Digital GreenTech Konferenz 2022

Programm

Montag, 7.11.2022

Dienstag, 8.11.2022

Keynote

Wie hängen maschinelles Lernen und Klimaschutz zusammen?
Prof. Dr. Lynn Kaack, Hertie School

Spotlights

Ressourcenschonendes und KI-gestütztes Infrastrukturmanagement
Marcel Mutz, August-Wilhelm Scheer Institut

Die Instandhaltung der Infrastruktur stellt sich aktuell den Herausforderungen des Personalmangels, des Investitionsrückstandes und der fehlenden Digitalisierung. In diesem Impulsvortrag wird eine mögliche Lösung dieser Probleme im Bereich der Straßeninstandhaltung beleuchtet. Statt dem Durchführen von personalintensiven, kostenintensiven und ökologisch belastenden Prozessen zur Zustandsbestimmung werden Straßenzustände automatisiert durch Verfahren künstlicher Intelligenz beurteilt und bewertet. Durch eine Integration der Lösung in kommunale Fahrzeuge werden Synergien gehoben. Das Ergebnis ist eine kontinuierliche, kostengünstige und objektive Bewertung des Straßennetzes. Zusätzlich kann durch das Sammeln der Datenhistorie und das Miteinbeziehen externer Einflüsse eine Prognose der Straßenzustände durchgeführt werden.

Beiträge

Von elektronischen Nasen und Drohnen-Daten: Ein digitales Waldökosystem-Monitoring (ForestCare)
Dr. Sebastian Paczkowski

Der Klimawandel trifft auch den Wald: Bäume leiden unter veränderten Bedingungen. Dazu zählt zum Beispiel, dass immer mehr Fichten von Borkenkäfern befallen werden. Um rechtzeitig und nachhaltig darauf reagieren zu können, ist es wichtig, diese Schäden schnell zu erkennen.
Dr. Sebastian Paczkowski stellt in seinem Vortrag das Projekt ForestCare vor, das sich dieser Herausforderung widmet. Im Projekt kommt unter anderem eine drohnenbasierte „elektronische Nase“ zum Einsatz. Deren Daten werden mit Drohnen- und Satellitendaten ergänzt und mittels statistischer und KI-basierter Verfahren ausgewertet. Damit sollen Schäden an einzelnen Bäumen frühzeitig identifiziert werden. Der Vortrag legt dar, wie ForestCare das Waldentwicklungs-Monitoring entscheidend verbessern und so eine reaktionsfähige Waldwirtschaft unter schwer vorhersehbaren Rahmenbedingungen ermöglichen will.

Vom Baum zum Brett: Digitale Prozessketten für eine transparentere Holzwirtschaft (DiGeBaSt)
Susanne Hensel

Nur wenige Verbraucher*innen kennen den Weg vom Baum zum Brett. Zudem ist dieser oft schwer nachzuvollziehen. Wie komplex die Fertigungskette ist, zeigt Susanne Hensel, Koordinatorin des Projekts „DiGeBaSt“: Sie stellt verschiedene Ernte-Methoden vor und beleuchtet die Unterschiede zwischen der Holzernte mit Harvestern, also großen Holzernte-Maschinen, und der eines Forstwirts mit Motorsäge. Ihr Projekt soll helfen, diese Prozessketten zu digitalisieren. Die Grundidee ist, Bäume anhand ihrer Jahresringstruktur zu identifizieren. Dadurch können Beteiligte an jedem Punkt des Prozesses Informationen abrufen und hinzufügen.

Kanal digital: Ein KI-basiertes Kanal-Instandhaltungsmanagement (KIKI)
Tomas Cerniauskas

Kanäle müssen sicher sein, damit kein Abwasser das Grundwasser verschmutzt. Doch das Kanalsystem auf Schäden zu kontrollieren ist aufwendig. Digitale Inspektionsverfahren können diese Tätigkeit übernehmen und effizienter erledigen. Hier setzt das Projekt KIKI an: Tomas Cerniauskas und sein Team entwickeln eine KI, die Schäden auf Kanal-Bildern erkennt. Kombiniert mit historischen Daten soll sie den zukünftigen Alterungsprozess von Kanal-Systemen vorhersagen können. Ziel ist ein digitaler Zwilling des Kanalisationsnetzes, das Menschen mittels Virtual/Augmented Reality kontrollieren können. Tomas Cerniauskas stellt so eine moderne Möglichkeit vor, Instandhaltung strategisch zu planen.

