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EurElecTra - European Electricity Transmissions

EurElecTra - European Electricity Transmissions

Eine Full-Dome-Darstellung der europäischen Stromexporte.

Kursname: Immersive Datenvisualisierung
Studiengang: Interfacedesign
Modul: 2.132 Interaction Design
Lehrender: Professor Boris Müller
Zeitraum: Sommersemester 2011

Der Kurs „Immersive Datenvisualisierung“, welcher von Professor Boris Müller geleitet wurde, hatte als Ziel, Daten für eine Darstellung in einer 360° Kuppelprojektion visuell und interaktiv aufzubereiten. Welche Daten dabei Verwendung finden, war uns Studenten überlassen.

Das Projekt EurElecTra (kurz für European Electricity Transmissions - Europäische Stromübertragungen) entstand dabei in einer Zusammenarbeit von Eric Grochowski und Josephin Klamet.
In dem Projekt geht es um die Stromproduktion europäischer Länder, den Import und Export des Stromes zwischen diesen sowie der Anteil der Energieträger an der Stromproduktion.

Die Datensätze wurden aus der Webseite von [entso-e](https://www.entsoe.eu/home/ „Website von entso-e“) (European Network of Transmission System Operators for Electricity - Verband Europäischer Übertragungsnetzbetreiber) gewonnen. Hier werden die einzelnen Strommengen, welche zwischen den europäischen Ländern innerhalb dieses Verbands exportiert werden, zeitlich aufgelistet und sind für jeden frei zugänglich ([siehe hier](https://www.entsoe.eu/resources/data-portal/exchange/ „Datenportal von entso-e“)).

Das Video zeigt einen kurzen Zusammenschnitt des Projekts in der Kuppel. ([EurElecTra auf Vimeo](http://vimeo.com/35813072 „EurElecTra auf Vimeo“))

Auf das Thema der innereuropäischen Stromübertragung sind wir infolge der damaligen in Deutschland herrschenden Debatte zum Atommoratorium gestoßen. Auf Grund des gleichzeitigen Abschaltens mehrerer Atomkraftwerke nach der Katastrophe in Fukushima, Japan wurde von vielen Politikern die Kritik geübt, dass nun mehr Strom aus dem Ausland importiert werden müsse. Um diesen Aussagen auf den Grund zu gehen, gelangten wir in der Recherche auf die Seite des Verbands Europäischer Übertragungsnetzbetreiber „entso-e“. Diese Seite bietete unter anderem die von uns verwendeten Daten der monatlich übertragenen Strommengen zwischen den europäischen Ländern.

Für die erste Präsentation der gefundenen Datensätze war die gestalterische Umsetzung noch nicht von Bedeutung. Viel mehr lag der Fokus darauf, interessante Zusammenhänge innerhalb der Daten zu finden und das Potenzial einer Darstellung herauszustellen.

Im nächsten Schritt beschäftigten wir uns mit der gestalterischen Umsetzung, also der Visualiserung der Daten. Das Konzept beinhaltete die Strommengen durch Partikel darzustellen. Diese sollten dann zwischen den Ländern wandern bzw. fließen. Anhand der sich zwischen den Ländern bewegenden Menge der Partikel soll ein Eindruck über die Exportmenge geschaffen werden. Das eine genaue Ablesbarkeit dieser Strommengen dadurch nicht möglich ist, war eine bewusste Entscheidung. Es soll ein Anreiz sein sich näher dafür zu interessieren, Fragen zu stellen und ins Gespräch zu kommen.

Während der Konzeptionsphase war es auch noch geplant, Länder einzeln in einer Detailansicht zu betrachten. Dieses Möglichkeit ist derzeit noch nicht realisiert worden, jedoch weiterhin in Planung.

In der Konzeptpräsentation gab es noch keine Festlegungen auf die endgültige Gestaltung. Der Fokus lag hier auf dem Umsetzungsansatz.

Während des gesamten Kurses wurden wir durch Vorlesungen und der Arbeit vor Ort im Planetarium an das Medium herangeführt. Uns wurde in der Auseinandersetzung mit der Kuppel immer wieder bewusst, worin die Möglickeiten und vor allem die Herausforderungen einer solchen Darstellung liegen. Dazu gehören unter anderem die unterschiedliche Einsicht in die Projektion durch die radial angeordneten Sitzplätze und die Auslegung der Beamer darauf möglichst Dunkel zu sein, wodurch es schwierig wurde, die Partikel in einer ordentlichen Farbe darzustellen.

