dem Ist- Zustand des Material- und Informationsflusses werden Möglichkeiten einer Umsetzung in Form von zwei Varianten für Materialpässe geliefert, welche die zuvor festgelegten Anforderungen erfüllen.
Zur Beschreibung des Materialflusses hat es sich als sinnvoll erwiesen, eine Einteilung des gesamten Unternehmens auf Gebäude- und Elementebene vorzunehmen. Der Informationsfluss wird für den Materialpass hauptsächlich durch die vorhandenen Softwaresysteme Bentley, Dietrich´s, SAP und WeKo bestimmt. Um die Anforderungen, die an die Materialpässe gestellt werden, bestmöglich und mit geringem Aufwand erfüllen zu können, stellt sich BIM in Kombination mit der Plattform Madaster als sinnvolles Instrument heraus. Hierzu sind jedoch aufwendige Fachmodelle oder ein Koordinationsmodell nötig, welche von WeberHaus noch nicht vollständig realisiert werden. Als Übergangslösung bietet sich ein Materialpass auf Elementebene an, der durch diese Betrachtung standardisiert und ergänzt werden kann. Eine Ergänzung dieser Variante durch QR-Codes bietet zusätzlich eine direkte Verknüpfung von Informationen mit Bauteilen.
Analyse der Nachhaltigkeit verschiedener Redevelopmentszenarien einer Unternehmensbestandsimmobilie
(2022)
Ziel dieser Arbeit ist es einen Beitrag dazu zu leisten, dass auch Argumente der Nachhaltigkeit in Investitions- und Projektentscheidungen der Immobilienbranche leichter einfließen können, indem sie besser messbar gemacht werden, und somit an Einfluss gewinnen. Betrachtet werden sollen hierbei Entscheidungen zwischen verschiedenen Redevelopmentszenarien. Wann ergibt es mehr Sinn, eine bestehende Immobilie zu modernisieren? Wann lohnt sich ein Neubau eher? Zur Beantwortung dieser Fragen soll im Rahmen dieser Arbeit eine Entscheidungshilfe entwickelt werden. Konkret soll sich diese Entscheidungshilfe auf verschiedene Redevelopmentszenarien von speziell denjenigen Bürogebäuden beziehen, welche Teil von Unternehmensimmobilien sind. Entwickelt wird die Entscheidungshilfe aus einem bestehenden „Nachhaltigkeitsrating zur Bewertung der Zukunftsfähigkeit von Immobilien“, welches von Sarah Ok Kyu Strunk im Rahmen ihrer Dissertation an der Universität Stuttgart erstellt wurde. Die Besonderheit dieses Ratings liegt darin, dass es verschiedene nachhaltigkeitsrelevante Standortund Gebäudeeigenschaften im Hinblick auf ihr Wertentwicklungsrisiko betrachtet. Dies bedeutet, dass es eine Übersicht über diejenigen Nachhaltigkeitsmerkmale einer Immobilie gibt, welche nicht nur nachhaltigkeitsrelevant sind, sondern gleichzeitig maßgeblichen Einfluss auf das wirtschaftliche Risiko und somit die Wirtschaftlichkeit der Projektentwicklung haben. Ausgelegt ist das Rating auf die Betrachtung einzelner deutscher Büroimmobilien jeglichen Alters. Im Rahmen dieser Arbeit soll hieraus eine Entscheidungshilfe für Büroimmobilien als Teil von Unternehmensimmobilien entwickelt werden, bei welcher mehrere Redevelopmentszenarien verglichen werden können, um schließlich festzustellen, welches Szenario das geringere Wertentwicklungsrisiko mit sich bringt. Das Ergebnis hieraus soll nicht die abschließende Entscheidung zwischen den beiden Redevelopmentszenarien darstellen. Es soll vielmehr neben anderen Vergleichen, beispielsweise dem Vergleich der Wirtschaftlichkeit oder der Nachhaltigkeit der Bausubstanz der beiden Szenarien, eine stichhaltige Grundlage für eine wirtschaftlich und nachhaltig sinnvolle Entscheidung bieten.