Komplex aber schnell: Echtzeitsimulation von intelligenten Abwassernetzen (i-SEWER)
Felix Weiske

Der Klimawandel erzeugt immer häufiger wiederkehrenden Starkregen, der das Kanal-System überschwemmt. Das dabei überlaufende Abwasser verschmutzt wiederum Gewässer. Durch vorrausschauende Planung ließe sich das Kanal-System auf Starkregen einstellen und Überschwemmungen könnten so verhindert werden. Felix Weiske stellt in seinem Vortrag vor, wie das kürzlich gestartete Projekt i-SEWER diese Herausforderung angeht. Die Idee ist, ein komplexes Abwasser-Netzmodell durch ein schnelles Ersatzmodell, das sogenannte Surrogat, zu ersetzen. Dafür werden aktuelle Modelle des Maschinellen Lernens eingesetzt, die Überschwemmungen schnell und präzise simulieren. Felix Weiske weist damit beispielhaft auf das Potenzial der Digitalisierung in der Wasserwirtschaft hin.

Ein Blick in die Zukunft: Einheitliche Strategien für die digitalisierte Wasserwirtschaft (Blue2035)
Dr. Andreas Pirsing

Zunächst zögerlich, haben inzwischen zahlreiche Unternehmen der Wasserversorgung und Abwasserentsorgung begonnen, ihre Geschäftsabläufe digital zu transformieren. Dabei entstehen häufig Insellösungen, die langfristig nur mit erheblichem Aufwand betrieben werden können. Wie gelingt es, dass stattdessen gemeinsam an Lösungen gearbeitet wird? Dr. Andreas Pirsing stellt in seinem Vortrag das Projekt Blue2035 vor, das sich dieser Herausforderung widmet. Er ist einer der Forschenden, die sich fragen, wie die Wasserwirtschaft in zehn bis 15 Jahren aussehen wird. Er gibt Einblicke, wie die Berliner Wasserbetriebe, die Stadtentwässerung Köln, der Lippeverband, LeiKon, die TU Dresden und Siemens gemeinsam ein Zukunftsbild (Picture-of-the-Future) entwickeln, das die Möglichkeiten der Digitalisierung in der Wasserwirtschaft abbildet und bewertet. Ziel von Blue2035 ist, dass Unternehmen einen Bebauungsplan erhalten, nach dem sie sich strategisch orientieren können und der „weiße Flecken“ für weitere Forschungen aufzeigt.

Auf der Suche nach dem Unbekannten: Spurenstoff-Tracking für eine nachhaltige Wasserversorgung (K2I)
Dr.-Ing. Uwe Müller

Oberflächengewässer sind eine wichtige Ressource für unser Trinkwasser. Gleichzeitig sind Oberflächengewässer permanent einer Vielzahl von Einträgen von Spurenstoffen und Mikroorganismen ausgesetzt. Unter den gesamten Spurenstoffeinträgen kann derzeit nur ein Bruchteil identifiziert werden. Mit dem Non-Target Screening können neben bekannten auch nicht erwartete oder unbekannte Inhaltsstoffe erkannt werden. Dazu werden Wasserproben mit einer hochempfindlichen Spurenstoffanalytik (Flüssigkeitschromatographen und hochauflösende Massenspektrometer) untersucht. Bis zur breiten Anwendung in der Praxis gilt es jedoch noch viele Herausforderungen zu lösen. In seinem Vortrag stellt Dr. Uwe Müller Lösungsansätze aus dem Projekt K2I vor, um das Non-Target-Screening effizienter durchzuführen. Im Mittelpunkt steht ein Demonstrator für eine cloudbasierte Lösung, um die Analysendaten unter Einbeziehung von Methoden der künstlichen Intelligenz automatisiert auszuwerten und die Ergebnisse in Kooperation mit Wasserversorgungsunternehmen unter Praxisbedingungen zu testen.

