Smart City – Intelligenz im großen Rahmen

Einer der wichtigsten Trends in der zeitgenössischen Stadtentwicklung ist es die Städte „smart“ zu gestalten. Der Begriff „Smart City“ beschreibt urbane Zentren, die es sich zur Aufgabe gemacht haben durch die Interoperabilität verschiedener Systeme die großen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts erfolgreich zu meistern.

Die Welt wird schneller, voller, stressiger. Auf der gesamten Erdkugel nimmt die Urbanisierung an Tempo zu. Mehr als die Hälfte der globalen Bevölkerung lebt bereits in Städten – eine Tatsache, die den Bau dichter neuer Städte und Stadtteile stark antreibt, sowie die bestehenden Metropolen verdichtet.

Smart Cities - Internet of Things

Die Smart City als Reaktion auf das globale Bevölkerungswachstum

Laut den Vereinten Nationen sollen 68% der Weltbevölkerung in städtischen Gebieten leben. Studien zeigen, dass die Verstädterung, verbunden mit dem Gesamtwachstum der Weltbevölkerung bis 2050 dazu beitragen wird, dass 2.5 Milliarden Menschen in städtischen Gebieten angesiedelt werden. Laut diesem UN-Bericht sollen 90% dieses Wachstums in Asien und Afrika stattfinden.

Die globale Stadtbevölkerung ist von 751 Millionen Menschen im Jahr 1950 auf unglaubliche 4.2 Milliarden im Jahr 2018 gestiegen. Trotz einer niedrigen Urbanisierungsstufe wohnen in Asien 54% der städtischen Weltbevölkerung, gefolgt von Europa und Afrika (mit einem Anteil von jeweils 13%).

82% der nordamerikanischen Bevölkerung sind bereits urbanisiert. 81% der lateinamerikanischen, 74% der europäischen und 68% der ozeanischen Einwohner leben in Städten. Es gibt immer mehr Menschen auf der Welt, immer mehr Umweltbelastung und immer weniger qualitativ hochwertigen Lebensraum. Die heutigen planerischen Ansätze bevorzugen kleinere Lebensräume; in vielen Metropolen ist Raum  für die meisten Stadtbewohner zum  Luxus geworden. Das sind nur einige der Probleme, mit denen Stadtbewohner täglich konfrontiert werden.

Weltweit befassen sich Ingenieure, Stadtplaner und Visionäre mit der Thematik, wie man die Lebensqualität für alle Stadtbewohner erhalten und verbessern könnte; wie Energieressourcen geschont werden und die Städte bewohnbar bleiben können – trotz all den Schwierigkeiten, die das moderne Zeitalter mit sich bringt. Der Klimawandel, das rasante Wachstum der Bevölkerungsanzahl sowie die nicht aufzuhaltende Urbanisierung machen es den Planern nicht einfacher.

LESETIPP: Problem Bevölkerungswachstum in Städten: Was Sie zur Urbanisierung wissen müssen

Was ist eine Smart City?

„Smart“ ist eigentlich ein Sammelbegriff für Konzepte aus der Stadtentwicklung, die auf Innovationsebene die städtische Umgebung durch den Einsatz von Technologie und Planungskonzepten optimieren. Wann ist eine Stadt „smart“? Ist sie es dann, wenn sie ihren Bewohnern eine schnelle Internetverbindung zur Verfügung stellt? Oder bereits vollständig digitalisiert ist, datengesteuert verwaltet wird und etwa eine ausgeprägte Internet-der-Dinge („IdD“) – Infrastruktur aufgebaut hat? Wenn sich die Stadtregierung mit dem urbanen Raum beschäftigt und Wert auf wiederverwendbare Energie und die Verlangsamung des Klimawandels legt?

Ja, all das. Und mehr.

Man spricht von einer Smart City, wenn ihre traditionellen Einrichtungen und Dienste durch die Verwendung digitaler Technologien effizienter gestaltet werden – zu Gunsten ihrer Bewohner. Moderne Lösungen aus den Sparten Mobilität, Stadtplanung, Kommunikation, Energieversorgung und -erzeugung, sowie Verwaltung tragen der Verbesserung der Lebensqualität in einer Stadt bei.

Intelligent gestaltete städtische Verkehrsnetze, optimierte Wasser- und Abfallentsorgung sowie eine effizientere Betreibung von Gebäuden – das ist „smart“. Eine digitalisierte und interaktive Stadtverwaltung, sichere Gemeinschaftsräume sowie ein Fokus auf den Bewohner – auch das ist „smart“.

„Smarte“ Städte verwenden Daten und Technologie in diesen 8 Aspekten des urbanen Lebens:

  • Mobilität
  • Sicherheit
  • Gesundheitswesen
  • Energieversorgung und Nachhaltigkeit
  • Wasserversorgung
  • Abfallwirtschaft
  • wirtschaftliche Entwicklung und Wohnen
  • Bürgerengagement und Gemeinschaft

 

Das erwünschte Resultat ist eine effizientere, nachhaltigere und angenehmere Stadt. Solche Städte sind fortschrittlicher und effizienter gestaltet als die herkömmliche. Dieser Trend ist nicht nur in Europa ersichtlich, sondern breitet sich auf dem gesamten Globus aus. Manche Städte haben sich zum Vorbild einer „Smart City“ entwickelt.