Die vorliegende Arbeit soll durch einen möglichst gesamtheitlichen Vergleich von Fertigbadzellen und der konventionellen Ausführung von Bädern als eine Entscheidungshilfe für zukünftige Projekte dienen. Durch den immer stärker werdenden Fachkräftemangel sind Unternehmen auf Methoden angewiesen, welche diesem Mangel entgegenwirken. Eine Möglichkeit bietet die Verwendung von Fertigbadmodulen, welche noch viele weitere Vorteile sowohl für den Nutzer als auch den Generalunternehmer darstellt. Ziel der Arbeit ist es, neben der Ermittlung der Mindeststückzahl für eine sinnvolle Anwendung, eines Kosten- und Bauzeitenvergleichs auch einen Ausblick auf einen vermehrten Einsatz von Fertigbädern im Wohnungsbau zu geben. Im Rahmen der Arbeit wurden Experteninterviews geführt, um die gesammelten Erfahrungen auf den Baustellen sowie die Informationen aus Internet- und Literaturrecherchen mit aktuellen und aussagekräftigen Informationen zu stärken. Zuletzt fasst ein Leitfaden alle wichtigen Aspekte zusammen, die berücksichtigt werden sollten, wenn es um die Frage geht, ob der Einsatz von Fertigbädern sinnvoll ist. Zu den wichtigsten Erkenntnissen gehört die Tatsache, dass beim betrachteten Beispielprojekt eine deutliche Kosteneinsparung durch eine Verkürzung der Gesamtbauzeit sowie durch einen reduzierten Koordinationsaufwand ermittelt werden konnte. Weiterhin zeigen die Erkenntnisse aus den Interviews eine zukünftig verstärkte Orientierung in Richtung des Wohnungsbaus. Dies zeigt sich in den Anwendungszahlen sowie durch Maßnahmen zur stärkeren Etablierung im Wohnungsbau. Zusammenfassend kann die Anwendung von Fertigbadzellen besonders bei Projekten mit hoher Wiederholungsrate empfohlen werden, jedoch sollte auch hier in Zukunft der Wohnungsbau unter Berücksichtigung bestimmter Prämissen nicht vernachlässigt werden.
Projekte aus dem Hochbau, wie z.B. Schulgebäude sind eine klassische Aufgabe der Tragwerksplanung. Dabei steht eine Vielzahl an unterschiedlichen Bauweisen zur Verfügung. Vor dem Hintergrund der Klimakrise und den damit verbundenen Klimaschutzzielen von Paris besteht akuter Handlungsbedarf in allen Bereichen des Lebens, besonders aber im Bausektor, welcher maßgeblich zu den gesamten Treibhausgasemissionen beiträgt. Deshalb wird momentan vermehrt auf Lösungen in Holzbauweise zurückgegriffen. Neben der Gründung nehmen die Geschossdecken den größten Anteil an den Umweltwirkungen ein. Dieser Anteil steigt mit zunehmender Deckenfläche an. Dadurch besteht ein großes Potenzial bei der Verringerung der Treibhausgasemissionen durch geeignete Auswahl des Deckensystems und Optimierung der Tragstruktur.
In Diskussionen über den Klimawandel wird oft eine nachhaltige Entwicklung thematisiert. Für den Vergleich wurde eine Optimierung durchgeführt zur Beurteilung des CO2-Einsparpotenziales. Um alle Aspekte der Nachhaltigkeit zu erfüllen, wurden die gefundenen Varianten auf Basis gängiger Zertifizierungssysteme für Nachhaltigkeit bewertet. Jede Variante erfüllt dabei die Anforderungen an maximale Spannungen und Verformungen. Durch die Optimierung und den folgenden Vergleich wurde das Optimierungspotenzial verdeutlicht. Gleichzeitig entstehen teilweise nutzungsbedingte Konflikte aus der Optimierung und Anforderungen aus dem Schallschutz.
We call for a paradigm shift in engineering education. We are entering the era of the Fourth Industrial Revolution (“4IR”), accelerated by Artificial Intelligence (“AI”). Disruptive changes affect all industrial sectors and society, leading to increased uncertainty that makes it impossible to predict what lies ahead. Therefore, gradual cultural change in education is no longer an option to ease social pain. The vast majority of engineering education and training systems, which have remained largely static and underinvested for decades, are inadequate for the emerging 4IR and AI labour markets. Nevertheless, some positive developments can be observed in the reorientation of the engineering education sector. Novel approaches to engineering education are already providing distinctive, technology-enhanced, personalised, student-centred curriculum experiences within an integrated and unified education system. We need to educate engineering students for a future whose key characteristics are volatility, uncertainty, complexity and ambiguity (“VUCA”). Talent and skills gaps are expected to increase in all industries in the coming years. The authors argue for an engineering curriculum that combines timeless didactic traditions such as Socratic inquiry, mastery-based and project-based learning and first-principles thinking with novel elements, e.g., student-centred active and e-learning with a focus on case studies, as well as visualization/metaverse and gamification elements discussed in this paper, and a refocusing of engineering skills and knowledge enhanced by AI on human qualities such as creativity, empathy and dexterity. These skills strengthen engineering students’ perceptions of the world and the decisions they make as a result. This 4IR engineering curriculum will prepare engineering students to become curious engineers and excellent collaborators who navigate increasingly complex multistakeholder ecosystems.
