Potenziale des digitalen Zwillings für eine nachhaltige und klimaangepasste Stadtentwicklung

Urbane digitale Zwillinge (UDZ) sind dynamisch aktualisierte digitale Abbilder von Stadt- und Kommunalsystemen, in denen Geobasisdaten, IoT-Sensorik und Künstliche Intelligenz integriert werden. Sie eröffnen erhebliche Potenziale für eine klimafreundliche und ressourceneffiziente Stadtentwicklung, etwa durch die Simulation von Klimaanpassungsmaßnahmen, die Optimierung von Infrastrukturen sowie die Stärkung partizipativer Planungsprozesse. Gleichzeitig bestehen vielfältige technische, finanzielle und rechtliche Herausforderungen, darunter begrenzte Skalierbarkeit, mangelnde Interoperabilität, hohe Investitions- und Betriebskosten sowie Fragen der Datenqualität und des Datenschutzes.
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Die Studie des Büros für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag (TAB) analysiert diese Potenziale und Hemmnisse und entwickelt auf Basis von 37 Einflussfaktoren drei plausible Zukunftsszenarien bis zum Jahr 2035: einen flächendeckenden und institutionell verankerten Einsatz von UDZ, eine fragmentierte Entwicklung mit Insellösungen sowie eine weitgehend ausbleibende Integration in kommunale Planungsprozesse. Daraus werden zentrale Gestaltungsoptionen abgeleitet, darunter die Etablierung klarer Governance-Strukturen, die Sicherstellung langfristiger Finanzierungsmodelle, die Entwicklung einheitlicher technischer und rechtlicher Rahmenbedingungen sowie die Berücksichtigung ethischer Leitlinien. Insgesamt zeigt die Studie, dass UDZ ein hohes Potenzial für eine nachhaltige und klimaangepasste Stadtentwicklung besitzen, dessen Realisierung jedoch maßgeblich von geeigneten politischen und institutionellen Rahmenbedingungen abhängt.

Urban digital twins (UDTs) are dynamically updated digital representations of urban and municipal systems that integrate geospatial data, IoT sensor data, and artificial intelligence. They offer significant potential for climate-friendly and resource-efficient urban development by enabling simulations of climate adaptation measures, optimization of infrastructures, and enhanced participatory planning processes. At the same time, their implementation faces multiple technical, financial, and legal challenges, including limited scalability, lack of interoperability, high investment and operational costs, as well as issues related to data quality and data protection.
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The study conducted by the Office of Technology Assessment at the German Bundestag (TAB) examines these opportunities and challenges and develops three plausible future scenarios up to 2035 based on 37 influencing factors: a comprehensive and institutionally embedded deployment of UDTs, a fragmented development characterized by isolated solutions, and a largely absent integration into urban planning processes. Based on this analysis, key policy and design options are derived, including the establishment of clear governance structures, long-term financing models, harmonized regulatory and technical standards, and the integration of ethical guidelines. Overall, the study concludes that UDTs have substantial potential to support sustainable and climate-adapted urban development, but their successful implementation depends on appropriate political, institutional, and societal framework conditions.