Smart City – die Stadt der Zukunft ist intelligent und vernetzt

Gerade einmal zwei Prozent der Weltbevölkerung lebten zu Beginn des 19. Jahrhunderts in Städten. Innerhalb von 100 Jahren stieg die Zahl auf knapp 13 Prozent. Um die Jahrtausendwende waren es bereits 47 Prozent. Laut einem UN-Bericht werden 2050 etwa zwei Drittel der Menschen in Städten leben. Urbanisierung ist einer der größten globalen Trends. Sie und das Bevölkerungswachstum verlangen den bereits überforderten Ballungszentren auf der ganzen Welt immer mehr ab, durch Verkehr, demografischen Wandel, Verknappung der Ressourcen, Umweltverschmutzung und Überlastung. Heute werden in den Städten drei Viertel aller Energie verbraucht und 80 Prozent aller CO2-Emissionen ausgestoßen. Wie sieht sie also aus, die Stadt der Zukunft? Wie können wir möglichst angenehm, effizient und umweltbewusst in urbanen Räumen leben?

Begriff „Smart City“

Smart City gilt dabei als Sammelbegriff für gesamtheitliche Entwicklungskonzepte, die darauf abzielen, Städte effizienter, technologisch fortschrittlicher, grüner und sozial inklusiver zu gestalten. Der Begriff wird allerdings vielfältig verwendet und ist nicht eindeutig definiert. Prinzipiell geht es darum, die Lebensqualität zu steigern und Städte intelligenter zu machen, indem wichtige Teilbereiche wie etwa Umwelt, Energie und Verkehr klug vernetzt werden.

Die „klugen Städte“ können viel leisten: Intelligente Leitsysteme regeln den Verkehr, sogenannte Energieinformationsnetze transportieren Energie und reduzieren im besten Fall gleichzeitig deren Verbrauch, der per Datenfluss überwacht wird. Mithilfe von intelligenten Informations- und Kommunikationstechnologien können alle wichtigen Bereiche wie Verkehr, Verwaltung, Gesundheit, Wohnen, Bildung und Kultur vernetzt und kontrolliert werden. Diese intelligente neue Welt, in der es für alles eine technische Lösung gibt, ist laut der Fraunhofer-Gesellschaft „näher, als Sie denken“.

Weltweite Beispiele gibt es längst genug: Vor Südkoreas Westküste wird gerade das Paradebeispiel einer Smart City in die Realität umgesetzt. Etwa 20 Kilometer vom internationalen Flughafen Incheon entfernt, entsteht auf sechs Quadratkilometern bis zum Jahr 2020 die Stadt Songdo. Sie soll künftig Platz für 70.000 Bewohner und 300.000 Pendler bieten. Was aber macht Songdo so smart? Es ist nicht nur die zentrale Steuerung der Infrastruktur über ein einziges großes Computernetzwerk, sondern auch die „Verzahnung“ aller Bereiche. Jeder Einwohner ist Besitzer einer Smart Card, über die er sich ausweist, mit der er den ÖPNV nutzen kann, seine Haustür öffnet, aber auch Waren bezahlt und medizinisch versorgt wird. Durch eine permanente Datenerhebung – vom öffentlichen Raum bis in private Bereiche – soll sich etwa ein Drittel der Energie und Ressourcen gegenüber den bisher üblichen Städten einsparen lassen. Ampeln stellen sich dynamisch auf den Verkehr ein, Straßenlaternen wiederum auf die Frequenz der Passanten. Als ein Highlight gilt das unterirdische Abfallentsorgungsnetz: Von jedem Einwurfspunkt aus wird der Müll in Spezialbehältern wie bei einer Rohrpost mit Druckluft in ein Kraftwerk zur Biogasgewinnung befördert.

Weltweite Beispiele

Nicht weniger als 100 Projekte gibt es aktuell in Indien, in deren Rahmen intelligente Städte entstehen. Oder im japanischen Fujisawa, wo alle Haushaltsgeräte, Elektroautos und Gebäude über ein intelligentes Energiemanagementsystem vernetzt sind – die Stadt gilt als erste voll funktionsfähige Smart City. Oder in Masdar in den Vereinigten Arabischen Emiraten, wo bis 2030 eine CO2-neutrale Wissensstadt geschaffen werden soll. Buenos Aires kämpfte permanent mit Überflutungen, verursacht durch verstopfte Kanäle. Heute wird das Rohrsystem mittels Sensoren überwacht. Auf einer zentralen Instrumententafel kann alles beobachtet, Verstopfungen können rascher behoben werden. Sensoren werden auch bei den Müllwagen eingesetzt, um deren Position ständig verfolgen und sie effizienter einsetzen zu können. Positive Erfahrungen mit Smart-City-Technologien hat die südafrikanische Metropole Kapstadt gemacht. Polizei, Rettung und Feuerwehr werden zentral koordiniert und mit Echtzeitinformationen versorgt. Dadurch können alle viel schneller reagieren. In Karlsruhe gibt es Sensoren auf den Straßenlampen, um einen Überblick über Staus und Parkplätze zu bekommen, aber auch, um die Zahl der Passanten zu erfassen. Befinden sich weniger Menschen auf der Straße, wird das Licht gedimmt, sind es mehrere, wird die Beleuchtung hochgefahren, was letztlich Energie spart.