Unterwasserfische im Einsatz: Monitoring von Vegetation und Wasserqualität in Seen (MOVE)
Prof. Dr.-Ing. Erik Maehle

Flora und Fauna in Seen und Flüssen sind durch den Einfluss des Menschen stark gefährdet. Sie müssen laufend überwacht werden, was heute weitgehend manuell geschieht. An einer alternativen Methode arbeitet Prof. Dr. Erik Maehle im kürzlich gestarteten Projekt MOVE: Autonome Unterwasserroboter sollen die Gewässerüberwachung vereinfachen. Unterwasserpflanzen (Makrophyten), welche als ein Indikator der Wasserqualität dienen, werden dabei mittels einer integrierten Unterwasserkamera in unterschiedlichen Tiefen erfasst sowie parallel essenzielle Wasserparameter mit Sensoren gemessen. Im Vortrag geht es zudem darum, wie die Bilddaten mittels Neuronaler Netze für eine automatisierte Arterkennung der Unterwasservegetation ausgewertet werden sollen.

Optimierung der Papierproduktion durch Digitalisierung: Ein Konzept zur Entwicklung eines Assistenzsystems für Maschinenführer inklusive Qualitätsprognose (ODiWiP)
Alexander Becher

Zu branchenübergreifenden Herausforderungen gehören heutzutage die Reduktion der Treibhausgasemissionen und die Ermöglichung einer zirkulären Wertschöpfungskette. Die Herstellung von Papier aus Altpapier ist jedoch immer noch eine sehr ressourcenintensive Aufgabe, insbesondere im Hinblick auf den Energieverbrauch. Obwohl Papiermaschinen viele Daten produzieren, haben wir festgestellt, dass diese nicht ausreichend genutzt werden. Unser Ansatz ist die Implementierung eines Konzepts, bei dem ein Bedienerassistenzsystem und modernste maschinelle Lerntechniken, z. B. Algorithmen zur Klassifizierung, Vorhersage und Behandlung von Alarmfluten, diese Daten zur Unterstützung der täglichen Bedieneraufgaben nutzen. Hauptziel ist es, den Maschinenführern situationsspezifisches Wissen unter Nutzung der verfügbaren Daten zur Verfügung zu stellen.

Chemie-Abfälle wiederverwerten: Ein digitales Informationsmanagement für die Kreislaufwirtschaft (DigInform)
Dr.-Ing. Andrea Gassmann

In der produzierenden Chemie- und Pharmaindustrie fallen in Deutschland jährlich ca. 3,2 Mio. Tonnen Abfall an. Vieles davon kann wiederverwertet werden – doch dazu braucht es mehr Informationen und Vernetzung. Wie lässt sich diese voranbringen? Dr. Andrea Gassmann stellt das Projekt DigInform vor, in dem ein Informations-Managementsystem konzipiert, entwickelt und getestet wird. Sie erklärt, wie das System Produzenten und Entsorger vernetzen soll und wie sie damit relevante Daten und Informationen austauschen können. Der Vortrag zeigt auf, wie kluges Management dazu beiträgt, stoffliche Verwertung zu steigern sowie die thermische Verwertung und Deponierung zu minimieren.

Batterie-Recycling reloaded: Optimierung des Recyclings von Lithium-Ionen-Batterien durch digitale Verfahren (DiRecLIB)
Felix Seiser

Alte Batterien enthalten viele wiederverwertbare Ressourcen. Das Recycling ist jedoch herausfordernd – denn die Rohstoffe, die wiederverwendet werden sollen, altern und bringen je nach Batterie verschiedene Eigenschaften mit sich. Felix Seiser widmet sich in seinem Beitrag daher der Frage, wie Recycling optimiert werden kann. Dabei geht er auf neue, industrierelevante Materialien (z. B. für Elektro-Autos) ein, die im Projekt DiRecLib untersucht werden. Er stellt vor, wie in DiRecLib ein digitaler Zwilling die Prozesskette des Recyclings nachbildet und welche Rolle Künstlicher Intelligenz dabei zukommt. Der Vortrag macht deutlich, wie Batterie-Recycling vorangebracht wird, indem Prozessparameter auf verschiedene neue Materialien angepasst werden.

