Das Konzept einer Smart City steht für eine lebenswerte, saubere und grüne Stadt, in der das Zusammenleben nachhaltiger, effizienter und fortschrittlicher gestaltet ist. Die Basis bildet eine intelligente Infrastruktur, die eine Vielzahl an Geräten miteinander vernetzt und eine permanente Interaktion zwischen den Bürgern und den umgebenden Technologien ermöglicht.
Städte weisen aufgrund der hohen Einwohnerdichte auf einer geringen Fläche einen besonders hohen ökologischen Fußabdruck auf. Vor dem Hintergrund einer weiter wachsenden Weltbevölkerung und dem Trend zur Urbanisierung steigt der Ressourcenverbrauch in Städten massiv an. Mit Blick auf die Nachhaltigkeitsgestaltung weisen sie deshalb ein enormes Potenzial auf.
Zeitgleich stehen viele Städte jedoch vor den verschiedensten Herausforderungen: überfüllte Bahnen und Staus, Umweltverschmutzung und steigende Energiekosten sind nur einige Beispiele. Um diese Probleme anzugehen, werden in den verschiedenen Bereichen der Stadtentwicklung innovative Lösungen benötigt.
Bitkom-Präsident Achim Berg:
„Mit smarten Städten und Gemeinden verbinden wir in Deutschland meistens nur die Digitalisierung der Verwaltung. Weltweit zeigen Smart Cities erfolgreich, dass die Digitalisierung viel mehr kann und zum Beispiel dazu beiträgt, ökologische und ökonomische Probleme des Klimawandels zu lösen. So lässt sich durch E-Busse, intermodale Mobilität und digitalisierte Gebäude in Städten der CO2-Ausstoß verringern“.
Quelle: https://www.bitkom.org/Presse/Presseinformation/Smart-City-Digitales-fuer-mehr-Nachhaltigkeit-und-Lebensqualitaet
Smarte Mobilität und Infrastruktur
Eine nachhaltige Stadt soll die Bürger motivieren, so oft wie möglich auf das eigene Auto zu verzichten und stattdessen öffentliche Verkehrsmittel zu nutzen oder auf das eigene Rad umzusteigen. Dies funktioniert nur, wenn die Transportnetzwerke dahingegen optimiert werden, dass auto-freie Mobilität gefördert wird, indem beispielsweise Fahrrad- und Fußgängerwege ausgebaut und Investitionen in den ÖPNV getätigt werden. Parallel dazu kann durch intelligente Verkehrssteuerung sowohl die Strecke als auch die Abfahrtszeit der öffentlichen Verkehrsmittel entsprechend der aktuellen Verkehrslage und der individuellen Nachfrage durch den Bürger ausgerichtet werden.
Auch Sharing-Modelle tragen zu einem intelligenten Verkehrsmanagement bei. Dabei sollte das Angebot primär aus Elektromobilität bestehen und neben Autos auch weitere Fahrzeuge wie z.B. Fahrräder oder E-Scooter, beinhalten. Der Ausbau der Infrastruktur, insbesondere aber der Bau von Ladesäulen, ist unabdingbar.
Eine weitere Maßnahme können Sensoren sein, mit deren Hilfe Ampelphasen so angepasst werden können, dass weniger Stau entsteht. Dadurch verkürzt sich die gesamte Fahrzeit, der CO2-Ausstoß wird folglich reduziert und die Luftqualität verbessert sich. Smart-Parking-Konzepte tragen ebenfalls dazu bei, die Abgasbelastung zu verringern, da die Zeit bei der Parkplatzsuche reduziert wird. Die freien, mit Sensoren ausgestatteten Parkplätze können beispielsweise in einer App angezeigt werden, sodass unnötiges Umherfahren vermieden wird. Dieses Konzept kann zusätzlich sukzessiv um weitere Funktionen ergänzt werden, sodass zukünftig beispielsweise freie Elektro-Ladestationen integriert werden könnten.
Insbesondere in Großstädten spielt neben der Personenbeförderung der Lieferverkehr eine große Rolle. Um diesen nachhaltiger zu gestalten, können vermehrt Mikrodepots und Paketstationen eingesetzt werden, Lieferparkflächen festgelegt werden oder auch die Umstellung auf Radlogistik.
Energiemanagement
Durch die hohe Energienachfrage und die begrenzten Flächen innerhalb der Stadt ergeben sich besondere Anforderungen an die Energieversorgung. Eine innovative und gleichzeitig effiziente Lösung sind sogenannte Smart Grids. Smart Grids sind intelligent gesteuerte Stromnetze, welche die Energie effizient verteilen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Energienetzen, die auf einen gleichmäßigen Stromfluss ausgelegt sind, stimmen Smart Grids den Energiefluss so aufeinander ab, dass möglichst wenig Energie verloren geht. Dazu überblicken sie die Stromerzeugung sowie den tatsächlichen Bedarf und speichern überschüssigen Strom, der im Bedarfsfall wieder freigegeben werden kann.