Kopenhagen hat mit seinen intelligenten Entwicklungsmaßnahmen die Führungsposition in der europäischen Smart-City-Bewegung eingenommen. Bis 2025 will Dänemarks Metropole die erste CO2-neutrale Hauptstadt sein. Amsterdam, Wien, Barcelona, Paris, Stockholm, London, Hamburg, Berlin und Helsinki komplettieren die Top 10 der „smartest cities“ in Europa.

Nun bietet „das Internet der Dinge“ die Möglichkeit, Daten und damit Wissen über Umwelt, Maschinen und Veränderungen zu erfassen. Das Sensornetzwerk erlaubt somit, Einflüsse aus Wirtschaft, städtischem Leben und Natur miteinander zu verknüpfen und dadurch zu neuen Erkenntnissen und Lösungen zu kommen. Moderne Messtechnik und innovative Anwendungen auf der Basis von Sensoren und Datenströmen bilden dadurch praktische Apps, die freie Parkplätze finden, steigende Wasserstände erkennen oder das Bügeleisen unterwegs ausschalten lassen.

Smart City Dornbirn

Das innovative Vorarlberger Netzwerk ThingsLogic bringt dieses neuartige Sensornetzwerk in die Region und schafft so der lokalen Wirtschaft einen effizienten Zugang zum „Internet of Things“. Bürger, Kommunen und Wirtschaft haben dadurch völlig neue Möglichkeiten: Statt zahlreichen Herausforderungen wie die Anschaffung teurer Hardware, aufwendige Wartung durch kurze Akku-Laufzeiten und Kosten durch laufende Mobilfunkverträge steht mit ThingsLogic der Nutzen im Vordergrund. Sogenannte Lora-Sensoren können jahrelang im Einsatz sein, sind extrem energieeffizient und verursachen im Betrieb keine laufenden Vertragsgebühren. Umwelt-, Wetter- und maschinenrelevante Daten können effizient genutzt werden. Schneehöhenmessung, Lawinensicherung, Maschinensensorik oder Tierortung auf einer Alpe sind typische Anwendungsfälle für das ThingsLogic-Netzwerk.

Die Stadt Dornbirn hat gemeinsam mit ThingsLogic einen Wettbewerb gestartet. Ziel des Wettbewerbs ist es, das Thema „Internet der Dinge“ durch konkrete Lösungsbeispiele den Bürgern zugänglich zu machen. 42 „Internet der Dinge“-Projekte wurden eingereicht. Konkrete Alltagssituationen waren die Ausgangspunkte für die eingereichten Lösungen: Büro- und Haustechnik erleichtern den persönlichen Alltag durch Sicherheit, Wartung und Optimierung; innovative Leitsysteme bringen Information genau im richtigen Moment auf das passende Display, aber auch Tierfreunde wissen über den Aufenthaltsort, die Aktivität und die Gesundheit ihrer haarigen Mitbewohner aktuell Bescheid. Ein erfolgreicher Umgang mit der Digitalisierung kann nur mit Fachwissen, Neugier und Bildung gelingen. Genau hier setzt die Stadt Dornbirn an: Die geplante Adaptierung der Postgarage für die Entwicklerszene bietet Raum für zeitgemäßes, angewandtes Fachwissen und die Entwicklung einer gelebten Fehler- und Gründerkultur.

Zweites Beispiel aus Vorarlberg ist das „Smart City Rheintal“. In diesem Forschungsprojekt der illwerke vkw zusammen mit Projektentwicklern, Bauträgern und Unternehmern geht es um zukunftsfähige Wohnkonzepte für das Rheintal. Lifte als Stromerzeuger, E-Mobilität und Car-Sharing, LED für die Straßenbeleuchtung, webbbasiertes Energiemanagement – all das soll Energie und Kosten sparen und gleichzeitig die Lebensqualität steigern. Es ist eines von 60 europaweiten Projekten.

Wunder Punkt

Datenschutz und Angreifbarkeit sind allerdings der wunde Punkt intelligenter Städte. Viele Systeme sind hochkomplex und zumindest theoretisch angreifbar – gar nicht zu reden von Fragen des Datenschutzes. So haben Hackerangriffe in der Vergangenheit bereits gezeigt, dass es eine kluge Entscheidung sein dürfte, verstärkt in die Forschung rund um IT-Sicherheit zu investieren. Beispiele, dass die Bedrohungen längst nicht mehr nur theoretisch sind, gibt es reichlich: Der Ausfall eines Fünftels des Stromnetzes von Kiew, die Sperrung von Fahrkartenautomaten in San Francisco, ein konzertierter Fehlalarm von über 150 Meldeanlagen des Sturmwarnsystems in Dallas – überall waren digitale Eindringlinge am Werk. Trotz aller technischer Innovationen, die in die Stadt integriert und dem Bürger quasi „von oben“ präsentiert werden, ist eine weitere Komponente nicht weniger wichtig: der Mensch. Smart Cities existieren nun mal nicht „an sich“, sondern erfordern „Smart People“, die smarte Städte in ihren Handlungen tagtäglich realisieren und aktualisieren müssen. Datenschützer sind jedenfalls alarmiert, andere Kritiker warnen vor den Gefahren eines großen Blackouts und Cyberangriffen.