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Plattform Smart Cities & Regions

Ansätze zum Thema Smart Cities & Regions beruhen auf neuartigen Innovationsprozessen und der Konvergenz von Anwendungsfeldern, Technologien und Akteuren. Diese Plattform bündelt die Expertise und Erfahrungen von Forschenden zur Entwicklung von Smart Cities & Regions.

Smart Cities & Regions sind innovative, fortschrittliche und vernetzte Gemeinden, Städte und Stadtregionen, die Menschen und Umwelt in den Mittelpunkt stellen. Sie zeichnen sich durch eine hohe Lebensqualität und einen effizienten Ressourceneinsatz aus.

Dies wird erreicht durch die intelligente Vernetzung von Infrastrukturen mit modernen Technologien und durch die Einbindung von relevanten Akteuren. Dabei werden gesellschaftliche, ökonomische und ökologische Anforderungen berücksichtigt.

Die ZHAW bietet sich als interdisziplinär kompetente Wissenschaftspartnerin für die Entwicklung und Umsetzung von Smart Cities & Regions an, sei dies mit angewandter Forschung & Entwicklung, Dienstleistungen, (Weiter-)Bildungsanlässen oder Events.

Schwerpunkte und Themen

Forschungsprojekte

Smart City Winterthur

Als fortschrittliche Energiestadt möchte Winterthur die Aktivitäten für eine nachhaltige Energieversorgung und Stadtentwicklung zusammen mit Partnern aus Wirtschaft und Forschung erweitern. Smart City Winterthur (SCW) ist 2013 an der Schnittstelle der Stadt Winterthur, der ZHAW sowie des Vereins energie bewegt winterthur lanciert worden, um verschiedene Pilotprojekte zu ermöglichen. Seit 2018 wird die Strategie Smart City Winterthur verfolgt, und seit 2019 ist die Fachstelle Smart City der Stadt Winterthur mit ZHAW-Experten besetzt.

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Participative Foresight for Smarter Cities

Smart City (SC)-Konzepte gewinnen bei der Energie- und Stadtplanung stark an Bedeutung. Viele umgesetzte SC-Projekte bestätigen, dass ein systematischer, integrativer Ansatz essenziell ist. Bei der Planung solcher Projekte stossen herkömmliche Planungswerkzeuge und Herangehensweisen deshalb oft an ihre Grenzen, wenn sie top-down mit limitierter Interaktion zwischen den Stakeholdern und den verschiedenen Disziplinen durchgeführt sowie kurzfristige Ansätze verwendet werden.

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Leitfaden zur Umsetzung von Smart-City-Initiativen

Für die Mehrheit der kleineren und mittleren Städte und Gemeinden gestaltet sich der Einstieg in das Smart-City-Thema als anspruchsvoll. Während Pionierstädte in den letzten Jahren schon erste Erfahrungen in der Umsetzung von Smart Cities gesammelt haben, brauchen kleinere und mittlere Städte für den Einstieg eine adäquate Unterstützung. Um diesem Bedürfnis zu entsprechen, wurde im Auftrag des Bundesamts für Energie ein Leitfaden in Zusammenarbeit mit einer Begleitgruppe erstellt. Im Leitfaden werden verschiedene Handlungsschritte, Instrumente, Varianten und Praxisbeispiele für die Umsetzung von Smart Cities vorgestellt, aus denen interessierte Städte entsprechend ihren Bedürfnissen auswählen können.

Annual Smart City Survey

Regelmässige Umfrage zum Stand der Entwicklung und Trends sowie zu den Bedürfnissen von Städten und Gemeinden in der Schweiz bei ihrer Transformation zu Smart Sustainable Cities & Communities wie auch bei der Umsetzung von Smart-City-Lösungen.

Smart Urban Isles (SUI)

Das Ziel dieses Leitfadens ist die schrittweise Erarbeitung eines SUI konformen Arealkonzepts. Dabei werden verschiedene Punkte der drei Hauptbereiche Energieplanung, bioklimatisches Design und Management-Plattform erarbeitet, welche am Ende als Guideline für die Vorstudie des Bauprojekts dienen sollen.

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Adaptives Energiemanagementsystem für Gebäude

Weltweit wird 40 Prozent der Energie für Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen in Wohngebäuden verbraucht. Dies macht Massnahmen zur Senkung des Primärenergieverbrauchs zu einem attraktiven Ziel. Effiziente Energienutzung erfordert Optimierung sowohl in energetischer als auch entropischer Hinsicht. Ersteres ist im Fokus der meisten heutigen Technologien, dieses Projekt realisiert durch ein innovatives Heizsystem mit modellbasierter Steuerung zusätzlich Gewinne zweiter Art.

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Social Power Projekt

Social Power ist ein gemeinsames Forschungsprojekt der SUPSI und der ZHAW, um eine innovative Spiel-App für Smartphones und Tablets zu entwickeln und zu testen. Dahinter steht die Absicht, Konsumentinnen und Konsumenten für Energiesparmassnahmen zuhause zu sensibilisieren. Der Forschungsansatz untersucht das Potenzial von sozialen Interaktionen (z.B. gegenseitiger Austausch von Energiespartipps), um mit verschiedenen Spielmechanismen Haushalte zu einer langfristigen Verhaltensänderung im Bereich des nachhaltigen Energiekonsums zu bewegen.

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SCW Smarte Quartiere

Das Ziel des Projektes war es, die Sanierungen im Winterthurer Talgutquartier so zu gestalten, dass der Energie‐ und Ressourcenverbrauch reduziert werden. Dazu wurden zusammen mit den Genossenschaften verschiedene technische sowie gemeinschaftsorientierte Massnahmenpakete herausgearbeitet. Die Erkenntnisse sind im Leitfaden «Smarte Quartiere» für Genossenschaften, Arealentwickler und Städte/Gemeinden zusammengefasst.

