KI, Energie und nachhaltige Lebensmittelproduktion: Technische Hochschule Ulm und Central University of Technology starten gemeinsames Forschungsprojekt

Von links: Farouscha Brouwers (CUTbrU CUT), Professor Olga de Smidt Deputy Director of the Centre for Applied Food Sustainability and-Biotechnology (CAFSaB CUT), Ruhan Jansen Van Nieuwenhuizen (Centre for Sustainable Smart Cities and Faculty of Engineering, Built Environment and Information Technology CSSC FEBIT CUT ), Lukas Hienle (THU), Professor Nicolaas Luwes (CSSC FEBIT CUT) and Professor Walter Commerell (Institut für Energietechnik und Energiewirtschaft).

Mit dem Projekt stärken die Technische Hochschule Ulm (THU) und die Central University of Technology (CUT) ihre gemeinsame Forschung an der Schnittstelle von Künstlicher Intelligenz, Energietechnik, Lebensmitteltechnologie und Digitalisierung. Gleichzeitig entsteht ein internationales Forschungs- und Lernumfeld, in dem Studierende und Forschende gemeinsam an einer zentralen Zukunftsfrage arbeiten: Wie können industrielle Produktionsprozesse mithilfe intelligenter Technologien nachhaltiger, energieeffizienter und wirtschaftlich erfolgreicher gestaltet werden?

Im gemeinsamen Projekt „AI-Enabled Digital Twin and Energy Optimisation for a Smart Sustainable Microbrewery: A South African-German Collaboration“ entwickeln Forschende beider Hochschulen neue Ansätze für eine intelligente, nachhaltige und energieeffiziente Lebensmittelproduktion. Das Projekt wird im Rahmen der südafrikanisch-deutschen Forschungskooperation SAG-CORE/ZADE-AI vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) und der National Research Foundation (NRF) gefördert.

Im Mittelpunkt steht die Entwicklung eines KI-gestützten digitalen Zwillings einer Mikrobrauerei. Dieser soll reale Prozessdaten aus der Produktion mit Informationen zum Energieverbrauch verbinden. Mithilfe intelligenter Sensorik, kontinuierlicher Prozessüberwachung, Datenanalyse und Methoden der Künstlichen Intelligenz werden Betriebszustände modelliert, analysiert und optimiert. Ziel ist es, Energie- und Ressourcenverbräuche zu reduzieren, Prozesse effizienter zu gestalten und gleichzeitig die Qualität und Nachhaltigkeit der Produktion zu verbessern.

Für die THU bietet das Projekt eine besondere Möglichkeit, Kompetenzen aus unterschiedlichen Fachgebieten zusammenzuführen. Lebensmitteltechnologie und Energietechnik bilden dabei zwei zentrale Säulen der Forschungsarbeit. Während die Lebensmitteltechnologie die Kenntnisse über Brauprozesse, Produktqualität, Prozessführung und ressourcenschonende Lebensmittelproduktion einbringt, liefert die Energietechnik die Expertise zur Analyse und Optimierung von Energieflüssen, Energieverbrauch und Energieeffizienz. Ergänzt werden diese Bereiche durch Kompetenzen in Künstlicher Intelligenz, Automatisierung, Digitalisierung und Datenanalyse.

Damit entsteht ein praxisnahes Forschungsumfeld, das auch für Studierende der THU von besonderer Bedeutung ist. Fragestellungen des Projekts lassen sich unmittelbar mit Inhalten aus Studium und Lehre verbinden, von der Modellierung und Simulation technischer Prozesse über die Auswertung von Messdaten bis hin zur Entwicklung und Anwendung moderner KI-Verfahren. Studierende erhalten dadurch die Möglichkeit, an einer realen industriellen Anwendung zu arbeiten und die Verbindung zwischen Lebensmittelproduktion, Energieversorgung und digitaler Transformation unmittelbar zu erleben.

Auch die internationale Zusammenarbeit ist ein wesentlicher Bestandteil des Projekts. Geplant sind der Austausch von Forschenden, gemeinsame wissenschaftliche Arbeiten, internationale Forschungsaufenthalte sowie die Einbindung von Nachwuchswissenschaftler*innen. Durch den Wissenstransfer zwischen Deutschland und Südafrika sollen langfristige Forschungsnetzwerke aufgebaut und neue Methoden für nachhaltige industrielle Anwendungen entwickelt werden.

Neben der wissenschaftlichen Entwicklung steht insbesondere die Übertragung der Forschungsergebnisse in die Praxis im Mittelpunkt. Gemeinsam mit Unternehmen und weiteren Anwendern sollen Möglichkeiten identifiziert werden, wie KI-basierte digitale Zwillinge künftig zur Verbesserung von Energieeffizienz, Ressourcennutzung und Nachhaltigkeit in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eingesetzt werden können.

Darüber hinaus bietet das Projekt Perspektiven für die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle und eines Business Case für KI-gestützte Energie- und Prozessoptimierung. Damit verbindet die Forschungskooperation wissenschaftliche Innovation mit konkreten wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Anwendungsmöglichkeiten.

Bild von links:
Farouscha Brouwers (CUTbrU CUT), Professor Olga de Smidt Deputy Director of the Centre for Applied Food Sustainability and-Biotechnology (CAFSaB CUT), Ruhan Jansen Van Nieuwenhuizen (Centre for Sustainable Smart Cities and Faculty of Engineering, Built Environment and Information Technology CSSC FEBIT CUT ), Lukas Hienle (THU), Professor Nicolaas Luwes (CSSC FEBIT CUT) and Professor Walter Commerell (Institut für Energietechnik und Energiewirtschaft).