CO2For-IT: Datenraum für eine nachhaltige und klimapositive Forst- und Holzwirtschaft

Das Bild zeigt eine Drohne schwebend über dem Wald und zwei Forstmaschinen.
© Christoph Kasper

Drohnengestützte Datenerfassung beim hochmechanisierten Feldversuch

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Datenraum Wald und Holz 4.0

Die Forst- und Holzwirtschaft gehört zu den wenigen Sektoren mit Potenzial für eine nachhaltige und klimapositive Produktion. Um Nachhaltigkeit messbar und nachweisbar zu machen sowie die gesamte Holzbereitstellungskette und die Produkte daraufhin zu optimieren, ist eine umfassende und durchgängige Verfügbarkeit relevanter Basisdaten und Prozessinformationen erforderlich. Aufgrund der hohen Komplexität des Sektors und der eingesetzten Verfahren war dies bisher nicht gewährleistet. Der „Datenraum Wald und Holz 4.0“ schafft erstmals diese Grundlage, denn er

  • treibt die Digitalisierung in der Forst- und Holzwirtschaft maßgeblich voran,
  • bildet den Ausgangspunkt für die verstärkte Nutzung nachhaltig erzeugten Holzes,
  • fördert die souveräne und aktive Beteiligung aller Akteure und
  • ermöglicht die Erstellung von CO₂-Bilanzen entlang der gesamten Holzbereitstellungskette,
  • ist eine „Enabling Technology“ zur grünen digitalen Transformation der Forstwirtschaft

Das Projekt - Kurz gefasst

Projekttitel: CO2For-IT: Forest Data Space for a CO2-aware Forestry – Datenraum für das Nachhaltigkeitsmonitoring der Wald- und Holzwirtschaft: IT für die nachhaltige, klimapositive Holzwertschöpfung

Projektträger: DLR Projektträger, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Ziele:

  • Nachhaltige und effiziente Holzwertschöpfung – Optimierung der Prozesse von der Pflanzung bis zum fertigen Holzprodukt.
  • Digitale Vernetzung und Monitoring – Förderung der digitalen Teilhabe forstlicher Akteure und Verbesserung der Datenanalyse für Wald und Holzverarbeitung.
  • Klimaschutz und nachhaltige Forstwirtschaft – Unterstützung der CO₂-Bilanzierung und Klimastrategien zur grünen, digitalen Transformation der Branche.

Förderung: Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz über den DLR Projektträger, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. gefördert.

Laufzeit: 05.2023 bis 08.2026

Förderkennzeichen: 01MN23017B

© BMFTR

Unsere Ziele

Der Datenraum Wald und Holz 4.0 ist eine digitale Plattform zur Förderung einer nachhaltigen Holzwertschöpfung. Ziel ist es, eine sichere und benutzerfreundliche Umgebung zu schaffen, in der forstliche Akteure effizient und transparent Daten mit ihren Geschäftspartnern austauschen können. So soll die gesamte Wertschöpfungskette – von der Pflanzung bis zum fertigen Holzprodukt – digital unterstützt und optimiert werden.

Wir ermöglichen ein umfassendes Monitoring von Wald und der Holzverarbeitung. Dies fördert die digitale Teilhabe forstlicher Akteure und verbessert datenbasierte Entscheidungsprozesse.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf dem Klimaschutz: Durch digitale Datenanalysen unterstützt die Plattform die CO₂-Bilanzierung, nachhaltige Forstwirtschaft und Klimastrategien. Damit leistet sie einen wesentlichen Beitrag zur grünen, digitalen Transformation der Branche.

Unsere Fragen

Ein zentraler Aspekt des Forschungsprojekts ist die Messbarkeit der Nachhaltigkeit in der Forstwirtschaft. Dafür müssen relevante Daten identifiziert, effizient erfasst und verarbeitet sowie geeignete Kennzahlen zur ökologischen und klimatischen Bewertung entwickelt werden. Ein weiteres Forschungsfeld befasst sich mit der CO₂-Bilanzierung entlang der Holzbereitstellungskette, insbesondere mit der präzisen Erfassung von Emissionen und Kohlenstoffspeicherung. Zudem wird untersucht, inwiefern ein föderaler Datenraum zur sicheren und effizienten Vernetzung von Daten beitragen kann, um die Branche digitaler und transparenter zu gestalten. Ergänzend dazu werden Grüne Digitale Zwillinge (GDZ) entwickelt, um forstwirtschaftliche Prozesse realistisch abzubilden und Nachhaltigkeitsbewertungen zu verbessern.

