Digitale Transformation : Urbane digitale Zwillinge vernetzen und Kompetenzen aufbauen

Im Oktober 2024 wurde mit der DIN SPEC 91607 (Tagesspiegel Background berichtete) ein Standard für den Einsatz urbaner digitaler Zwillinge veröffentlicht und somit die Grundlage für Interoperabilität geschaffen. Darüber hinaus lässt sich ihr Potenzial um ein Vielfaches steigern, wenn Städte vermehrt dazu übergehen, ihre digitalen Zwillinge mit anderen Kommunen zu vernetzen oder sie gemeinschaftlich mit Stadtwerken und lokalen Unternehmen zu nutzen.

Diese Zusammenarbeit findet in der Praxis jedoch noch selten statt. Vorreiter für das vernetzte Denken gibt es nur wenige, beispielsweise das Projekt „Connected Urban Twins“ der Städte Hamburg, München und Leipzig, das einen Fokus auf den Wissensaustausch legt. Im Mai dieses Jahres wurde außerdem der Digitalisierungsausschuss des Deutschen Städte- und Gemeindebundes gegründet, der das gemeinschaftliche Denken vorantreiben kann. In der Initiative „CitiVERSE“ für europaweit vernetzte lokale digitale Zwillinge ist Deutschland wiederum gar nicht vertreten.

Ressourcenschonung und verbesserte Datenlage durch geteilte Kompetenzen

Die Vorteile vom gemeinschaftlichen Vorantreiben urbaner digitaler Zwillinge liegen eigentlich auf der Hand. Wenn beispielsweise Stadt und Stadtwerke je in ihren eigenen Ressorts die Infrastruktur für digitale Zwillinge aufbauen, verbraucht dies weitaus mehr Ressourcen als nötig. Bauen sie die Infrastrukturen gemeinsam auf, lässt sich viel Geld sparen, das bei den derzeitigen Haushaltsdefiziten an anderer Stelle sinnvoll genutzt werden kann. Auch das Teilen von bestehenden Datensätzen zur Nutzung im digitalen Zwilling kann Zeit und Aufwand reduzieren, eine größere Datenbasis schaffen und Doppelarbeit vermeiden.

Nicht zu unterschätzen ist zudem, dass die verschiedenen Akteure durch Kooperation voneinander lernen und viel effizienter die nötigen Kompetenzen aufbauen könnten, die für die Anwendung eines urbanen digitalen Zwillings erforderlich sind. Weitere Synergien entstehen, wenn Komponenten übertragen, Simulationen geteilt oder Szenarien miteinander abgeglichen werden. Die Aggregation von Daten, beispielsweise der digitalen Zwillinge aller deutschen Großstädte, ließe ganz neue Analysen und einen viel größeren Wissensschatz zu. Zudem verfügt nicht jede Stadt über die gleiche Sensorik – fehlende Daten könnten bei vernetzten digitalen Zwillingen aber zu einem gewissen Teil durch Simulation basierend auf Daten anderer Städte abgeleitet werden.

Gemeinsame Lösungen für Katastrophenschutz und Wärmeplanung

Viele Krisen machen außerdem nicht an Kommunalgrenzen halt. Die Vernetzung digitaler Zwillinge benachbarter Kommunen ist insbesondere für die Simulation von Naturgefahren wie Hochwasser wertvoll, wo weiträumige Sensorik- und Geodaten unverzichtbar sind. Das gilt sowohl für Echtzeitdaten, die vernetzte urbane digitale Zwillinge verarbeiten könnten, als auch für Vulnerabilitätsanalysen, aus denen sich im Vorfeld Maßnahmen ableiten ließen. So könnte auch die Verteilung von Ressourcen in Katastrophenfällen verbessert werden.

Zudem ist in der Steuerung von Bauvorhaben noch viel Potenzial für vernetztes Denken. Daten, die beim Building Information Modeling (BIM) anfallen, könnten angepasst in Gebäudezwillinge und schließlich auch in einen urbanen digitalen Zwilling einfließen und dort beispielsweise für Analysen zur Energiebilanz genutzt werden. Doch diese Integration findet noch nicht annähernd in jenem Maße statt, wie sie sinnvoll eingesetzt werden könnte. Dabei ist zum Beispiel die Wärmeplanung eine wichtige Aufgabe von Kommunen, die derzeit häufig nur mit externer Hilfe gelöst werden kann.

Hemmnisse überwinden und Weichen für die Vernetzung stellen

Warum ist das große Potenzial geteilter beziehungsweise vernetzter urbaner digitaler Zwillinge dennoch so selten Thema? Sicherlich, weil bereits die Umsetzung in der eigenen Kommune sehr vielschichtig ist. Ein weiterer Grund dürfte die Sorge sein, durch den Austausch die Kontrolle über die eigenen Daten zu verlieren. Dabei ist ein souveräner Umgang mit den Daten auch dann möglich, wenn diese mit ausgewählten Partnern geteilt werden – beispielsweise mittels einer durchgängigen Datennutzungskontrolle mit klaren Berechtigungen auf feingranularer Ebene.

Grundsätzlich sorgen sich viele Kommunen darüber, wie sie Daten überhaupt nutzen dürfen. Dabei ist viel mehr erlaubt, als Kommunen für gewöhnlich umsetzen. Eine rechtliche Klärung ist im Voraus unumgänglich, zahlt sich aber definitiv aus. Als Hilfestellung stehen dabei unter anderem die Handlungsempfehlungen für eine datenschutzkonforme Umsetzung von urbanen digitalen Zwillingen des Projekts „Connected Urban Twins“ bereit.

Wichtig ist, dass die technischen Voraussetzungen für die Vernetzung urbaner digitaler Zwillinge jetzt zum Beginn des Aufbaus gelegt werden. Da Pfadabhängigkeiten eine große Rolle spielen, gilt dies auch, wenn die Verknüpfung erst zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen soll. Dafür braucht es offene Schnittstellen, Datenkompatibilität durch etablierte Standards, insbesondere offene Datenmodelle und einen modularen Aufbau. Für kommunale Akteure ist es essenziell, zu verstehen, dass die Vernetzung von urbanen digitalen Zwillingen keine technische Spielerei ist, sondern ein wirksames Mittel, um die Herausforderungen ihrer Kommunen besser zu lösen. Ziel ist es, durch den gezielten Austausch von Daten und Wissen das Potenzial von urbanen digitalen Zwillingen voll auszuschöpfen.

Matthias Berg ist Leiter der Abteilung „Smart City Design“ am Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE in Kaiserlautern.