Smart City – die Stadt der Zukunft steht für weniger Energieverbrauch und mehr Lebensqualität. Doch welche Konzepte verbergen sich konkret hinter dem Sammelbegriff?

Städte ziehen Menschen an: Seit ihrer ersten Herausbildung vor über 5.000 Jahren wachsen sie beständig. Es ist absehbar, dass bald die Mehrheit der Weltbewohner in Städten leben wird, leider auch in Megastädten mit vielen Millionen Einwohnern und unter teilweise menschenunwürdigen Umständen. Belastende Umweltbedingungen, hohe Lebenshaltungskosten, überstrapazierte Infrastrukturen, grassierende Kriminalität, Energiehunger – all diese Probleme, die viele Städte vor große Herausforderungen stellen, halten die Menschen nicht davon ab, sich weiter in Städten niederzulassen und dort ihr Glück zu suchen.

Stadt, Bewohner und Funktionen müssen besser vernetzt sein

Wie aber können die Städte zukünftig die Probleme in den Griff bekommen, die sie schon jetzt und auf Grund des Wachstums zunehmend produzieren? Klar ist: Den einen entscheidenden Hieb, der den gordischen Knoten Stadt mit einem Schlag durchschlägt und ihre Probleme löst, den gibt es nicht. Vielmehr versuchen Stadtplaner, Verkehrsexperten und Verwaltungsspezialisten mit vielen kleinen Maßnahmen und Verbesserungen die Situation ins Positive zu verändern, allerdings mit einem großen Ziel: Die Stadt, ihre Bewohner und ihre Funktionen müssen viel besser vernetzt sein, als das bisher der Fall war.

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Smart City: Die Funktionen der Stadt effizienter steuern

Für dieses ganze Bündel von Maßnahmen und dem dahinter steckenden Gesamtkonzept hat sich daher der Begriff „Smart City“ eingebürgert. Smart bedeutet hier im Kern: Durch den Einsatz von Informationstechnologie, mit der verstärkt zu erhebende Daten verarbeitet werden, werden die Funktionen der Stadt effizienter gesteuert. Im Prinzip besteht die Smart City also vor allem aus Sensoren, die Daten erheben, und aus Rechnern, die diese verarbeiten und damit Prozesse steuern. Das klingt etwas abstrakt, daher ein paar konkrete Beispiele.

Smart City in Serbien: Busse als mobile Sensoren

bus-smartphone-appDie serbischen Städte Belgrad und Pancevo rüsten ihre Busse, die im öffentlichen Nahverkehr unterwegs sind, mit einem Modul aus, das mittels entsprechender Sensoren unablässig fünf Parameter misst. Neben der Lufttemperatur und der Luftfeuchtigkeit wird die Konzentration der Schadstoffe Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Stickstoffdioxid erfasst. Außerdem ist ein GPS-Modul dabei, um den aktuellen Standort des Busses zu erfassen und zu kommunizieren.

Mit der entsprechenden Smartphone-App sehen die Fahrgäste nun in Echtzeit, wo sich ihr Bus gerade befindet. Ziel der Datenerfassung ist neben einer besseren Steuerung des Nahverkehrs und eines erhöhten Komforts für die Passagiere erst einmal, Genaueres darüber zu erfahren, wo und wann genau die stärkste Luftverschmutzung auftritt. Auf der Basis dieser Daten lassen sich dann die eklatantesten Probleme mit Priorität angehen. Das Echtzeit-Informationssystem erhöht insgesamt die Attraktivität des Nahverkehrs, was wiederum die Nutzungsrate erhöht, wodurch sich wiederum die Luftverschmutzung vermindert.

Smart-City-App-SantanderSantander: Die Mitmachstadt

Die nordspanische Hafenstadt Santander will unter anderem mit einer Smartphone-App (siehe Abbildung, Bildquelle: http://www.smartsantander.eu/) die Kommunikation zwischen Bevölkerung und Stadtverwaltung verbessern. Zum einen können Bewohner Probleme mit der öffentlichen Infrastruktur in Text und Bild melden. Dabei werden Orts- und Zeitdaten aus dem Smartphone ausgelesen und verwendet. Die Bürger machen rege Gebrauch davon, beschweren sich über Müll, offene Baustellen ohne Aktivität und störendes Gebüsch. Zum anderen, so die Idee, kann man sich über bestimmte wiederkehrende Events informieren lassen: Staus, Verspätungen beim ÖPNV, Veranstaltungen usw.

