3D-Thermografie-Luftaufnahmen zeigen Wärme-Schwachpunkte einer ganzen Stadt auf
Thermografieflüge über Dortmund erfassen Wärmebilder zur Identifizierung von Sanierungsbedarf und unterstützen die Klimaanpassungsstrategien der Stadtplanung.
3D-Wärmebilder: Der Schlüssel zur effizienten Energiesanierung von Gebäuden?
Foto: Miramap Aerial Surveys
Ein Propellerflugzeug wird in den kommenden Februarnächten über das gesamte Stadtgebiet von Dortmund fliegen. Während des Rundflugs werden Wärmebilder aufgenommen, um potenzielle Sanierungsbedarfe an Gebäuden zu identifizieren.
Eigentlich ist die Technik, die dahinter steckt, gar nicht so neu. Denn: Andere Städte haben bereits positive Ergebnisse mit ähnlichen Thermografie-Flügen erzielt, aber das Projekt in Dortmund soll einen bedeutsamen Schritt weiter gehen. „Die Ergebnisse der Thermografie-Befliegung werden wir anschließend aufbereiten und mit einem bereits existierenden 3D-Gebäudemodell der Stadt Dortmund verknüpfen“, erläutert Dr. Bastian Heider vom ILS-Projektteam. Das dreidimensionale Wärmebildmodell wird den interessierten Immobilieneigentümern exklusiv für ihre jeweilige Immobilie zur Verfügung gestellt. Auf diese Weise können sie sich ein eigenes Bild von der Energieeffizienz ihres Gebäudes machen.
Schwachstellen in der Gebäudedämmung erkennen
Die Flugüberwachung ist Teil des Forschungsprojekts CATCH4D (Climate Adaptation through Thermographic Campaign and Heatmapping). Das Dortmunder Institut für Landes- und Stadtentwicklungsforschung (ILS Research) leitet das Projekt in Zusammenarbeit mit der Stadt Dortmund. An ausgewählten wolkenfreien Nächten soll ein Propellerflugzeug, wie bereits erwähnt, dreidimensionale Wärmebildaufnahmen des gesamten Dortmunder Gebäudebestands erstellen, um Schwachstellen in der Gebäudedämmung und akuten Sanierungsbedarf zu erkennen, der mit bloßem Auge nicht sichtbar ist. Die genauen Flugtermine werden entsprechend der aktuellen Wetterbedingungen festgelegt und sind immer kurzfristig verfügbar.
Theresa Eckermann, Bereichsleiterin Klima, Luft und Lärm im Umweltamt, erklärt, dass sie sehr gespannt seien, wie es um die Wärmeisolation der Gebäude in ihrer Stadt tatsächlich bestellt sei, wo sich konkrete Sanierungsbedarfe zeigten und wo sie am größten seien. Sie betonte, dass in dieser Angelegenheit nach wie vor großes Potenzial bestehe, CO2 einzusparen, .
Wie sieht es mit Datenschutz aus?
Das Projekt legt großen Wert auf Datenschutz. Während der geplanten thermografischen Überflüge werden nur die Dächer und Fassaden der Gebäude erfasst. Personen und Fahrzeuge sind aufgrund der begrenzten Auflösung der Bilder nicht identifizierbar. Die gesammelten Daten werden ausschließlich zur Entwicklung von Klimaschutzmaßnahmen verwendet und nicht an Dritte weitergegeben.
Das Projekt CATCH4D, geleitet von Dr. Shaojuan Xu und Dr. Bastian Heider, erhält eine Förderung von knapp 1 Mio. Euro im Rahmen des Wettbewerbs ICLEI Action Fund 2.0 von Google.org, der gemeinnützigen Organisation von Google. Bei diesem Projekt arbeitet das ILS Research eng mit dem Umweltamt der Stadt Dortmund zusammen, insbesondere mit der Koordinierungsstelle für Klimaschutz und Klimaanpassung.
Wie kann man die 3D-Thermografie-Luftaufnahmen verwenden?
Bei der Erhebung von Luft-Geoinformationen kommen auch hochauflösende 3D-Kameras zum Einsatz. Bis zum Jahr 2017 gab es jedoch weltweit kein einziges System, das die Vorteile von dreidimensionalen Wärmebildern bot. Das Institut für Geoinformation und Vermessung an der Hochschule Anhalt in Dessau entwickelte daher ein neues System, das Wärmebild- und RGB-Kameras kombiniert. Durch die Verwendung verschiedener sich überlappender Kameras ist es nun möglich, auch dreidimensionale Wärmebildaufnahmen zu erstellen.
Bereits zu dieser Zeit wurde über potenzielle Anwendungen der entstehenden Bilder diskutiert. Weitere mögliche Einsatzgebiete umfassen beispielsweise die Erfassung von Bestandsdaten für Großrauminventuren, Überwachungszwecke, Volumenkontrolle im Tagebau, Monitoring von Waldbränden, Zustandserfassung im Bereich der Gebäudedämmung, Ertragsschätzung für Photovoltaik und Solarthermie, Umweltüberwachung, geologische Untersuchungen sowie topografische Geländeaufnahmen bis hin zu digitalen Stadtmodellen, bei denen verschiedene urbane Parameter erfasst werden.
Die 3D-Thermografie-Luftaufnahmen werden weitgehend automatisch überwacht und korrigiert, und sie werden mit statistischen Daten kombiniert. Dadurch können schnell und kostengünstig 3D-Modelle aller Gebäude im Projektgebiet erstellt werden. Diese Gebäudemodelle können einzeln als Ist-Aufnahmen genutzt werden, um Sanierungspotenziale zu quantifizieren und Wärmeverbrauchsprognosen zu erstellen. Oder sie können kombiniert werden, um Energieverbrauchskarten und Wärmekataster für ganze Stadt-, Gemeinde- oder Energieversorgungsgebiete zu erstellen.
ThermoHead aus Würzburg
Vor drei Jahren haben auch Forschende aus Würzburg eine Messtechnik für die 3D-Thermografie entwickelt. In Zusammenarbeit mit einem Industriepartner haben sie das System in einen Panoramakopf integriert.
Die Forschenden erklärten, dass der Panoramakopf die Erstellung von Thermografieaufnahmen ermöglichte. Andererseits sollte in diesem Fall die Qualität und Auflösung höher sein als bei herkömmlichen Methoden. Die Wissenschaftler hatten ebenfalls für diese Weiterentwicklung konkrete Anwendungsfälle im Blick. Neben der Verbesserung der Energieeffizienz von Industrieanlagen streben sie beispielsweise die Identifizierung von Baumängeln und die Nutzung der Technologie für detaillierte Schadensanalysen an.
Mithilfe des ThermoHead haben die Forscher Innenaufnahmen eines solchen Spezialcontainers erstellt. Die Temperaturverteilung innerhalb der Box wurde laut Angaben der Forschenden millimetergenau gemessen, um potenzielle Schwachstellen zu identifizieren. Das Ziel ist es, den Kühleffekt weiter zu verbessern.
Hitzeinsel und Kaltluftschneisen visualisieren
Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist bei der GeoFly GmbH zu finden, die mithilfe der luftgestützten Thermografie in der Lage ist, ausgedehnte Gebiete in städtischen Gebieten zu erfassen und zu analysieren. Ein entscheidendes Ziel besteht darin, Überhitzungsgebiete und Kaltluftschneisen in einer Stadt zu visualisieren und diese in die Entscheidungsprozesse der Stadtplanung einzubeziehen. Angesichts der zunehmend intensiven Hitzewellen ist dies ein wichtiges Instrument für die Klimaanpassungsstrategien der Städte.
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