This policy brief presents the possibilities of using big data analytics for safe, decarbonised and climate-resilient infrastructure. The policy brief focuses on current constraints and limitations to applying big data analytics to the infrastructure ecosystem and presents several examples and best practices for different infrastructure sectors and at different policy levels (national, municipal) to highlight recommendations and policy requirements needed for deep digital transformation and sustainable solutions in infrastructure planning and delivery.
Um im Angesicht der Klimakrise eine lebenswerte Zukunft zu sichern, brauchen wir einen grundlegenden und raschen gesellschaftlichen Wandel. Wirksame Klimakommunikation kann eine wichtige Rolle spielen, um das für diesen Wandel erforderliche gesamtgesellschaftliche Engagement zu fördern.
Im Forschungssemester wurden drei Ziele verfolgt: Erstens der Auf- und Ausbau des eigenen Kenntnisstands zur Klimakommunikation, zweitens das Kennenlernen der Arbeitsmethoden und -kultur des gastgebenden Think-Tanks Climate Outreach sowie drittens die Erstellung eines oder mehrerer für die Nachhaltigkeitstransformation nützlicher ‚Produkte‘ als Ergebnis des Forschungsaufenthalts. Alle drei Ziele konnten erreicht werden. Dabei bilden ein Working Paper, ein 4-Seiter für Praktiker sowie mehrere Artikel und ein Buchkapitel die Arbeitsergebnisse für andere nachvollziehbar und anwendbar ab (siehe Liste entstandener Veröffentlichungen in diesem Bericht).
Inhaltlich war die Kernerkenntnis, dass Menschen sich ihre Meinung zum Klima und der eigenen Rolle in der Transformation nicht in erster Linie durch mehr und bessere Informationen bilden, sondern durch Geschichten, die ihre Werte ansprechen, die von Menschen erzählt werden, denen sie vertrauen, und die durch die Überzeugungen und das Verhalten der Menschen in ihrem Umfeld bestätigt werden. Klimakommunikation sollte also neben der rationalen Vermittlung von Fakten auch unsere emotionale Seite bedienen und beispielsweise zeigen, wie sich soziale Normen verändern und Klimaschutzhandeln zum neuen Normal wird.
Der Prozess der Optimierung ist in Bereichen wie der Mathematik, Wirtschaft sowie sämtlichen Ingenieurswissenschaften ein zentrales und nicht mehr wegzudenkendes Werkzeug. Mit der Motivation der Nachhaltigkeit, Effizienz und Kosteneinsparung wird im Bauwesen ein optimaler Einsatz der Materialien gefordert unter Einhaltung der geforderten statischen Nachweise.
Die Methode der Verformungsreduzierung durch Materialumverteilung (kurz: MVM) greift die Anforderung auf, Material möglichst effizient einzusetzen. Diese Methode basiert darauf, die Steifigkeiten innerhalb eines geometrisch festgelegten und bereits vordimensionierten Tragwerkes durch Materialumverteilung in einem iterativen Prozess neu zu positionieren, wodurch die Verformung an einem vorab definierten kritischen Punkt reduziert wird und gleichzeitig die Verteilung der Ausnutzung vergleichmäßigt wird.
Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, das in einer vorherigen Abschlussarbeit bereits entwickelte Grasshopper-Skript für eine praxisbezogene Anwendung zu optimieren und zu erweitern. Dieses Grasshopperskript soll neu strukturiert und auf Fehler untersucht werden. Ebenso soll ein Abbruchkriterium implementiert werden, das die Optimierung automatisch abbricht, sobald keine nennenswerte Reduzierung der Verformung infolge der Materialumverteilung mehr erfolgt. Dabei soll stetig die Tragfähigkeit aller Stäbe eingehalten sein.