Bei der Darstellung der Datensätze ging es uns um eine gute visuelle Aufbereitung und auch um die Möglichkeit sie geordnet präsentieren zu können. Das Projekt soll Anregungen liefern und Fragen aufwerfen, um sich näher mit dem Thema zu beschäftigen.

Das Projekt wurde mit der Programmiersprache [Processing](http://processing.org/ „Website von Processing“) und dessen Entwicklungsumgebung programmiert.

Die gesamte Steuerung läuft über die Tastatur. Eine Steuerung über iPad ist dabei realisiert zu werden, um die Verbindung zwischen Information und Raum interaktiver und freier zu gestalten.

Das Programm startet für Präsentationen zeigt anfags den Projekttitel und gibt damit die Möglichkeit zunächst an die Thematik durch einen Moderator heranzuführen. Mit fließenden Übergängen wird der Betrachter dann durch die Darstellung geleitet.

Die eigentliche Visualisierung beginnt mit der Darstellung der Länder. Diese werden als Kreise dargestellt und sind in ihrer ungefähren geografischen Verortung auf der Projektionsfläche der Kuppel verteilt. Ein Label kennzeichnet ein Land und befindet sich unterhalb eines jeden Kreises

Die Größe der Kreise ist dabei von verschiedenen Faktoren, welche beliebig ausgewählt werden können, abhängig. Es können die Flächengröße der Länder, die Bevölkerungsanzahl sowie die Stromproduktion abgebildet werden, welche im weiteren Verlauf zu interessanten Vergleichen und Erkenntnissen führen kann.

(In den entso-e-Datensätzen sind auch Länder aufgeführt, mit denen gehandelt wird, die aber nicht Mitglied des Verbands sind. Sie sind als kleine, gleich große rote Kreise dargestellt)

In einem weiteren Schritt können die Partikel hinzugefügt und die Strommengen in der Projektion dargestellt werden.

Der letzlich verwendete Datensatz bezieht sich auf das Jahr 2010. Die Daten von 2011, welche den Zeitpunkt des Atommoratoriums abdecken, waren zum Zeitpunkt der Projekterstellung noch nicht vorhanden. Über die Tastatursteuerung ist es möglich durch die einzelnen Monate zu navigieren oder den Zeitraum zu erweitern und sich mehrere Monate zusammen anzugucken. Die Anzahl der Partikel innerhalb der Länder aktualisiert sich daraufhin.

Hat man als Bezugsgröße für die Kreisfläche der Länder die Produktion gewählt, so haben die Partikelhaufen der Länder alle eine gleiche Dichte. Ändert man die Bezugsgröße auf Bevölkerung, ändert sich die Dichte und man kann erkennen, welche Länder eine höhere pro Kopf-Produktion haben als andere, bzw. welche Länder mehr Strom pro Fläche produzieren, wenn man den Bezug auf Fläche ändert.

So sind schon einige Sachverhalte darstellbar. Mittels eines weiteren Tastaturbefehls kann nun der Datensatz zum Export hinzugezogen werden.

Die Partikel beginnen nun zwischen den Ländern zu wandern. Die Menge der wandernden Partikel zwischen den Ländern fundiert auf den Exportdaten von entso-e.

So bildet sich wortwörtlich ein Stromnetz innerhalb Europas. Ändert man die anzugenden Zeitraum, passt sich der Partikelfluss der neuen Menge an.

(Partikel im Bild erscheinen durch Langzeitbelichtung als Striche)

Die ganze Visualisierung ist so aufgebaut, dass der Fokus auf der Darstellung der Länder und den Partikel liegt. Sie nehmen nahezu den gsamten Projektionsbereich der Kuppel ein.

Am Kuppelrand befindet sich eine Legende. Aus ihr kann der Betrachter den dargestellten Zeitraum sowie die gerade verwendete Bezugsgröße für die Kreisfläche der Länder ablesen.
Die Legende ist in insgesamt dreifache Ausführen gleichmäßig am Kuppelrand verteilt. Dadurch ist die Einsicht und Lesbarkeit unabhängig vom Sitzplatz innerhalb der Kuppel garantiert.