Der Zwilling meines Kühlschranks: Digitale Verfahren für ein effizientes Kühlgeräte-Recycling (DiKueRec)
Jochen Schiemann

In Kühlschränken werden für die effektive Kühlung und die Isolierung die verschiedensten Kälte- und Treibmittel eingesetzt. Einige davon weisen erhebliches Gefährdungspotenzial auf – etwa FCKW oder nicht halogenierte brennbare Kohlenwasserstoffe. Entsorger*innen müssen all dies berücksichtigen und immer komplexere Prozessketten einrichten. Jochen Schiemann zeigt, wie sie mit dieser Komplexität umgehen können. Dazu stellt er den Ansatz des Projekts DiKueRec vor, in dem das Kühlgeräterecycling effizienter gestaltet werden soll. Im Vortrag geht Jochen Schiemann darauf ein, wie digitale Zwillinge oder künstliche Intelligenz auf die Prozessketten der Entsorgung Einfluss nehmen können und welche Herausforderungen das Projekt dabei angeht. Ziel von DiKueRec ist es unter anderem, die Verwertung von Kühlgeräten energieffizienter und noch sicherer zu machen.

Plattformen für Recycling nutzen: Digitalisierung für ein optimiertes Plastik-Recycling (CYCLOPS)
Dr. Jan Werner

Es gibt heute viele Möglichkeiten, Kunststoffe zu recyceln – mehr, als bisher angewandt werden. Oft fehlt dafür das entsprechende Wissen. Dr. Jan Werner stellt das Projekt CYCLOPS vor, in dem eine Lösung für dieses Problem gefunden werden soll. Er erklärt, wie ein digitales System Akteur*innen rund um die Kunststoff-Entsorgung und -Erzeugung dabei unterstützen kann, Kunststoffabfälle wiederaufzubereiten. Dabei geht er darauf ein, welche digitale Methoden dabei eine Rolle spielen, etwa ein digitales Abbild der Abfallströme, KI sowie vorhandene Online-Handelsplattformen für Sekundärkunststoffe. In seinem Vortrag zeigt Dr. Jan Werner, wie Digitalisierung dazu beitragen kann, Ressourcen zu schonen und die Kreislaufwirtschaft zu stärken.

Decoding Spurenstoffe: Eine ressourceneffiziente Spurenstoffelimination aus Abwasser (DecS)
Prof. Dr. Tobias Morck

Kontinuierlich fließen geklärte Abwasserströme in Gewässer. Dieses Abwasser ebenso kontinuierlich auf unerwünschte organische Spurenstoffe zu kontrollieren, ist sehr aufwändig. Prof. Dr. Tobias Morck arbeitet mit an der Verwirklichung einer Idee, die dies ändern soll. In seinem Vortrag wird er zeigen, dass die Messung des Absorptionskoeffizienten im Abwasser eine effektive und einfache Methode ist, Abwasser auf Restorganik zu untersuchen. Er wird darauf eingehen, wie im Projekt DecS nachhaltige Modelle etabliert werden, diese Stoffe aus Abwasser zu eliminieren. Und er kann erste Ergebnisse zur Testung der entwickelten Methoden in zwei Kläranlagen präsentieren. Prof. Morck verdeutlicht damit, wie intelligente Datenverarbeitung zu sauberen Gewässern beitragen kann.

Referent*innen

Dr. Andreas Pirsing

Dr. Andreas Pirsing führt in Deutschland das Vertical EcoSystem Water&Wastewater bei der Siemens AG, Digital Industries. Dieser Unternehmensbereich ist ein Technologie- und Innovationsführer für die industrielle Automatisierung und die Digitalisierung. Er hat Energie- und Verfahrenstechnik an der TU Berlin studiert und dort im Jahr 1996 mit einem Thema zur dynamischen Simulation in der Abwassertechnik promoviert.
Seit seinem Einstieg bei Siemens im Jahr 1994 arbeitet er in verschiedenen Rollen an Innovationen für die Automatisierung von Anlagen in der Wasserwirtschaft. Seit Beginn spielen digitale Konzepte und Werkzeuge eine wesentliche Rolle, auch wenn diese damals noch anders genannt wurden.

