Reicht das Gas für den Winter? Diese Frage wurde in den letzten Monaten häufig gestellt. Die Erdgaspipelines aus Russland stehen schon seit einiger Zeit still. Thema in den Nachrichten sind zuletzt häufig die Füllstände der Gasspeicher. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz hat bereits am 23. Juni 2022 die Alarmstufe des Notfallplans Gas ausgerufen. Ziel des Projekts ist es, einerseits die akute Gassituation in Deutschland zu beurteilen und herauszufinden, ob die Gasvorräte tatsächlich auch bei extremen Bedingungen für die bundesweite Gasversorgung ausreichend sind. Andererseits sollten die Schüler:innen ein Modell entwickeln, dass den Gasbedarf für die nächsten Jahre prognostiziert.

Um die Fragestellungen zu beantworten, arbeiteten die Schüler:innen sich zuerst in die komplexe Problemstellung der Erdgasversorgung Deutschlands ein. Dafür verwendeten sie einerseits Daten und andererseits Lageberichte der Bundesnetzagentur, die diese der Gruppe zur Verfügung stellte und als Kooperationspartner für das Projekt zur Seite stand. Mit diesen Informationen stellten die Schüler:innen unterschiedliche Szenarien für diesen Winter auf, in denen sie verschiedene Temperaturen und Einsparraten annahmen. Selbst im kältesten Szenario und mit der geringsten Einsparquote sollte das Gas im Winter nach ihrer Prognose ausreichen. Im Anschluss entwickelten die Schüler:innen ein Modell bis 2050, das den Gasverbrauch für jedes Jahr angibt. Dabei wurden Einflussfaktoren, wie die Temperatur und der technische Wandel hin zu erneuerbaren Energien, mit einbezogen. Nach den Berechnungen der Schüler:innen soll der Gasbedarf bis 2050 um ca. 20 Prozent sinken.

Die Kapazität des deutschen Schienennetzes ist begrenzt, insbesondere da sich der Personen- und der Güterverkehr das gleiche Schienennetz teilen müssen. Kunden, die einen Güterzug wünschen, müssen daher eine Anfrage an die Deutsche Bahn stellen, in der sie den gewünschten Start- und Zielort und den gewünschten Abfahrtszeitpunkt- oder Ankunftszeitpunkt angeben. Nun muss entschieden werden, ob (und wenn ja, wie) dieser Zugwunsch in den bestehenden Zugfahrplan integriert werden kann.

Auf Grundlage dieser Aufgabenstellung beschäftigten sich die Schülerinnen und Schüler zunächst mit der Repräsentation von Fahrplandaten im GTFS-Format. Hierzu untersuchten sie die Daten der Verkehrsregion Trier und filterten die Züge heraus, die auf ihrer Beispielstrecke von Trier nach Koblenz zu bestimmten Zeiten fahren. Anschließend wurde die Zugstrecke mit Hilfe des Trassenfinders der Deutschen Bahn auf Weichen und Abstellgleise untersucht, die dazu dienen sollen, entgegenkommenden Zügen auszuweichen oder schnellere Züge passieren zu lassen.

Die algorithmische Idee der Schüler:innen bestand nun darin, die vorgeschlagene Zugstrecke des Trassenfinders zunächst unverändert „über“ den bestehenden Fahrplan zu legen und anschließend systematisch die Kollisionspunkte mit anderen Zügen durch Veränderung der Geschwindigkeit oder Warten auf einem vorangegangenen Abstellgleis zu beseitigen. Grafisch konnten sie diese Situationen anschaulich durch ein Zeit-Wege-Diagramm darstellen.

Wie im Radsport, wo die Leistungsmessung ein wichtiges Hilfsmittel und aus der modernen Trainingslehre kaum wegzudenken ist, wird auch von Läuferinnen und Läufern verstärkt die Möglichkeit genutzt, die Leistung beim Laufen zu messen. Beim Laufen ist die Definition von Leistung allerdings nicht eindeutig und verschiedene Hersteller haben jeweils ihre eigene Interpretation.

Pionier auf diesem Gebiet ist die Firma Stryd; und seit kurzer Zeit gibt es einige Anbieter von Sportuhren oder Smartwatches, die eine Leistungsmessung ermöglichen. Interessant ist die Apple Watch, die seit einem Software-Update im September 2022 auch mit den internen Sensoren die Leistung beim Laufen messen kann. Daraus ergeben sich einige Fragen:

Kann man die Leistungsmessung verschiedener Hersteller miteinander vergleichen? Wenn ja, wie?

Gibt es evtl. sogar eine Möglichkeit, die Daten unterschiedlicher Hersteller in andere Formate umzurechnen, so dass sie direkt vergleichbar sind?

Kann man die von Stryd aus der Leistungsmessung abgeleiteten Größen wie Running Stress Score (RSS) , Critical Power (CP) und diverse Prognosen auch mit Hilfe der Daten aus einer Apple Watch, die ohne externe Sensoren auskommt, berechnen?

Während der Modellierungswoche hat das Projektteam sich zunächst mit der recht komplexen Struktur der Laufdaten beschäftigen müssen, um diese in aufbereiteter Form in der eigenen Datenanalyse mit vollständigen Informationen verwenden zu können. Anschließend ist es gelungen, eine ziemlich präzise Umrechnungsformel zu entwickeln, welche es erlaubt, mit der Apple Watch erzeugte Leistungsdaten in die entsprechende Leistungsinterpretation des Stryd umzurechnen. Dieser Transfer klappt auch bei nicht zur Herleitung verwendeten Daten sehr gut und erlaubt es Nutzern verschiedener Techniken zur Leistungsmessung, ihre Werte miteinander zu vergleichen.

Dieses Projekt findet in Kooperation mit dem Laufblog des TuS 06 Heltersberg statt.