Die Visualisierung der an der Produktion beteiligten Energieträger kann auf Wunsch an- und wieder ausgeschaltet werden. Je nach Anteil eines Energieträgers wird eine bestimmte Anzahl an Partikel eingefärbt. Die Farbkodierung erscheint beim Anschalten in der Legende am Kuppelrand und ist so ablesbar. Die dargestellten Energieträger sind nukleare Energie (rot), fossile Energie (gelb), erneuerbare Energie (grün), Wasserenergie (blau) und als Sonstige (grau) nicht genauer spezifizierte Energieträger.

Einen brauchbaren Datensatz zu den Energieträgern zu finden erwies sich als eine der schwierigsten Aufgaben innerhalb des Projekts. Nach langem Suchen sind wir auf einen Datensatz gestoßen, der so gut wie alle Länder beinhaltet, die wir in unserer Darstellung aufführen. Einige Länder in der Balkanregion sind darin leider nicht aufgelistet. Deren Partikel haben wir deshalb grau dargestellt. Hier wünschen wir uns eine bessere Zugänglichkeit zu den Daten, da das Thema Energiemix zunehmend gefragter wird.

Ist die Darstellung der Energieträger aktiviert, können einzelne Energieträger auch gesondert betrachtet werden. Nach Belieben können einzelne ausgeblendet (sie werden stark abgedunkelt) und wieder angezeigt werden, zum Beispiel nur Atomenergie oder erneuerbare und Wasserenergie zusammen. So kann ein Vergleich der einzelnen Produktionsarten zwischen den Ländern gezogen werden.

Oben sind einige Bildschirmfotos von verschiedenen Zuständen des Programms zu sehen, wie es auch auf dem Bildschirm des Planetariums zu sehen ist. Dadurch kann man nun auch eine komplette Übersicht über die Visualisierung erhalten, da diese selbst mit speziellen Objektiven in der Kuppel nicht komplett fotografisch zu erfassen ist.

Man bekommt auch einen Eindruck davon, wie es war, das Projekt zu programmieren. Da das Programm an einem ganz normalen Rechner und nicht live in der Kuppel programmiert wurde, musste bei der Anordnung der einzelne Elemente immer die Wirkung in der Kuppel beachtet werden. Texte mussten radial eingesetzt werden und die Länderkennzeichnungen mussten von der Mitte wegweisend ausgerichtet werden, da dort der Kuppelzenit liegt.

Der gesamte Kurs brachte eine Vielzahl neuer Erfahrungen. Zum einen die erstmalige Auseinandersetzung mit dem Medium Kuppel. Daten zu visualisieren in einer 360° Umgebung war eine herausfordernde und gewinnbringende Aufgabe.
Auch durch das Programmieren des Projekts wurden neue Erkenntnisse erlangt, die sich auf weitere Arbeiten anwenden lassen.

Wir haben mit Begeisterung die Möglichkeit, die sich mit der Zusammenarbeit der Fachhochschule Potsdam und des Urania Planetariums ergeben hat, angenommen.

Das Projekt wurde bereits in mehreren Präsentationsrunden vorgestellt, sowohl um Gästen die Möglichkeit der Nutzung eines Planetariums als Informationsmedium außerhalb der Weltraumthematik näherzubringen, als auch gezielt in Gesprächsrunden zum Thema Energie.

An dem Projekt „EurElecTra“ wird derzeit weitergearbeitet. Geplant ist ein Programm außerhalb der Kuppel für den Bildschirm, mit welchem detailiert die Datensätze erkundet und Länder einzeln betrachtet werden können. Dies soll dann wieder mit der Visualisierung in der Kuppel zusammengeführt werden, um es auch dort zu ermöglichen, gezielter Information zu erlangen.
Außerdem wird die Steuerung auf andere Eingabemedien wie z. B. dem iPad erweitert und der Datensatz für das Jahr 2011 eingefügt, sobald dieser vollständig vorhanden ist.

(Projektbild in größerer Auflösung)

Fachgruppe

Interfacedesign

Art des Projekts

Studienarbeit im Hauptstudium

Betreuung

Prof. Boris Müller

Zugehöriger Workspace

Immersive Datenvisualisierung

Entstehungszeitraum

Sommersemester 2011

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