Dr.-Ing. Andrea Gassmann

Dr. Andrea Gassmann studierte Materialwissenschaft an der Technischen Universität Darmstadt und schloss ihre Promotion im Jahr 2010 auf dem Gebiet der organischen Elektronik erfolgreich ab. Sie wechselte im Jahr 2015 zur Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS und war dort in verschiedenen Positionen und Abteilungen tätig. Seit Juli 2020 ist Dr. Gassmann stellvertretende Institutsleiterin des Fraunhofer IWKS. Ihre Forschungsinteressen liegen u. a. bei der Entwicklung von Kreislaufwirtschaftskonzepten und deren Bewertung.

Prof. Dr.-Ing. Erik Maehle

Erik Maehle ist Seniorprofessor an der Universität zu Lübeck. Nach dem Studium und der Promotion in Informatik an der Universität Erlangen-Nürnberg hatte er Professuren an den Universitäten Augsburg und Paderborn inne, bevor er 1994 als Direktor des Instituts für Technische Informatik an die Universität zu Lübeck berufen wurde. Sein aktueller Forschungsgegenstand sind autonome mobile Roboter, insbesondere Unterwasserroboter.

Susanne Hensel

Gelernte Buchhändlerin. Studierte Forstwirtschafterin Bachelor und Master an der HFR Rottenburg am Neckar. Langjährige Sekretärin der Studentengruppe IFSA – International Forestry Students Association. Praktikum im WEZ – Walderlebniszentrum Gramschatzer Wald und im Landschaftsplanungsbüro ANUVA in Nürnberg während des Studiums. 2monatiges Praktikum in Kanada, British Columbia beim Gavin Lake Forestry Education Centre. Masterarbeit über die „Rote Heckenkirsche“ und den „Blauschwarzen Eisvogel“ im Zusammenhang mit dem Lichtwaldprojekt Schwäbische Alb geschrieben.

Dr. Sebastian Paczkowski

Dr. Sebastian Paczkowski promovierte in chemischer Ökologie über den Geruchssinn von Waldinsekten. Er arbeitet an der Entwicklung von elektronischen Nasen zur Detektion von technisch und ökologisch relevanten Geruchsstoffen. Sein Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung einer Drohne zur Borkenkäferdetektion. Seit 2020 lehrt und forscht er als Assistent der Professur für Forstliche Arbeitswissenschaft und Verfahrenstechnologie an der Universität Göttingen.

Dr.-Ing. Uwe Müller

Dr.-Ing. Uwe Müller ist Forschungskoordinator und Projektleiter für Membrantechnologie am TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser, Karlsruhe. Herr Müller studierte an der Technischen Universität Dresden Wasserwirtschaft und promovierte an der Universität Karlsruhe. Herr Müller war an einer Vielzahl wissenschaftlich-technischer Kooperationen mit Wasserversorgungsunternehmen beteiligt und wirkte an mehr als 50 Publikationen mit Fokus Wasseraufbereitung als Autor oder Co-Autor mit.

Tomas Cerniauskas

Nach seinem Master in Mittelstandsmanagement an der Hochschule Kaiserslautern kam Tomas Cerniauskas 2020 über das Gründerprogramm „Unternehmergeist“ an das August Wilhelm Scheer Institut und ist im Inkubationsteam für die Verwertung der Forschungsprojekte mitverantwortlich. Im Austausch mit dem Markt bringt er Impulse aus Anwenderperspektive für die Entwicklung der Forschungs- und Innovationsprojekte ein und erarbeitet potenzielle Geschäftsmodelle. Hierbei begleitet er insbesondere die Forschungs-und Innovationsprojekte im Smart Water Lab.

Jochen Schiemann

Jochen Schiemann ist seit 2010 Geschäftsführer und stellvertretender Vorstandsvorsitzender des Instituts für Energie- und Umwelttechnik (IUTA) und weiterhin aktiver Abteilungsleiter "Ressourcen & Recyclingtechnik". Studium zum Dipl.-Ing. Maschinenbau in Duisburg; ab 4/91 wissenschaftlicher Mitarbeiter IUTA; ab 1995 Abteilungsleiter "Recycling & umweltgerechte Entsorgung" im IUTA; ab 2005 stellv. Geschäftführer im IUTA und weiterhin aktiver Abteilungsleiter; 2005 bis 2011 Geschäftsführer im Center for Desalination.

