Digital GreenTech Konferenz 2023

Programm

Moderation: Linda Schwarz, Gesellschaft für Informatik e.V.

Dienstag, 17. Oktober 2023

Mittwoch, 18. Oktober 2023

Keynote

Digitalisierung und Nachhaltigkeit – Zwei grundlegende Transformationen, die gemeinsam gelingen können

Prof. Dr. Kora Kristof, Vizepräsidentin Digitalisierung und Nachhaltigkeit, Karlsruher Institut für Technologie KIT

Die bestimmenden Herausforderungen unserer Zeit sind die digitale Transformation und die Nachhaltigkeitstransformation. Nur gemeinsam können beide Handlungsfelder global und lokal erfolgreich bearbeitet werden, indem Nachhaltigkeitsziele den Gestaltungsrahmen für die fortschreitende Digitalisierung setzen und die Digitalisierung umgekehrt die Erreichung von Nachhaltigkeitszielen unterstützt. Dies führt unweigerlich zu einer gemeinsamen Transformation, die funktional auszugestalten ist und alle gesellschaftlichen Akteurinnen und Akteure einbindet. Die Wissenschaftseinrichtungen in Forschung und Bildung spielen hierbei eine zentrale Rolle. Das KIT hat hier aufgrund seiner Mission und Struktur einen klar definierten Auftrag, der vorgestellt und anhand von aktuellen Beispielen aus der Forschung illustriert wird. Zudem sind die beiden Handlungsfelder Digitalisierung und Nachhaltigkeit sowie deren Verbindung expliziter Gegenstand der Strategieentwicklung des KIT. Die hierzu definierten Ziele werden in konkreten Projekten adressiert, die wiederum Auswirkungen auf die Weiterentwicklung der drei Kernaufgaben des KIT – Forschung, Lehre und Innovation – haben.

Vorträge der Verbundprojekte

Unterwasserroboter im Test zum Monitoring von Vegetation und Wasserqualität in Seen (MOVE)

Prof. Dr.-Ing. Erik Maehle, Universität zu Lübeck und Inga Kostelnik, Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt
und ländliche Räume Schleswig-Holstein

Im Projekt MOVE sollen Unterwasserroboter und KI-Bilderkennung für das Umweltmonitoring der Wasserqualität und Unterwasservegetation von Seen eingesetzt werden. Im Vortrag wird insbesondere über Tests zur Kartierung, der Sensorik sowie den Stand des Neuronalen Netzes zur Pflanzenerkennung berichtet.

Kanalnetz, Daten und Algorithmen: Die smarte Symbiose für die Kanalinstandhaltung (KIKI)

Tomas Cerniauskas, August-Wilhelm Scheer Institut

Die herkömmliche Kanalinstandhaltung bietet ein enormes Potenzial für die digitale Transformation. Technologien wie künstliche Intelligenz (KI) und digitaler Zwilling eröffnen neue Möglichkeiten der Automatisierung und Strategieentwicklung in der Kanalinstandhaltung. So können Algorithmen der Bilderkennung bei der Zustandserfassung von Kanälen unterstützen, wohingegen KI-gestützte Alterungsprognosemodelle zur Strategieentwicklung für Inspektions- und Sanierungsmaßnahmen beitragen. Das Projekt KIKI widmet sich genau diesen Entwicklungen und verfolgt einen effizienten und nachhaltigen Instandhaltungsprozess.

Intelligentes Spurenstoff-Tracking in der Cloud für die öffentliche Wasserversorgung (K2I)

Dr. Uwe Müller, TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser

Labore der öffentlichen Wasserversorgung nutzen die Non-Target Analytik, um bekannte und selbst unbekannte Spurenstoffe im Wasser mit hoher Empfindlichkeit zu detektieren. In dem Projekt wurde ein cloudbasierter Demonstrator für den Laborroutinebetrieb entwickelt. Damit werden die Labore in die Lage versetzt, die Rohdaten der Non-Target Analysengeräte zu verarbeiten und laborübergreifend, d.h. überregional auszuwerten. Der standardisierte Cloud-Workflow mit Data-Mining und maschinellem Lernen liefert einen Mehrwert bei der Identifikation von Spurenstoffen sowie bei der Rückverfolgung von deren Herkunft und führt nicht zuletzt zu einer Zeitersparnis im Laborablauf. Ringversuche mit verschiedenen Laboren haben bereits im Projektverlauf die Machbarkeit belegt. Wachsende Daten-Pools werden die Aussagekraft der Algorithmen weiter verbessern. Der Demonstrator soll in Zusammenwirken mit den assoziierten Partnern unter Praxisbedingungen weiterentwickelt werden.

Von elektronischen Nasen und Drohnen: Ein digitales Waldökosystem-Monitoring (ForestCare)

Dr. Sebastian Paczkowski, Universität Göttingen

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.