Eine derartige Anwendung erhöht zum einen die Effizienz der Stadtverwaltung, denn statt selbst permanent den Zustand des öffentlichen Raums zu kontrollieren, werden nun einfach Bürgerhinweise abgearbeitet. Zum anderen steigt die Verbundenheit der Bevölkerung mit ihrer Stadt, was ja gemäß der Broken-Window-Theorie wiederum Vandalismus und wildes Abkippen von Müll vermindert. Win-win-Situation erreicht.

Ein ähnliches Projekt gibt es in der US-Stadt Raleigh.

USA: Müll mit WLAN

In dem Video des Unternehmens Enevo wird eine Lösung vorgestellt, mit der Städte effizienter ihren Müllservice organisieren können. Sensoren messen den Ladezustand in den öffentlichen Mülltonnen und liefern diese Daten an die Einsatzzentrale. Mit diesen Werten kann man zum einen die Entsorgungsfahrzeuge optimal einsetzen: Sie fahren nur dorthin, wo es notwendig ist, statt der bisher üblichen Routine mit festen Routen. Zum anderen gehören nun die Zeiten überquellender Tonnen und daraus resultierender Verschmutzung des öffentlichen Raumes, die sich nur mit hohem Aufwand beseitigen lässt, der Vergangenheit an.

Intermodaler Verkehr

In vielen Städten wird der Verkehr als Quelle von Lärm, Abgasen und Staustress wahrgenommen, der die Lebensqualität in der City erheblich beeinträchtigt. Daher steht das Thema Verkehr bei allen Städten ganz oben auf der Agenda. Da ein rigoroses Vorgehen wie zum Beispiel in London, wo der private Verkehr so gut wie aus der Innenstadt verbannt wurde, nicht für jede Kommune in Frage kommt, versucht man andere Wege zu bestreiten.

Im Prinzip will man dem an einer preisgünstigen und zeiteffizienten Transportmöglichkeit interessierten Bürger neue Möglichkeiten geben, seinen Mobilitätsbedarf so zu befriedigen, dass seine individuellen Interessen und die der Allgemeinheit besser zur Deckung gebracht werden. Dabei sind die Lösungsansätze so vielfältig wie die Wege der Einwohner. Jemand, der nah am Bahnhof wohnt, würde vielleicht auf das eigene Auto bei der Fahrt zum Arbeitsplatz verzichten, wenn da nicht der lange Weg vom Endbahnhof zur Arbeitsstelle wäre. Wer weit weg vom Bahnhof wohnt, der würde vielleicht trotzdem den Zug in die Innenstadt nutzen, wenn er am Startbahnhof parken könnte.

Schon diese zwei Szenarien zeigen das grundsätzliche Problem: Es gibt bereits viele Verkehrsträger, aber man könnte sie noch besser verknüpfen.

Das ist in der Realität oft einfacher gesagt als getan. Zum Beispiel versucht der innerstädtisch gelegene Bahnhof  der Stadt Ludwigsburg, so ein „Mobilitätshub“ zu werden. Nach und nach soll er attraktiver werden und die verschiedenen Verkehrsträger besser vernetzen. Die Maßnahmen umfassen

  • ein bewachtes Fahrradparkhaus mit derzeit 160 Abstellplätzen, Servicestation mit kleiner Werkstatt für Kleinreparaturen und Service, Fahrradverleih
  • mehrere Autoparkhäuser mit direkter Anbindung an den Bahnhof
  • den zentralen Omnibusbahnhof
  • die Haltestelle Stadtbahn
  • eine Carsharing-Station
  • die Aufstellung von Paketboxen, wo Pendler Postpakete abholen können.

Energie sparen

Städte sind Energiefresser. Sie verbrauchen viel Energie auf relativ kleiner Fläche. Daher werden Städte bisher durch große Kraftwerke mit Energie versorgt, die sich bevorzugt in den Randbezirken befinden. Durch die Erfordernisse der Energiewende, also der Energieerzeugung mit Solar- und Windenergie inklusive der Abschaltung konventioneller Kraftwerke, geraten die Städte in eine neue Situation. Denn sie können die Energie, die sie verbrauchen, nur zu einem geringen Teil auf ihrem eigenen Stadtgebiet selbst produzieren. Dazu fehlt ihnen einfach schlicht die Fläche.