 

Digitalisierung rund um die Welt

Laut einer McKinsey Studie ist in Nordamerika New York City führend in der Digitalisierung, in Asien ist es Singapur. In Europa Stockholm, in Lateinamerika Sao Paulo, und im mittleren Osten Abu Dhabi.

Amsterdam (864.000 Einwohner) hat eine große Datenbank für die Stadtverwaltung aufgebaut, die historische Daten enthält und gleichzeitig mit Echtzeitinformation aus ihrem „IdD“ – Netz gespeist wird. Somit bleibt die Stadtregierung immer auf dem aktuellsten Stand zu den Geschehen in der Metropole.

Die spanische Großstadt Barcelona (1.6 Millionen Einwohner) hat ca. 500 km Glasfaserkabel verlegt – um Sensoren, die die Parkplatzausnutzung innerhalb der Stadt aufzeichnen und Parktarife in Echtzeit anpassen, mit Informationen zu speisen. Sensoren gibt es auch in den Parks von Barcelona. Diese schalten die Sprinkleranlagen bei Regen aus. Straßenlaternen wurden mit Bewegungsmeldern versehen, um den Energieverbrauch bei Bedarf senken zu können. Mülltonnen wurden auch mit Sensoren ausgestattet, die der Müllabfuhr melden, wann die Tonnen geleert werden sollten.

Die englische Hauptstadt London (8.8 Millionen Einwohner) ist weltweiter Vorreiter in Sachen „Smart City“, insbesondere in der Einsetzung von digitalen Lösungen für den städtischen Nahverkehr. Ein umfangreiches und kostenfreies Wi-Fi Netzwerk ist zum Markenzeichen Londons geworden.

In Australien werden „IdD“- Technologien im schönen Melbourne (4.4 Millionen Einwohner) für die Steuerung und Optimierung der Müllabfuhr eingesetzt.

In den Vereinigten Staaten nutzt die Millionenstadt Chicago (9.5 Millionen Einwohner) Sensoren, die eventuell aufkommende Überschwemmungen erkennen können.

In New York City (8.5 Millionen Einwohner) werden datengesteuerte Prozesse verwendet, um gewaltige Verbrechen zu bekämpfen.

Die kleine kalifornische Universitätsstadt Palo Alto (67.000 Einwohner) nutzt Sensoren, um die Luftqualität zu messen und die Beleuchtung im öffentlichen Bereich zu steuern.

In San Leandro (100.000 Einwohner) ermöglicht die Digitalisierung und die „IdD“ -Technologie eine Optimierung der Bewässerungsanlagen.

In Asien sind „Smart Cities“ weit verbreitet und sehr fortgeschritten. Im chinesischen Hangzhou (9.2 Millionen Einwohner) wurde das so genannte „City Brain“ entwickelt – ein Projekt, welches das Verkehrsaufkommen laufend berechnen kann und in der Lage sein soll, Unfälle zu erkennen; im Idealfall können somit auch Einsätze von Rettungskräften effizient koordiniert werden.

Im südkoreanischen Seoul (9.7 Millionen Einwohner) wurden Induktionssysteme in die Straßen verlegt, womit E-Busse während der Fahrt ihre Batterien durchgehend aufladen. Das „u-Seoul“ System ist in der Lage durch vernetzte Kameras und Standortverfolgung vermisste Personen oder Alzheimer-Patienten in der Stadt aufzufinden.

Der Insel- und Stadtstaat Singapur (5.6 Millionen Einwohner) soll die erste „Smart Nation“ werden – vollkommen digitalisiert, und ist bereits jetzt eine der weltweit führenden Staaten bei der Technologienutzung im Transportsektor.

Wie „smart“ ist Deutschlands digitalisierteste Stadt?

Smart Cities - Darmstadt

Darmstadt in Südhessen (158.000 Einwohner) liegt in unmittelbarer Nähe von Frankfurt am Main und ist traditionell ein Zentrum der Forschung und des technischen Fortschrittes gewesen. Als Zuhause einer Reihe von Universitäten, Hochschulen und Forschungseinrichtungenwurde die Stadt 1997 zur Wissenschaftsstadt gekürt. Aus diesen Gründen ist es nicht überraschend, dass diese Stadt sich bereits für die Zukunft rüstet und heute schon in vielen Aspekten der Digitalisierung zum Vorbild geworden ist.

Zahlreiche Firmen aus der IT-, Chemie-, Pharma-, Maschinenbau- sowie der Kommunikationsbranche haben ihren Sitz in Darmstadt.