Direktes Recycling von Aktivmaterialien aus Lithium-Ionen-Batterien und dessen Optimierung durch digitale Verfahren (DiRecLIB)

Felix Seiser, Carl Padberg Zentrifugenbau GmbH

Im Rahmen des direkten Recyclings von Lithium-Ionen-Batterien betrachtete das Konsortium
industrierelevante Aktivmaterialien. Eine vollständige Prozesskette wurde ausgearbeitet und industrierelevanter Durchsatz erzielt. Ein digitaler Zwilling der gesamten Prozesskette bietet die
Grundlage der Regelungsstrategie, welche durch eine Softsensorumgebung gestützt wird. Ein
datengetriebenes Modell auf Basis maschinellen Lernens bildet unterschiedliche Batteriematerialien
ab. Eine Ökobilanzierung setzt Verfahren und Anlage in den Kontext. Die erzielten Ergebnisse des Vorhabens werden dargestellt.

Digitales Informationsmanagementsystem für die Kreislaufwirtschaft in der produzierenden Industrie (DigInform)

Dr. Emanuel Ionescu, Fraunhofer IWKS

DigInform entwickelt und erprobt ein Informationsmanagementsystem, das die Ressourceneffizienz und stoffliche Verwertung in der produzierenden Chemie- und Pharmaindustrie signifikant erhöhen soll. Dies wird durch eine Vernetzung aller Akteure entlang der Wertschöpfungskette mittels eines gezielten, maßgeschneiderten Austausches von relevanten Daten und Informationen. Eine solche Vernetzung innerhalb des Akteursnetzwerks aus Produzenten und Entsorgern kann dazu beitragen, deren stoffliche Verwertung zu steigern sowie thermische Verwertung und Deponierung zu minimieren. Anhand einer Szenarioanalyse werden sowohl Potenziale zur Erhöhung der Ressourceneffizienz abgeleitet als auch mögliche Risiken und gegenläufige Effekte identifiziert.

Nachhaltigkeitspotenziale einer digitalisierten Spurenstoffelimination aus Abwasser – Ergebnisse (DecS)

Prof. Dr.-Ing. Tobias Morck, Universität Kassel

Der Vortrag wird die wesentlichen Erkenntnisse des Verbundvorhabens DecS vorstellen. Die Machbarkeit der erarbeiteten Konzepte und Lösungen wird anhand der großtechnischen Implementierung auf den Kläranlagen Dülmen und Bad Sassendorf (Lippeverband (EGLV)) aufgezeigt. Im Detail wird der Vortrag u. a. auf folgende Projektergebnisse eingehen: 1. Stand der Weiterentwicklung einer kontinuierlichen online-Messung für organische Spurenstoffe bei vollständiger Miterfassung der organischen Hintergrundmatrix (Verbundpartner: Unisensor Sensorsysteme GmbH), 2. Stand der Etablierung von Modellansätzen für Adsorptionsprozesse an Pulveraktivkohle und granulierter Aktivkohle sowie für Oxidationsprozesse mit Ozon in Abwassermatrices (Verbundpartner: Universität Kassel, ifak e.V.), 3. Ergebnisse der großtechnischen Testung nachhaltiger Prozesssteuerungen der Spurenstoffelimination (Verbundpartner: ifak e.V.) und 4. Stand der praktischen Erprobung der entwickelten Prozesssteuerungen und der Übertragung auf andere Anwendungsfälle zur Bewertung der realen Nachhaltigkeitspotenziale (Verbundpartner: Lippeverband (EGLV), Weber-Ingenieure GmbH).

Entscheidungsunterstützung für Aufbereitung und Einsatz von Sekundärkunststoff (CYCLOPS)

Dr. Jan Werner, SKZ

Beim Einsatz von recycelten Kunststoffen mangelt es häufig an Informationen und Wissen über deren technische, ökologische und ökonomische Eigenschaften. Das CYCLOPS-Tools bewertet Abfälle und Rezyklate und unterstützt so Entscheidungen zur Aufbereitung und zum Einsatz von Sekundärkunststoff.

Entwicklung eines prototypischen Assistenzsystems zur Optimierung der Papierproduktion (ODiWiP)

Hanna Schwandt, Leipa Group GmbH

Um branchenübergreifenden Herausforderungen wie der Treibhausgasemissionsreduktion und der Förderung einer zirkulären Wertschöpfungskette gerecht zu werden, müssen Ressourcenintensität und Energieverbrauch bei der Herstellung von Papier aus Altpapier verringert werden. Trotz der Fülle an Daten, die von Papiermaschinen generiert werden, wird ihr volles Potenzial nicht ausgeschöpft. In dieser Studie verfolgen wir einen neuen Ansatz, bei dem ein Bedienerassistenzsystem in Kombination mit fortschrittlichen maschinellen Lerntechniken, wie z. B. Klassifizierungsalgorithmen, Vorhersagemodellen und Alarmbehandlungsalgorithmen, die täglichen Aufgaben des Bedienpersonals unterstützen. Das Hauptziel besteht darin, den Maschinenführern situationsabhängiges Wissen basierend auf den verfügbaren Daten bereitzustellen. Indem wir diese Daten optimal nutzen, streben wir eine effizientere und nachhaltigere Papierherstellung an.