Prof. Dr. Tobias Morck

Universität Kassel

Tobias Morck leitet seit Okt. 2020 das Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft der Universität Kassel. Nach dem Studium des Bauingenieurwesens an der Universität Karlsruhe (TH) promovierte er 2011 zur Stickstoffrückgewinnung aus Abwasserströmen. Nach Praxiserfahrungen bei Weber-Ingenieure GmbH wechselte er im Sept. 2017 als Gruppenleiter an das Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Seine Forschungsschwerpunkte liegen in der Prozessaufklärung durch simulationsbasierte Beschreibung relevanter Reinigungsprozesse und in der Weiterentwicklung zukunftsfähiger Technologien für eine kreislaufbezogene Wasserwirtschaft.

Dr. Jan Werner

Nach der Promotion in theoretischer Physik an der Universität Würzburg ging er als wissenschaftlicher Mitarbeiter an das Kunststoff-Zentrum SKZ. Dort ist er „Senior Scientist“ in der Arbeitsgruppe „Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft“ und leitete bereits verschiedene Forschungs- und Entwicklungsprojekte mit nationalen und internationalen Kooperationspartnern zu den Umweltauswirkungen von Kunststoffprodukten und Verarbeitungsprozessen sowie zur Schließung von Kunststoffmaterialkreisläufen.

Alexander Becher

Herr Becher studierte Maschinenbau in Kooperation mit einem großen deutschen Konzern und wechselte für sein Masterstudium in Materialwissenschaft und Werkstofftechnik an die Universität Siegen. Nach seiner Tätigkeit als Projektleiter Technologieentwicklung Supply Chain entschied er sich für eine Promotion am IPEM der Universität Siegen. Dort leitet er seit Januar 2022 die Gruppe Produktionsmanagement. Forschungsschwerpunkte sind Sustainable Factory Planning, Supply Chain Management und Circular Economy.

Felix Seiser

Felix Seiser studierte Chemieingenieurwesen und Verfahrenstechnik (M.Sc.) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Als Projektleiter Forschung bei der Carl Padberg Zentrifugenbau GmbH betreut er die Forschungsvorhaben des Unternehmens, unter anderem das DigitalGreenTech-Vorhaben „DiRecLIB“.

Marcel Mutz

Marcel Mutz hat Wirtschaftsinformatik (M.Sc.) an der Universität des Saarlandes studiert. Seitdem arbeitet er beim August-Wilhelm Scheer Institut, um sich den aktuellen Herausforderungen der Gesellschaft im Bereich Digitalisierung zu stellen. Als Forschungsgruppenleiter des Smart Water und Smart Quality Labs betreut er Forschungsprojekte im Bereich der KI-gestützten Datenanalyse verschiedenster Branchen, unter anderem in der Batteriebranche, Wasserwirtschaft, Textilbranche.

Felix Weiske

Felix Weiske, M.Sc., ist seit Mai 2022 Machine Learning Engineer der Grimm Water Solutions UG und war bereits seit einem Jahr davor immer wieder mit dem Geschäftsführer Phillip Grimm im Austausch. Seit 2017 arbeitet er an seiner Dissertation zur sicheren Steuerung von Systemen mit Methoden des Maschinellen Lernens, die im Rahmen eines vorherigen ESF-Forschungsprojekts „Systemlösungen zur Gestaltung des Demografie- und Strukturwandels (DemoS)“ an seiner Alma Mater, der HTWK Leipzig, entstand.

Prof. Dr. Lynn Kaack

Prof. Dr. Lynn Kaack ist Juniorprofessorin für Computer Science and Public Policy an der Hertie School in Berlin. Sie forscht zu Energiesystemen und Klimapolitik und verwendet dazu Methoden der Policy Analysis, Statistik und des maschinellen Lernens. Darüber hinaus ist sie Mitbegründerin und Vorsitzende der Organisation Climate Change AI, welche Forschung auf der Schnittstelle zwischen maschinellem Lernen und Klimawandel unterstützt. Zuvor war Lynn Kaack Postdoktorandin in der Energy Technology and Policy Group an der ETH Zürich.