Die Stadt hat im Jahr 2017 einen Wettbewerb für den Aufbau einer digitalen städtischen Infrastruktur gewonnen. Die erworbenen Fördergelder werden Darmstadt eine digitale Infrastruktur anschaffen. Schulen, das Gesundheitswesen, der Verkehrssektor und die Energieversorgung werden mit einer Ausrüstung am neuesten Stand der Technik versehen.

Hier tut sich bereits sehr viel in Sachen Digitalisierung. In der ganzen Stadt werden Sensoren verlegt. Diese werden die Verkehrslage beobachten, nach Bedarf die Straßenbeleuchtung ein- oder ausschalten. In Darmstadt sind die Straßen sogar schon jetzt „smart“ – der Verkehr wurde bereits automatisiert und wird schon digital gesteuert – in Echtzeit. Das „UI! Traffic“ System beobachtet mit Videokameras die Dichte vom Verkehr und die Fußgängerzahlen – und passt die 182 Ampeln in der Stadt der jeweiligen Situation an. Die aktuelle Verkehrslage ist auch für jeden und jederzeit online einsehbar. In Zukunft werden über dieses System sogar Carsharing-Angebote nach Bedarf gesteuert.

Dieses System wird auch die Müllentsorgung verfeinern – Angaben zur Müllmenge im Container werden an die Müllabfuhr übermittelt, damit dessen Abholroute entsprechend optimiert werden kann. Die Müllabfuhr muss nicht mehr überall hinfahren, sondern ihre Route an die tatsächlich vollen Müllcontainer anpassen und somit Zeit und Ressourcen sparen.

In weiterer Folge werden die Sensoren an zahlreichen Orten in Darmstadt eine innovative Luftgütemessung durchführen. Die Sensoren können die Luftkonzentration der Schadstoffe wie Stickstoffdioxid, Stickstoffmonoxid, Ozon sowie Feinstaub messen. Die Messwerte werden an ein Datenzentrum übermittelt, das die Daten bearbeiten und die Schadstoffkonzentration in der Luft beurteilen kann. Die erworbene Information hilft der Stadtverwaltung die Luftbelastung zu reduzieren und für die Bevölkerung eine gesündere Lebensumgebung sicherzustellen. Basierend auf diesen Messdaten werden die, ab 1. Juni 2019 geltenden, streckenbezogenen Verkehrsbeschränkungen angepasst und optimiert werden können. Für das Sammeln der Daten wird das bestehende Telekom-Netz in Darmstadt verwendet. Diese wichtige Infrastruktur hat das Potential zukünftig auf bis zu 90.000 Messstandorte erweitert zu werden.

 

Darmstadt – Smart City als Vorbild für Digitalisierung

Das öffentliche WLAN Netz, das „Darmstadt WiFi“ ist seit August 2016 an ausgewählten Standorten für jeden verfügbar. Eine „Darmstadt-App“ zeigt den Touristen die Sehenswürdigkeiten multimedial und ergänzt somit das Tourismusangebot. Eine Mängelmelder-App ermöglicht es den Einwohnern und Besuchern Mängel, die sie in der Stadt entdeckt haben – zum Beispiel eine defekte Straßenleuchte – an die Stadtverwaltung per Klick zu melden. Die Stadtregierung arbeitet an einem Kooperationsprojekt mit der Deutschen Telekom – an einer App, die den Autofahrern freie Stellplätze in Darmstadt per App bekanntgeben wird, und somit den Verkehrsfluss begünstigen kann.

Am Klinikum Darmstadt läuft die Patientenversorgung derzeit zu 50% auf Papier, und zu 50% digital, mit der Absicht zur 100-prozentigen Digitalisierung der Patientendaten. Somit würden auch die Patienten jederzeit Einsicht in Ihre Akten nehmen können. Zukünftig werden sich die Stadtbewohner per App auch die notwendigen Medikamente aus der Apotheke liefern lassen können – oder sogar im Klinikum Darmstadt online einchecken.

Brände werden vom Netzwerk via Sensoren rasch erkannt und sofort der Feuerwehr gemeldet. Somit wird auch die Brandbekämpfung effizienter.

Um all diese technologischen Fortschritte zu ermöglichen, kooperiert die Stadt Darmstadt mit zahlreichen etablierten Unternehmen, z.B. mit Hewlett Packard Enterprise, Samsung, Intel, SAP und der Deutschen Bahn. Das kleine Darmstadt liefert einen wichtigen Impuls für die urbane Digitalisierung und zeigt, wie wichtig die Umwandlung zu einer „Smart City“ ist – und ist gleichzeitig ein gelungenes Vorbild für andere Städte, die sich auch mit diesem unaufhaltbaren Trend auseinandersetzen müssen.

Mit dem Programm Digitalstadt Darmstadt wird anderen gezeigt, wie der digitale Wandel in einer Stadt durchgeführt werden kann, um optimale Ergebnisse zu liefern. Die nachhaltige Zukunft entfaltet sich in Darmstadt vor unseren Augen.

 

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