Smarte Städte versuchen, dieser Herausforderung vor allem durch eine verbesserte Energieeffizienz zu begegnen, sprich, sie sind bemüht, weniger Energie zu verbrauchen als bisher, oder zumindest trotz Wachstum nicht mehr. Allerdings versuchen sie auch, die Erzeugung anzukurbeln, zum Beispiel mit Solaranlagen auf öffentlichen Gebäuden.

Für die Akteure in Stadtgesellschaften lassen sich bei der Verbesserung der Energieeffizienz drei unterschiedliche Handlungsfelder ausmachen:

  • Optimierung der städtischen Gebäude und Einrichtungen.
    Verwaltungsgebäude, Schulen, Sportanlagen, Straßenbeleuchtung u.s.w. – hier können die politisch Verantwortlichen direkt eingreifen. Allerdings sind viele der Maßnahmen mit Investitionen verbunden, was angesichts der Verschuldungslage vieler Kommunen einer schnellen Umsetzung im Wege steht. Dabei ist das Potenzial etwa bei der Straßenbeleuchtung teilweise erheblich. In Deutschland werden von den über neun Millionen Straßenlaternen jährlich bis zu vier Terrawattstunden (TWh) an Strom verbraucht. Zum Vergleich: Der Gesamtstrom in Deutschland in 2015 lag bei etwa 600 TWh. Laut einer Studie des NABU, die den Einsatz von Straßenleuchten untersucht haben, gibt es ein erhebliches Stromsparpotenzial – bis zu einem Faktor 10 wird in einzelnen Fällen für möglich gehalten. Die Maßnahmen bestehen in einer Umrüstung auf LED, einer bedarfsgerechteren Steuerung („nur dann Licht, wenn es gebraucht wird“) oder auch einer multifunktionale Nutzung der Laternen, wie die durch Sensoren, WLAN und E-Auto-Ladepunkt ergänzte intelligente Ladesäule SM!GHT – hier ist einiges möglich.
  • Nachhaltige Rahmenbedingungen für Privathaushalte schaffen.
    Städte können nur bedingt auf den Energieverbrauch von Privatleuten Einfluss nehmen. Viele versuchen es mit Aufklärungsprogrammen, aber das ist natürlich eine Generationenaufgabe. Bauvorschriften, die zu mehr Nachhaltigkeit beim Neubau verpflichten, zahlen ebenso im Wesentlichen auf die Zukunft ein. Viele Städte haben in den letzten Jahren zunächst damit begonnen, die wichtigsten Daten privater Gebäude (z.B. über Energieverbrauch) zu erfassen, um daraus strategische Schlüsse zu ziehen. Denn die Heizsysteme und schlecht gedämmte Gebäude aus den ersten Nachkriegsjahrzehnten sind nach wie vor die größten Energieverbraucher. Mehr Wissen über Alter und Art von Heizungen kann etwa die Planung von Fernheizungen oder Kraftwärmekopplung auf der Ebene von Stadtvierteln optimieren.

  • Energieeffizienz in Unternehmen verbessern.
    Die Spielfelder, in denen Städte versuchen, die Energiebilanz von Unternehmen zu verbessern, sind ganz unterschiedlich. Allerdings ist hier auch der Hebel groß, weil Unternehmen einen Großteil der Energie verbrauchen und gleichzeitig die Anzahl der Verbraucher geringer ist. Beratungsleistungen, Vernetzung oder mobile Pilotprojekte, z.B. mit E-Carsharing im Industriegebiet, das sind Maßnahmen, die Städte aktuell durchführen.

Fazit: Städte können Energiebilanz und Lebensqualität steigern

smart-city-lebensqualitaetStädte sind weltweit bemüht, ihre Umweltbilanz zu verbessern. Das ist ein sicherlich Ziel an sich, bringt aber als erstrebenswerten Nebeneffekt eine Steigerung der Lebensqualität für die Bewohner mit sich.

Eine Schlüsselkompetenz bei allen Maßnahmen, die für dieses Ziel unternommen werden, ist der Einsatz digitaler Technologien. Über mehr Daten zu verfügen, die schlau verarbeitet werden, um kommunale Einrichtungen und Infrastrukturen effizienter zu betreiben – dieser Ansatz macht eine Stadt letztlich zur Smart City.

Dirk Baranek

Dirk Baranek ist Geschäftsführer einer Agentur für digitale Kommunikation in Stuttgart. Er war als Freier Online-Redakteur und Jour­na­list (DJV) tätig, ist Blogger, PR-Berater, Dozent und Tesla-Fahrer.

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