Zum einen ist dies wichtig, da durch den vermehrten Einsatz von erneuerbaren Energien keine konstante Stromerzeugung wie bei einem Kohle- oder Atomkraftwerk möglich ist und somit die Schwankungen dynamisch ausgeglichen werden müssen und zum anderen wird die Stromproduktion immer dezentraler und besteht vermehrt aus vielen kleineren Energiequellen.
Ein Smart Grid kann die einzelnen Energiequellen verknüpfen und eine zentrale Steuerung ermöglichen. Damit die intelligente Energieversorgung funktioniert, muss ein Informationsaustausch stattfinden, welcher mit intelligenten Messsystemen, dem sogenannten „Smart Meter“ möglich gemacht wird. Smart Meter registrieren den Stromverbrauch und ermöglichen eine datengestützte Steuerung. Damit bilden intelligente Messsysteme die Basis für die digitale Infrastruktur einer nachhaltigen Energieversorgung.
Beispiel Dubai
Eine Stadt, die zeigt wie es geht, ist Dubai. In der Siedlung „The Sustainable City“ bestehen alle Gebäude aus umweltfreundlichen Baumaterialien und haben Solarzellen auf den Dächern, um eine grüne Stromversorgung sicherzustellen. Auch das Abwasser wird recycelt. Das Zentrum der nachhaltigen Gemeinde ist ein ca. 4 km langer Grünstreifen mit Spielplätzen, Wasserflächen und Gewächshäusern. Zusätzlich gibt es ein Einkaufszentrum, Restaurants, Kliniken, Bürogebäude und weitere Einrichtungen. Großteile des Wohnviertels sind autofreie Zonen. Bewohner können ihr Auto am Rande der Siedlung unter Carports abstellen. Um sich fortzubewegen, stehen den Bewohnern E-Buggys, -Fahrräder und -Roller zur Verfügung.
Ein weiterer Ansatz im Bereich Infrastruktur ist Smart Lightning: hier wird neben der Nutzung von LED-Leuchten auch die gesamte Beleuchtung so gesteuert, dass sich Straßenlaternen nur anschalten, wenn sich ein Verkehrsteilnehmer nähert, anstelle von vorab festgelegten Zeitfenstern. Dadurch kann auf der einen Seite Energie eingespart werden, auf der andere Seite können die intelligenten Straßenlaternen um weitere Funktionen ergänzt werden und beispielsweise zeitgleich als E-Ladesäule genutzt werden oder sensor-gestützte Services wie die Messung von Lärm, CO2 oder Temperatur unterstützen.
Smart Buildings
Smart Buildings zeichnen sich durch einen geringen Ausstoß von Emissionen aus. Im Kontext einer Smart City betrifft dies insbesondere Gebäude der Stadtgesellschaft wie Rathäuser, Schulen, Krankenhäuser oder kulturelle Einrichtungen. Eine gute Wärmedämmung in Verbindung mit intelligenten Heiz- und Klimasystemen kann den Energieverbrauch deutlich reduzieren. Sensoren an Fenstern, Türen oder Wänden erkennen, ob sich Personen im Raum befinden und passen dementsprechend die Raumtemperatur an. Auch die Beleuchtung wird in Smart Buildings dem tatsächlichen Bedarf angepasst und wenn darüber hinaus auf öffentlichen Gebäuden wie Schulen oder Gemeindehäuser Fotovoltaikanlagen installiert oder die Dächer begrünt sind, kommen Städte den gesetzten Nachhaltigkeits-Zielen ein großes Stück näher.
Ergänzende Maßnahmen zu Digital-Lösungen
Neben den intelligenten Digital-Lösungen sollten auch klassische Grünflächen in einem nachhaltigen Smart-City-Konzept nicht vernachlässigt werden. Verfügbare Flächen sollten bestmöglich genutzt werden - dies können freie Grundstücke sein, jedoch auch Dächer oder Gebäude. Diese Maßnahme zielt darauf, neuen Lebens- und Erholungsraum zu schaffen, die Luft zu reinigen und den Standort aufzuwerten. Auch die Reduktion von Müllmengen in Städten ist ein wichtiger Hebel, welcher das allgemeine Nachhaltigkeitsziel unterstützt und zeitgleich die Lebensqualität der Bürger steigert.
All diese Maßnahmen tragen dazu bei, dass Lärm, Abgase und die Produktion von CO2 vermieden werden und die Umwelt nur geringfügig belastet wird. Zudem zeigt sich, dass in Städten, die den Umweltschutz in den Fokus stellen, sich die gesamte Umweltsituation der Stadt verbessert und die Lebensqualität der Bürger steigt. Dadurch erarbeiten sich smarte Städte sowohl für Bürger als auch für Unternehmen einen Standortvorteil und werden mehr als nur ein Ort zum Leben. Zusätzlich werden viele dieser Initiativen bereits von europäischer oder deutscher Seite gefördert, sodass Projekte subventioniert werden oder Städte eine Vergütung pro eingesparte Tonne CO2 erhalten können.