Drei zentrale Forschungsfragen:

  • Wie kann Nachhaltigkeit in der Forstwirtschaft messbar gemacht werden? (Datenverfügbarkeit, Erfassung, Kennzahlen)
  • Wie lassen sich CO₂-Emissionen und Kohlenstoffspeicherung entlang der Holzbereitstellungskette erfassen und optimieren?
  • Inwiefern kann ein föderaler Datenraum – zur Digitalisierung, Transparenz und Nachhaltigkeitsbewertung der Branche beitragen?

Unsere Teilprojekte und Untersuchungen

Das Bild zeigt eine Schemaskizze für den Datenaustausch zwischen Datenanbieter auf der einen Seite und dem Datenabnehmer auf der anderen Seite. Der Datenaustausch geschieht über den Datenraum mithilfe des Konzepts der Digitalen Zwillinge.

Konzept des Datenaustausches mittels Digitaler Zwillinge über den Datenraum

Nachhaltigkeitsmonitoring im Datenraum

Im Rahmen des Anwendungsfalls „Nachhaltigkeitsmonitoring im Datenraum“ wird ein detailliertes Lagebild entwickelt, um die Biodiversität von Waldbeständen zu bewerten. Dafür werden grüne Digitale Zwillinge erstellt, die verschiedene Datenquellen wie Fernerkundung, Klima- und Naturschutzdaten sowie Sensornetzwerke integrieren.

Ein Schwerpunkt der Forschung liegt auf der Weiterentwicklung des Biodiversitäts-Index (IBP). Hierbei wird geprüft, wie dieser für forstwirtschaftliche Anwendungen optimiert und skaliert werden kann. Besonders die Messung der Habitatvielfalt und die Anpassung des Bewertungssystems sind zentrale Forschungsfragen. 

Nachhaltige, klimapositive Holzwertschöpfung

Die Transparenz des Datenraums wird genutzt, um die Herkunft und Verarbeitung des Holzes nachzuvollziehen. Tracking- und Tracing-Methoden ermöglichen es, den Weg des Holzes vom stehenden Baum bis zum Sägewerk zu verfolgen und nachträglich zu rekonstruieren. Zudem werden CO₂-Bilanzen der Holzernte und -logistik erstellt, um die Nachhaltigkeit entlang der gesamten Bereitstellungskette zu optimieren.

Praxis-Erprobung von Sensorik, Fernerkundung und Gaia-X

Ein weiterer zentraler Untersuchungsbereich befasst sich mit der Verknüpfung verschiedener Datenquellen in einem föderalen Datenraum. Hierbei werden Sensoren und Fernerkundungsmethoden eingesetzt, um Biodiversität und Klimanachhaltigkeit zu messen. Ergänzend dazu werden messbare Kennzahlen entwickelt, die eine objektive Beschreibung der ökologischen Nachhaltigkeit ermöglichen.

© Sebastian Rappold

Sensoren für die meteorologische und akustische Datenerfassung in Beständen im Thüringer Wald

Ein Bild zeigt einen Herbstwald mit hoher struktureller Vielfalt.
© Christoph Kasper

Herbstlicher Waldbestand mit hoher Strukturvielfalt

Methodik und technologische Umsetzung

Die Konzeption und Entwicklung des Datenraum Wald und Holz 4.0 basiert auf Gaia-X, einer europäischen Initiative für eine sichere, föderierte und transparente Dateninfrastruktur. Innerhalb dieses Datenraums werden die verschiedenen Akteure der Branche durch Grüne Digitale Zwillinge miteinander vernetzt. Diese virtuellen Abbilder von realen Objekten – beispielsweise Einzelbäumen, Waldbeständen oder Erntemaschinen – enthalten umfassende Informationen zur Nachhaltigkeit und insbesondere zur CO₂-Bilanz.

Ziel ist es, Kennzahlen zu erarbeiten, die ökologische, wirtschaftliche und soziale Nachhaltigkeitsaspekte erfassen und automatisch überwacht werden können.

Unsere Aktivitäten und Ergebnisse 

CO2For-IT Nachrichten

CO2For-IT Nachrichten

Zusammenfassung

CO2For-IT hat wichtige Grundlagen geschaffen, um Nachhaltigkeit in der Forstwirtschaft digital zu erfassen und den CO₂-Fußabdruck von Holzprodukten entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu berechnen.

Dafür wurden neue Methoden entwickelt, um Biodiversität, Waldstruktur und Kohlenstoffspeicherung besser zu bewerten — zum Beispiel mit akustischen Sensoren zur Vogelstimmenerkennung, Strukturindex aus Geländeaufnahmen und LiDAR-Drohnendaten.

Auch für Holzernte und Transport wurde eine durchgängige CO₂-Bilanzierung aufgebaut. Dabei zeigte sich, dass die Emissionen aus der Holzernte im Verhältnis zum im Holz gespeicherten Kohlenstoff vergleichsweise gering sind.

