CODEWIND - Gemeinschaftsorientierte Windenergie in der Schweiz: Entwicklung eines digitalen Co-Design-Frameworks für Zusammenarbeit und Planung

Infolgedessen ist der Widerstand gegen Windenergieprojekte auf lokaler Ebene gross, und sie lassen sich nur langsam oder gar nicht entwickeln. In diesem Projekt wird ein digitales Co-Design-Framewerk entwickelt, das die Zusammenarbeit und den Dialog über künftige Windenergieentwicklungen zwischen lokalen Gemeinden, Behörden, Interessengruppen und Windenergieexpert:innen erleichtern soll, wobei der Schwerpunkt auf den potenziellen ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen Vorteilen liegt. Wir schlagen einen einzigartigen integrierten und interdisziplinären sozial- und ingenieurwissenschaftlichen digitalen Ansatz vor, der die mathematische Co-Design-Theorie mit Stakeholder-Engagement-Methoden kombiniert, um zum ersten Mal qualitative Aspekte aus Stakeholder-Engagement-Prozessen direkt in die Entwurfsphase einzubeziehen.

Die kürzlich entwickelte mathematische Theorie des „Co-Designs“ basiert auf der Kategorientheorie, die sich bei der Lösung von Problemen in Bereichen wie der mobilen Robotik und der Mobilität bewährt hat. Die Co-Design-Theorie ermöglicht die Definition komplexer System-Design-Probleme in einer rigorosen und dennoch flexiblen Weise, die mehrere Abstraktionsebenen zulässt und sowohl qualitative als auch quantitative Beschränkungen berücksichtigt. In einer aktuellen Arbeit unter der Leitung von OST wurde die Co-Design-Theorie auf das Digital Twin Architecting für die Rotorblattüberwachung von Windenergieanlagen angewandt. Am Entwurf des Messsystems und des dazugehörigen digitalen Zwillings waren mehrere Teams beteiligt, die Komponenten des Systems entwickelten, die funktional voneinander abhängig sind.

Eine Designänderung in einer der Komponenten hat Auswirkungen auf das gesamte System und beeinflusst letztendlich die Systemfunktionalität. Die Ressourcen- und Funktionsbeschränkungen wurden zwischen den Teams mit unterschiedlichem technischen Hintergrund und unterschiedlicher Spezialisierung effektiv kommuniziert. Wir sind davon überzeugt, dass die Co-Design-Theorie aufgrund ihrer Fähigkeit, nicht-konvexe Randbedingungen, nicht-differenzierbare, diskontinuierliche und nicht-skalierbare Zielfunktionen auszudrücken und mit nicht-kontinuierlichen Design Spaces zu arbeiten, ein hohes Potenzial für die Ausweitung auf andere Anwendungen wie die Planung von Windenergieprojekten hat. Dies bedeutet, dass es möglich sein wird, qualitative soziale Faktoren in das Co-Design-Problem einzubeziehen und somit Entscheidungen direkt auf den Input aus Interviews und Stakeholder:innen-Prozessen zu stützen. Das vorgeschlagene Co-Design-Framework ist in der nachstehenden Abbildung dargestellt.