Analyse und Modellierung zum Lebensmittel-Wasser-Energie Nexus

Überblick + Fragestellung

Urbane Regionen stehen vor großen Herausforderungen bei der künftigen Versorgung mit Nahrungsmitteln, Wasser und Energie. Das Projekt IN-SOURCE greift den Food-Water-Energy (FWE)-Nexus in drei Fallstudien auf, um Beziehungen und Synergien zu analysieren: Landkreis Ludwigsburg (DE), New York/Gowanus (USA) und Wien (A). Das Team untersucht Szenarien für eine integrierte CO2-neutrale und nachhaltige Infrastruktur und entwickelt dazu einen städtischen Daten- und Modellierungsrahmen, der bei der Analyse von Food-Water-Energy-Systemen und Beziehungen entlang des Nexus helfen soll. Orientiert an den Anforderungen städtischer und regionaler Interessengruppen wird dazu ein gemeinsames 3D-Datenmodell für Städte und Regionen in Europa und den Vereinigten Staaten genutzt.

Vorgehensweise

An der HFT wurde eine webbasierte 3D-Visualisierung des Landkreises Ludwigsburg erstellt, die das Geländemodell und den gesamten Gebäudebestand umfasst. Darin kann der Wärmebedarf und das Photovoltaikpotenzial für jedes einzelne Gebäude im Kreis visualisiert werden (39 Kommunen und rund 0,5 Mio. Einwohner). IN-SOURCE erweitert dieses 3D-Modell um Daten zu Biomasse, Nahrungsmitteln sowie Wasser/Abwasser. Dazu werden aus Detailanalysen Parameter für die Erweiterung des Datenmodells abgeleitet.

Um z.B. energetische Biomassepotenziale zu berechnen, wird ein neuer Workflow innerhalb der an der HFT entwickelten Simulationsplattform SimStadt erarbeitet. Derzeit sind in SimStadt bereits verschiedene Workflows definiert, wie z.B. Solarpotentialanalyse, PV-Potentialanalyse, oder Heiz-/Kühlbedarfsanalyse mit Sanierungsstrategie. Mit dem neuen Biomasse-Workflow kann das lokal verfügbare Energiepotenzial dem berechneten Energiebedarf des Landkreises gegenübergestellt werden und Synergien zwischen Ernährung und Energie aufgezeigt werden. Schließlich wird auch das zur Erzeugung der Biomasse erforderliche Wasser einbezogen, um die Wechselwirkungen im Komplex Nahrungsmittel-Energie-Wasser zu verstehen.

Angestrebte Ergebnisse

Das deutsche Teilprojekt greift den ambitionierten Klimaschutzplan des Landkreises Ludwigsburg („klimaneutral bis 2050“) auf, um dessen Umsetzung zu unterstützen, Entscheidungshilfen bereitzustellen und Synergien im FWE-Bereich aufzuzeigen. Szenarien mit dem Zeithorizont 2050 sollen Lösungen für die Verwirklichung einer maximalen erneuerbaren Versorgung aufzeigen, beispielsweise die Potenziale nachhaltiger Energie, effizienter Abwasserbehandlung mit waste2power und Wiederverwendung von Abwasser zur Bewässerung in der Landwirtschaft oder das kreisweite Biomasse-Nutzungspotential mit Energie-Nahrungsmittel-Bilanz.

LeitungProf. Dr. Volker Coors, Prof. Dr. Bastian Schröter
TeamRushikesh Padsala, Keyu Bao, Ursula Pietzsch
Partner (extern)City University of New York (CUNY), New York Institute of Technology (NYIT), AIT - Austrian Institute of Technology GmbH - Center for Energy, Universität für Bodenkultur Wien, Landkreis Ludwigsburg, AH Consult Stuttgart
Websitehttps://sites.google.com/nyit.edu/insource-fwe/projects 
Projekt E-Mailadresseursula.pietzsch@hft-stuttgart.de
FördergeberBMBF (deutsches Teilprojekt)
AusschreibungJPI Urban Europe/Sustainable Urbanisation Global Initiative (SUGI) Food-Water-Energy Nexus
Laufzeit01.06.2018 – 31.05.2021