© FFK Gotha, ThüringenForst-AöR

Waldbestand an der Waldmessstation Possen. Links: 3D LiDAR-Punktwolke des Waldbestandes aus der Drohnenbefliegung. Rechts: Beschreibung des Bestandes durch die zehn Strukturparameter nach Flächenbegang

Wesentliche Ergebnisse

  • Erfolgreicher Aufbau eines thüringenweiten Sensornetzwerkes
  • Kombination von akustischer Sensorik, KI‑basiertem Artenmonitoring und Index-basierter struktureller Bewertung in einem integrierten Monitoringkonzept
  • Nachweis der Praxistauglichkeit eines Deep‑Learning‑basierten LiDAR‑Workflows für die forstliche Struktur- und Einzelbaumanalyse.
  • Bereitstellung von Bestandesstrukturparametern und Einzelbaumattributen in Digitalen Zwillingen zur direkten Nutzung in der Holzernte‑ und im Biodiversitätsmonitoring
  • Nachweis der Machbarkeit einer CAN‑basierten CO₂‑Bilanzierung für Harvester und Forwarder im Rahmen der Praxisversuche zur hochmechanisierten Holzversuche 2024

Erstmalige produktbezogene CO₂‑Bilanzierung und eine räumlich‑situative Analyse der Arbeitsbeanspruchung in der Forstwirtschaft im Rahmen der Praxisversuche zur motormanuellen Holzernte 2025

Fazit und Ausblick

CO2For-IT schafft die Grundlage, um Nachhaltigkeit in der Forstwirtschaft künftig digital, verlässlich und praxisnah zu bewerten. Die entwickelten Methoden helfen dabei, CO₂-Wirkungen, Biodiversität und Waldzustand genauer und vergleichbarer zu erfassen. In den nächsten Schritten sollen diese Lösungen weiter verbessert, standardisiert und in bestehende Systeme integriert werden. So unterstützt das Projekt die Digitalisierung der Forstwirtschaft und eine fundierte Nutzung von Wald- und Klimadaten.

Veröffentlichungen

CO2For-IT Projektabschlussbericht. Aktuell noch in der Bearbeitung. Voraussichtliche Veröffentlichung im Nov. 2026

Heinze, Frank ; Kasper, Christoph ; Rappold, Sebastian ; Blömeke, Sebastian ; Abdulazizova, Komilakhon ; Förstner, Friedrich ; Labudda, Volker: Grüne Digitale Zwillinge des Waldes im Datenraum. In: Lecture Notes in Informatics (LNI) - Proceedings. Bd. P-375 : Series of the Gesellschaft für Informatik (GI), 2026, S. 80–91

Kasper, Christoph ; Klisch, Anja ; Rappold, Sebastian ; Heinze, Frank ; Labudda, Volker: Ein praxisorientierter Workflow zur Ableitung Grüner Digitaler Zwillinge von Waldbeständen aus drohnenbasierten LiDAR-Punktwolken. In: 46. Wissenschaftlich-Technische Jahrestagung der DGPF in Darmstadt. Bd. 34. Darmstadt, 2026

Rappold, S.; Kasper, C.; Wernicke, J. (2025): Untersuchungen zum Einfluss des Menschen auf die Dynamik der Kohlenstoffvorräte in den Wirtschaftswäldern Thüringens. In: Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt (Hrsg.) Kohlenstoffbindung in Waldökosystemen und Holzprodukten – Wissensstand, Grenzen und Möglichkeiten für den Klimaschutz, Tagungsband zur DVFFA-Tagung, 12.-14.03.2025, Göttingen, S. 7.

Projektbeteiligte

Logos der Projekt beteiligten: Materna Information & Communications SE (Konsortialführung), Dortmund, RIF Institut für Forschung und Transfer e.V., Dortmund, RWTH Aachen University, Institut für Mensch-Maschine-Interaktion (MMI), RWTH Aachen University, Werkzeugmaschinenlabor (WZL), RWTH Aachen University, Institut für Arbeitswissenschaft (IAW), Rhenus Forest Logistics GmbH & Co. KG, Duisburg, Hohenloher Spezial-Maschinenbau GmbH & Co. KG (HSM), Neu-Kupfer

In Zusammenarbeit mit:

Impressum - Kontakt

ThüringenForst - Forstliches Forschungs- und Kompetenzzentrum Gotha
Referat Digitale Waldinformationssysteme

Christoph Kasper

Jägerstraße 1, 99867 Gotha
Telefon: +49 3621 225 164
E-Mail: christoph.kasper(at)forst.thueringen.de

Sebastian Rappold

Jägerstraße 1, 99867 Gotha
Telefon: +49 3621 225 218
E-Mail: sebastian.rappold(at)forst.thueringen.de