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BICAR-Sharingkonzept

Das BICAR verbindet den geringen Flächen- und Kostenbedarf eines Elektrovelos mit dem Funktionsumfang und Komfort eines elektrisch angetriebenen Autos – und erfüllt damit die typischen urbanen Verkehrsbedürfnisse. Hinter dem Namen BICAR steht jedoch nicht nur der Prototyp eines neuen Fahrzeugs. BICAR dient als offene Forschungsplattform, an der Interessierte neue Ideen und Konzepte für eine nachhaltigere urbane Mobilität entwickeln, testen und in der Praxis erproben können.

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ENSCC Smart Commuting

In diesem Projekt wurden neue Wege untersucht, wie Arbeit und Leben mit neuen, smarten Transportsystemservices und nachhaltigen Pendelkonzepten kombiniert werden können. Die Mobilität von Arbeitnehmern steigt aufgrund technischer Entwicklungen, Pendeln und einem sich ändernden Arbeitsalltag an. Die Konsequenzen sind vielfältig, denn lange Pendelwege können die Arbeitsproduktivität wie auch die Zeit zur Erholung reduzieren.

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Entwicklung neuer Verhaltensmodelle zur Simulation von Personenströmen

Die Simulation von Personenströmen gewinnt weltweit stark an Bedeutung. Mit den Innovationen dieses Projektes soll die Qualität der Ergebnisse substanziell gesteigert und die Projektbearbeitungsdauer reduziert werden. Es soll neben einer Desktop- neu auch eine Cloud-Computing-Lösung etabliert werden, um Rechenzeiten zu senken und Zusatzdienstleistungen anbieten zu können.

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Emergency Recognition through Energy Data

Ein Vergleich regelmässig wiederkehrender Alltagshandlungen mit dem Energieverbrauch gibt Hinweise darauf, ob Menschen ihre Gewohnheiten ändern. Der Energieverbrauch soll dafür genutzt werden, um bei Unfällen eine professionelle Unterstützung bieten oder bei Veränderungen von Krankheiten früh einschreiten zu können. Gerade bei hochaltrigen Menschen mit kognitiven Einschränkungen könnte diese Methode helfen, die Gesundheit mit einem möglichst geringen technischen Aufwand zu unterstützen und damit die Sicherheit zu erhöhen.

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Urban Plant

Die Materialkosten für die Solarpanels machen heute nur noch rund die Hälfte der Gesamtkosten einer Photovoltaikanlage aus. Neben günstigeren Solarpanels sind deshalb neue Konstruktionskonzepte entscheidend für rentable Solarenergieanlagen. Der innovative Ansatz der Firma Light Energy Systems AG besteht darin, die Photovoltaikanlage in Leichtbauweise zu realisieren und zwar so, dass die Photovoltaik-Module, wenn nötig, in ein sicheres Gehäuse eingefahren werden.

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H-DisNet

Im Projekt H-DisNet wird eine neue Technologie von Fernwärmenetzen entwickelt, welche die Fernwärme und -kälte mit den Nutzen der Be- und Entfeuchtung kombiniert. Die eigentliche Innovation liegt in der Verwendung von thermochemischen Trägerflüssigkeiten (TCF) anstelle von Wasser. Dies ermöglicht eine verlustfreie Speicherung sowie Transport von Energiepotentialen. Thermische Energie wird erst durch die Aktivierung der TCF mittels Wasser freigesetzt und kann somit punktgenau eingesetzt werden. Dieses System ist in der Lage verschiedene Energiequellen einschliesslich bisher ungenutzter Abwärme sowie Wärmeenergie aus erneuerbaren Quellen auch auf tiefen Temperaturniveaus zu nutzen.

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Low-power Wireless Embedded Systems

Drahtlose, energieoptimierte Embedded Systems ermöglichen viele neue Applikationen, Produkte und Dienste. Das damit verbundene transformative Potenzial zeigt sich u.a. beim Internet of Things. Durch die drahtlose Vernetzung einer grossen Anzahl von kleinen und kostengünstigen Embedded Systems lassen sich verteilte, intelligente Anwendungen realisieren. Ein automatisierter Informationsaustausch zwischen diesen Endgeräten erlaubt das Erfassen und Verarbeiten von Daten in grossem Stil und verändert viele Prozesse des täglichen Lebens.

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Sensoren mit Bluetooth Low Energy

Identifizierung und Messung von Parametern wie z.B. Temperatur, Druck, Feuchte mit RFID-basierten passiven Sensoren ist im HF und UHF Bereich nur über kurze Distanz möglich. Oft möchte man aber die Messwerte an etwas entfernterem Ort zentral speichern und verarbeiten. Für aktive Sensoren (Batterie) gibt es nun zu RFID eine gleichwertige Alternative unter Verwendung der neuen Bluetooth Low Energy (BTLE) Technologie.

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Virtual Smart Winti Hero

Dieses Projekt beinhaltet die spielerische Vermittlung von Smart City-Themen in einer High-End Virtual Reality Umgebung. Dazu soll das bereits von der ZHAW entwickelte VR-Spiel «Virtual Energy Hero» zum «Virtual Smart Winti Hero» erweitert werden. Das weiterentwickelte Spiel für Jung und Alt soll aktuelle und zukünftige Smart City-Themen (Energie, Mobilität etc.) aus Winterthur aufnehmen und dabei noch immersiver und interaktiver gestaltet werden. Das Spiel hat das Ziel an öffentlichen Anlässen Menschen zu aktivieren und einen positiven und nachhaltigen Lerneffekt zu erzielen.

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Beteiligte Institute und Zentren

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