Das optimierte Tool soll abschließend anhand geeigneter praxisorientierter Beispiele angewandt und validiert werden.
Durch neuartige Arten der Fortbewegung, eine weitreichende Vernetzung und die Notwendigkeit einer nachhaltigen Mobilität steht die Mobilitätsplanung vor neuen Herausforderungen. Die bisherige Ausrichtung auf die Optimierung von Kapazität und Geschwindigkeit des Verkehrsflusses ist mit der modernen Stadtplanung nicht mehr vereinbar.
Ziel dieser Masterarbeit ist es, ein Konzept für eine zukunftsorientierte Mobilitätsplanung mit der Eingliederung in eine klimaresiliente Stadtplanung zu schaffen. Dafür wird der Einsatz von Fernerkundungsdaten als Datengrundlage für Planung und Monitoring und die Verwendung weicher Maßnahmen untersucht. Sie erfordern keinen direkten Eingriff in die Infrastruktur, sondern bauen auf der bereits bestehenden auf und zielen auf eine Veränderung des Mobilitätsverhalten der Reisenden ab.
Auf Basis einer Literaturrecherche wurde ein Konzept erstellt, das die identifizierten Problemstellen der heutigen Mobilitätsplanung aufgreift. Zur Validierung der technischen Machbarkeit und die Praxistauglichkeit, wurden Experteninterviews durchgeführt. Mit den daraus gewonnenen Erkenntnissen wurde der neue Ansatz darauffolgend erweitert und angepasst.
Die Auswertung zeigt, dass die Herausforderungen durch das entwickelte Konzept aufgegriffen werden und die Mobilitätsplanung von der Verwendung von Fernerkundungsdaten profitieren kann. Um eine optimale Datenverwertung zu gewährleisten, ist eine Bilderkennungssoftware erforderlich. Allerdings erfordert die angestrebte Verhaltensänderung bei den Reisenden zudem ein unterstützendes zielgruppenorientiertes Marketing. Für eine weitere Verbesserung des Monitorings ist die Bildung von KPIs bereits in der Planungsphase und eine Monitoring-Plattform hilfreich.
Zur Einbindung des Konzepts in der Praxis ist die Entwicklung einer auf die Fernerkundungsdaten angepasste Bilderkennungssoftware notwendig. Danach kann das entwickelte Konzept in Pilotprojekten angewendet werden. Dadurch können auch die prozessualen Änderungen, die durch den Ansatz erfolgen, erprobt werden.
Es wird über die Erfahrungen an der Universtität Limerick und zum Klimaschutz in Irland im Zuge des Freistellungs- und Forschungssemester im WS 2021/22 berichtet. Der Aufenthalt konnte trotz Pandemie erfolgreich durchgeführt werden. Neben den Erfahrungen zu Organisation und Lehre an der UL wird über die Möglichkeiten zu weiteren Kooperation der HTWG mit UL berichtet. In einem zweiten Teil wird der Weg und Beitrag Irlands zu mehr Klimaschutz beschrieben. Hier fließen zahlreiche persönliche Recherchen, Besuche und Erfahrungen des Forschungsaufenthaltes ein.
Um gegen den Klimawandel vorzugehen, ist im Gebäudebestand eine Reduktion der Treibhausemmissionen nötig. Dafür müssen politische Entscheidungsträger, Wohnungsunternehmen und Baufirmen gemeinsam arbeiten, um CO2 Neutralität zu erreichen. Die energetische Sanierung der bedürftigen Gebäude ist mit den konventionellen Methoden bis zum Jahr 2050 nicht zu erreichen. Das Energiesprong Prinzip bietet einen Lösungsansatz, welcher finanziell interessant ist und mit weniger Personalaufwand in großer Menge umgesetzt werden kann. Es wird die Erkenntnis gewonnen, dass die bisher verwendeten konstruktiven Systeme jedoch noch Optimierungsbedarf haben, um den finanziellen Rahmen des Prinzips einzuhalten und den Massenmarkt bedienen zu können. Die Untersuchungen dieser Arbeit ergeben, dass eine im Prozess eingebundene Gebäudeaufstockung in Holzbauweise eine lohnende Ergänzung sein kann. Aus nachhaltigem Baumaterial wird mit verhältnismäßigem Mehraufwand eine größere Rentabilität der Immobilie bewirkt und dem Problem der Wohnungsknappheit in Städten entgegengewirkt.
CoKLIMAx
(2022)