Software zur ökologischen und ökonomischen Bewertung smarter & städtischer IoT Lösungen für Winterthur

Winterthur verfolgt mit der Strategie Smart City Winterthur 2030 das Ziel, digitale Technologien gezielt einzusetzen, um ökologische Nachhaltigkeit, Ressourceneffizienz und Lebensqualität zu steigern. Gleichzeitig stehen Städte vor der Herausforderung, die tatsächlichen Wirkungen digitaler Lösungen – insbesondere IoT basierter Systeme – transparent, vergleichbar und lebenszyklusorientiert zu bewerten. Aktuell fehlt eine praxisnahe, wissenschaftlich fundierte Bewertungsplattform, mit der die Stadt Winterthur und lokale Akteure (Verwaltung, Unternehmen, Hochschulen) die ökologischen und ökonomischen Effekte geplanter oder bestehender Smart City Lösungen realistisch abschätzen können. Entscheidungen über Investitionen in Smart Home Technologien, smarte Abfallbehälter oder andere IoT Infrastrukturen werden dadurch erschwert, da Einsparpotenziale, CO₂ Effekte und weitere ökologische Lebenszyklusfolgen nicht systematisch quantifiziert werden. Dies betrifft insbesondere zwei zentrale Herausforderungen Winterthurs: 1. Nachhaltige Digitalisierung: Wie wirken sich IoT Lösungen über ihren gesamten Lebenszyklus auf Umwelt und Ressourcen aus? 2. Effiziente urbane Dienstleistungen: Wie können smarte Systeme (z. B. Smart Waste Collection) Treibstoffverbrauch, Arbeitszeit und Emissionen reduzieren?

Unsere Software IoT EcoSim (iot-ecosim.de) bietet aktuell als ersten Prototyp einen ganzheitlichen Simulationsansatz, der ökologische und ökonomische Effekte von IoT Systemen über den gesamten Lebenszyklus quantifiziert. Das Projektvorhaben erweitert diese Plattform gezielt für städtische Anwendungen Winterthurs. Aktueller Projektstand von IoT EcoSim: 1. Die Software IoT EcoSim ist bereits funktionsfähig für Smart Home Anwendungen (z. B. Heizungssteuerung, Beleuchtung, Sensorik). 2. Die Plattform kann CO₂ Emissionen, Energieverbrauchund weitere ökologische Auswirkungen ökobilanziell berechnen. 3. Der nächste Anwendungsfall „Smart Waste Collection“ ist in Entwicklung: a. Modellierung smarter Abfalleimer (Füllstandsensorik, Funkmodule). b. Berechnung von Einsparungen bei Treibstoff, Arbeitszeit und Emissionen gegenüber herkömmlichen Sammelrouten. c. Erste Datensätze und Modellstrukturen sind vorhanden. 4. Die Softwarearchitektur ist modular und kann leicht auf weitere städtische IoT Anwendungen erweitert werden (z. B. Smart Lighting, Smart Mobility). Innovationscharakter des Projekvorhabens: 1. Lebenszyklusbasierte Nachhaltigkeitsanalyse für urbane IoT Systeme (Produktion, Betrieb, Wartung, Entsorgung). 2. Simulation realer städtischer Szenarien (z. B. Abfallentsorgung, Energieverbrauch, Verkehrswege) unter Berücksichtigung des Nutzerverhaltens. 3. Proof of Concept für Winterthur: Vergleich „konventionelle Lösung“ vs. „smarte Lösung“ anhand realer Daten. Anpassung an städt. Gegebenheiten. 4. Nutzung neuer Technologien wie KI gestützte Optimierung, digitale Zwillinge und automatisierte Ökobilanzierung. 5. Co Creation: Entwicklung gemeinsam mit Partnern aus der WinLab Community (z. B. Stadtverwaltung, Entsorgungsbetriebe, lokale Hochschulen, Technologieanbieter). Das Ergebnis ist ein entscheidungsunterstützendes Werkzeug, das Winterthur hilft, Smart City Investitionen faktenbasiert und nachhaltig zu planen. Langfristig kann das Vorhaben z.B. in einen Verein überführt werden. Nutzen für Winterthur: 1. Faktenbasierte Entscheidungsgrundlagen für Smart City Investitionen. 2. Transparente Nachhaltigkeitsbewertung für Bevölkerung und Politik. 3. Effizienzsteigerung bei städtischen Dienstleistungen (z. B. Abfallentsorgung). 4. Langfristig: Reduktion von CO₂ Emissionen und Ressourcenverbrauch sowie weiterer Umweltauswirkungen. 5. Übertragbarkeit auf andere Städte → hoher Lern- und Skalierungseffekt. 6. Stärkung der lokalen Innovationslandschaft durch Co-Creation mit WinLab Partnern.

Die Software wurde im aktuellen Zustand im Interreg-Projekt IoT Sustainability Lab (ISL) von der School of Engineering (Corinna Baumgartner, Institut für Nachhaltige Entwicklung) gemeinsam mit der HTWG Konstanz entwickelt. Prof. Dr. Bohnet der Fakultät Informatik der HTWG wird weiterhin in das Projektvorhaben sowie die Weiterentwicklung involviert sein und dieses mit ihrer Expertise unterstützen. Weiter kann das bisherige Netzwerk des ISL genutzt werden, wie z.B. ANTA SWISS zur Weiterentwicklung im Bereich Smart Waste Management oder auch weitere Unternehmskontakte des ISL aus der erweiterten Region. Weiter ist geplant durch Workshops und Befragungen die WinLab Community einzubinden in die Weiterentwicklung als massgeschneidete Softwarevariante für Winterthur sowie auch die öffentliche Hand für allfällige Fallstudien und Datenerhebung realer Anwendungen einzubinden. Die Stadt Winterthur ist bereits assoziierter Partner im ISL sowie auch die Future City Alliance. Diese Kontakte sollen weiter genutzt werden für dieses Projektvorhaben.

Konzeptphase

Die Förderung wird benötigt, um die Plattform gezielt für Winterthur weiterzuentwickeln, die ökonomischen Kennzahlen zu erheben und einen voll funktionsfähigen Prototyp für städtische Anwendungen bereitzustellen. Geplante Arbeitspakete: • AP1 – Erweiterung der Simulationsmodule • AP2 – Co Creation mit WinLab Partnern • AP3 – Entwicklung eines nutzerfreundlichen Dashboards • AP4 – Proof of Concept Winterthur • AP5 – Dissemination & Lerntransfer Ausführliche Beschreibung der APs ist angehängt.

1.10.2026

30.9.2026

50000

Grüne Technologien

IoT im Smart City Bereich sind nicht per se grüne Technologien, können aber als solche durch geeignete und solide Bewertung eingesetzt werden. Unsere Software zielt genau darauf ab, den Einsatz von IoT so bewerten zu können, dass dieser "grün" (und kosteneffizient) wird.

Bereitstellung von realen Anwendungsfällen, Teilnahme der WinLab Community sowie der Stadtverwaltung des Bereis Smart City Winterthur an Workshops und zur Verfügung stehen für Befragungen.