Die Ausgangslage ist klar: Städte und Gemeinden stehen derzeit vor großen Herausforderungen. Von angespannten Haushaltslagen, über den demografischer Wandel bis hin zu Lücken in der Gesundheits- und Nahversorgung sowie eine zunehmend belastete Infrastruktur. Um diesen Entwicklungen wirksam zu begegnen, braucht es neue Ansätze und technologische Lösungen, die Kommunen dabei unterstützen, vorausschauender, effizienter und krisenfester zu handeln. Eine dieser Möglichkeiten sind digitale Zwillinge. Sie bilden reale Objekte, Systeme und Prozesse auf Basis von Echtzeit – oder historischen Daten virtuell nach – vom einzelnen Gebäude bis zur ganzen Stadt. So lassen sich Szenarien simulieren, Auswirkungen besser abschätzen und fundiertere Entscheidungen treffen.
Zu Beginn der Veranstaltung begrüßte Alexander Handschuh, Beigeordneter beim Deutschen Städte- und Gemeindebund, die Teilnehmenden. Er machte auf die schwierige Lage der Kommunen aufmerksam, betonte zugleich aber auch das Potenzial technologischer Neuerungen wie digitaler Zwillinge für Städte und Gemeinden.
Kommunale Handlungsfähigkeit stärken
In einem Impulsvortrag stellte Univ.-Prof. Dr.-Ing. Thomas Braml, Professor für Massivbau an der Universität der Bundeswehr München, die Situation von Brücken in Deutschland dar. Diese seien durch den starken Berufs- und Transportverkehr zunehmend belastet. Kommunen stünden insbesondere vor der Herausforderung, mit geschädigten Brücken angemessen umzugehen. Erschwert werde dies durch Zeitmangel, hohe Kosten, Personalmangel und fehlende Schnittstellen. Ein zentrales Problem bestehe zudem darin, dass häufig keine ausreichenden Kenntnisse über die tatsächliche Belastung der Bauwerke vorliegen. Es mangele an Sensorik, Automatisierung und einer einheitlichen Datenlage. Digitale Zwillinge könnten hier einen wichtigen Beitrag leisten, indem sie reale Systeme zielgerichtet als Modelle abbilden. Dadurch werde es möglich, präventiv zu handeln, Schäden frühzeitig zu erkennen und die kommunale Handlungsfähigkeit zu stärken. In Bayern werde ein solcher Ansatz bereits an der Isenbrücke Schwindegg erprobt. Das Projekt läuft seit dreieinhalb Jahren und dient zugleich als Reallabor.
Die erste „digitale“ Brücke Europas
Robert Martinez, Leiter der Tiefbauverwaltung im Landkreis Mühldorf am Inn, stellte anschließend ein konkretes Praxisbeispiel vor: den Ende 2022 fertiggestellten Ersatzneubau der Brücke über die Isen in Wörth im Zuge der Kreisstraße MÜ 22. Sie gilt als erste „digitale“ Brücke Europas und bietet die Möglichkeit, besser zu verstehen, wie sich Bauwerke in Deutschland tatsächlich verhalten. Durch rund 160 integrierte Sensoren können unter anderem Verformungen, Umwelteinflüsse und mögliche Schäden erfasst werden. Die gewonnenen Daten tragen dazu bei, maschinelles Lernen und Algorithmen kontinuierlich weiterzuentwickeln. Perspektivisch sei zudem geplant, die gesammelten Daten in Echtzeit vom Server der Universität an die Tiefbauverwaltung zu übermitteln. Die klassische Bauwerksprüfung könne dadurch zwar nicht ersetzt werden, digitale Zwillinge seien jedoch, so Martinez, in der Lage, die Arbeit von Tiefbauverwaltungen erheblich zu verbessern und fundiertere Entscheidungen im Umgang mit kommunaler Infrastruktur zu ermöglichen.
Interkommunale Zusammenarbeit stärken
Nicole Bäumer, Projektleiterin des Smart-City-Modellprojekts der Gemeinde Kalletal und der Alten Hansestadt Lemgo, stellte zu Beginn der Podiumsdiskussion das Hochwasserinfosystem beider Kommunen vor. Das System soll es ermöglichen, schnell auf Extremwetterereignisse zu reagieren, indem es sowohl intern – etwa für Feuerwehr und Verwaltung – als auch nach außen für die Bevölkerung relevante Informationen bereitstelle. Die Sensorik befinde sich derzeit im Ausbau. Als nächster Schritt folge ein Prognosetool, das voraussichtlich im November 2027 fertiggestellt werde. Nach seiner Fertigstellung könne es sowohl den Verwaltungen als auch der Bevölkerung dabei helfen, sich besser auf Krisensituationen vorzubereiten. Ziel sei es zudem, das System zu veröffentlichen und die gesammelten Daten auch anderen Kommunen zugänglich zu machen. Auf diese Weise könne das Hochwasserinfosystem dazu beitragen, kommunale Handlungsfähigkeit zu stärken und den Umgang mit Extremwetterereignissen zu verbessern.
Technische Neuerungen stärker in die kommunale Praxis einbringen
David Michael Näher, Key Account Manager bei der KfW Bankengruppe, verwies auf ein Investitionsprogramm der KfW für Kommunen. Dabei handele es sich um den Kredit Nr. 208, mit dem Kommunen Projekte zur Stärkung und Weiterentwicklung ihrer Infrastruktur finanzieren können. Auch Näher betonte die Bedeutung digitaler Zwillinge und bezeichnete sie als wichtigen Enabler für eine zukunftsfähige Infrastruktur.
Tagline Treichel, Project Managerin und Business Area Managerin Industry 4.0 am Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE, betonte wie wichtig es sei, technische Neuerungen stärker in die kommunale Praxis zu bringen. Das Potenzial digitaler Zwillinge schätze sie dabei als sehr groß ein. Eine zentrale Grundlage liege aus ihrer Sicht in Open Source und Datenteilung. Zudem verwies sie darauf, dass digitale Zwillinge bestehende Systeme besser miteinander verknüpfen können. Dadurch werde nicht nur eine schnellere Bereitstellung relevanter Informationen für Expert:innen und Endnutzer:innen möglich, sondern auch die Kommunikation zwischen verschiedenen Partnern erheblich verbessert.
Die Herausforderungen für Kommunen sind und bleiben vielfältig
Auf die Frage, wie schnell digitale Zwillinge die Anwendung gebracht werden könnten, betonte Professor Braml, dass dies grundsätzlich rasch möglich sei. Die Skalierbarkeit sei hoch, zugleich komme der Standardisierung eine zentrale Bedeutung zu. Wichtig sei zudem, entsprechende Initiativen so kostengünstig anzubieten, dass sie für Kommunen tatsächlich leistbar sind. Die Entwicklung praxistauglicher Lösungen schreite voran, stehe in vielen Bereichen jedoch noch am Anfang. Auf die abschließende Frage, welche Herausforderungen vorrangig ausgeräumt werden müssten, fielen die Antworten vielfältig aus. Genannt wurden unter anderem komplexe Verwaltungsstrukturen, Personalmangel, fehlende offene Standards, die angespannte Finanzlage der Kommunen sowie der Bedarf an weiterer Überzeugungsarbeit.
Zum Abschluss waren sich die Teilnehmenden einig: Die Herausforderungen für Kommunen sind und bleiben vielfältig. Technologische Lösungen wie digitale Zwillinge können jedoch ein wirksames Instrument sein, um einige dieser Hürden zu überwinden und kommunale Handlungsfähigkeit zu stärken.