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Eintauchen

Leben in der Smart City

Erprobung nachhaltiger Lösungskonzepte für eine zukunftsfähige Stadtentwicklung

Auf ihrem Weg zur „Smart City“ suchen Städte auf Basis von Digitaltechnik nach Lösungen für drängende Herausforderungen wie Umweltverschmutzung, Verkehrssteuerung und nachhaltige Energiewirtschaft. Punktuelle Erfolge sind sichtbar, systemübergreifende Lösungen noch zu entwickeln.

In den Metropolen wird es eng. Mehr als die Hälfte der Bevölkerung weltweit lebt laut den Vereinten Nationen in Ballungszentren. Tendenz steigend: Bis 2050 soll der Anteil auf 66 Prozent ansteigen. In Nordamerika (87%), Lateinamerika (84%) und Europa (78%) wohnen heute schon etwa vier von fünf Menschen in einer Stadt.

Die Digitalisierung bietet deutschen Städten die Chancen, die akuten Herausforderungen bei den Themen Umweltschutz, Verkehrs-planung und Ressourcenknappheit anzugehen.

Martin Börner, Deputy President bei Samsung Electronics GmbH

Die Probleme werden durch zunehmende Verdichtung sowie gesetzliche Vorgaben zur Erreichung der Klimaziele verstärkt und drängen zu sofortigem Handeln. „Die Digitalisierung bietet deutschen Städten Chancen, die akuten Herausforderungen bei den Themen Umweltschutz, Verkehrsplanung und Ressourcenknappheit anzugehen“, sagt Martin Börner, Deputy President Samsung Electronics GmbH und Mitglied des Bitkom-Präsidiums. Auch der Deutsche Städtetag sieht darin einen geeigneten Lösungsansatz und empfiehlt seinen 3400 Mitgliedsstädten, „die Digitalisierung und die damit einhergehenden fundamentalen Veränderungen der Stadtentwicklung, ihrer Kommunikationsprozesse und ihrer politisch-administrativen Steuerung in ihre Stadtentwicklungskonzepte einzubeziehen“. Dass eine strategische und konsequente Digitalisierung ein Mittel dafür ist, „um den großen Herausforderungen der Kommunen zu begegnen“, darauf macht nicht zuletzt die Beratungsgesellschaft PwC¹ in einer Studie zur Digitalisierung deutscher Städte aufmerksam.

Samsung beteiligt sich aus diesen Gründen als Projektpartner an dem Wettbewerb „Digitale Stadt“, den der Bitkom in Kooperation mit dem Deutschen Städte- und Gemeindebund gestartet hat. In der Gewinner-Stadt bauen die beteiligten Unternehmen ab 2018 digitale Infrastrukturen und Anwendungen in den Bereichen Mobilität, Energie, Gesundheit, öffentliche Verwaltung, Handel und Bildung auf. Die Initiative kommt zur rechten Zeit: Einer repräsentativen Bitkom-Umfrage² zufolge befürworten 71 Prozent der Bürger die digitale Stadtentwicklung, da sie davon überzeugt sind, dass digitale Technologien eine höhere Lebensqualität in Städten ermöglichen. In der Altersgruppe von 14 bis 29 Jahren sind es sogar 84 Prozent.

Starker Fokus auf isolierte Lösungen

Die Kommunen haben die Botschaft verstanden und wissen, dass ihnen neue digitale Technologien dabei helfen können, effizienter, moderner und nachhaltiger zu werden. Allerdings beschränken sich viele ihrer Anstrengungen auf isolierte Lösungen, kritisiert die PwC-Studie. Deutschlands Städte sind in einer Erprobungsphase, die wenig systematischen Charakter hat. Das hat mehrere Gründe. Häufig sind Budgets verplant, außerdem sind Stadtverwaltungen „veranlasst, besonnen zu handeln und sich nicht in technologische Pfadabhängigkeiten zu begeben, solange digitale Lösungsansätze oft noch unausgereift erscheinen“, sagt Dr. Chirine Etezadzadeh, Vorstandsvorsitzende des Bundesverbandes Smart City (BVSC) e.V. (s. Interview Seite 27). Dennoch stehe das Thema Smart City auf der Tagesordnung der meisten Stadtverwaltungen, die Etezadzadeh ermutigt, „Geschäftsmodelle zu entwickeln, welche die Umsetzung einzelner, sinnvoller Maßnahmen ermöglichen“ (s. dazu auch Kasten „Daegu wird die ‘smarteste Stadt’ in Korea“).

Die vier Säulen der Smart City

Beim Aufbau aller vier Säulen muss Sicherheit als zentrales Thema berücksichtigt werden. Das technische Fundament einer Smart City basiert auf:

  • Infrastruktur: Verkehrsleitsysteme werden intelligent und Leitungssysteme mit smarten Sensoren ausgestattet
  • Kommunikationsnetz: Vernetzung der Infrastrukturen
  • Cloud-Plattformen: Speicherung, Verwaltung, Analyse, Auswertung und Bereitstellung von Daten
  • Intelligente Services: Anwendungen für die Smart City

Potential von Smart Cities

  • Steigerung von Ressourceneffizienz und Wirtschaftlichkeit
  • Hoher Bürgerservice
  • Weniger Administrationsaufwand
  • Prozessbeschleunigung
  • Hohe Transparenz
  • Nachhaltigkeit
  • Echtzeitanalyse der aktuellen Verkehrssituation und intermodale, bedarfsgerechte Mobilität (s. Artikel Smart Mobility, Seite 10).

Digitalisierung mit emotionalen Erlebnissen verbinden

Derzeit nehmen vor allem asiatische Städte bei der Digitalisierung eine Vorreiterrolle ein. „Die größere Aufgeschlossenheit gegenüber technischen Innovationen, ein verspielter Umgang mit Technik, eine grundsätzlich enorme Entschlossenheit im Handeln und weniger – oder zumindest anderen – Restriktionen ausgesetzter Gestaltungswille lassen sich in Asiens Städten erkennen“, sagt Etezadzadeh. „Dies zeigt sich auch in den Produktportfolios und Produktkonzepten asiatischer Unternehmen, wie Samsung, denen es gelingt, ein weitreichendes Verständnis der Möglichkeiten der Digitalisierung mit begeisternden emotionalen Erlebnissen zu verbinden.”

Um die Entwicklung auch hierzulande voranzutreiben, stellt die EU Fördermittel bereit. Die Stadt München erhält beispielsweise mehrere Millionen Euro und baut damit im Stadtteil Neuaubing-Westkreuz in einem Altbauviertel und in Freiham auf der grünen Wiese eine Smart City auf. Zahlreiche Anwendungen auf Sharing-Basis und der gemeinschaftlichen Nutzung von Diensten und Gütern werden ebenso entwickelt wie Ideen zur Wiederverwertung von Ressourcen. Die Stadt ist auf der Suche nach innovativen Geschäftsmodellen und fördert die Entwicklung anwenderfreundlicher Dienstleistungen.

Auch der Branchenverband Bitkom motiviert Metropolen mit Projekten wie „Machen Sie Ihre Stadt digital“, Ideen für Smart Cities einzureichen. „Wir wollen zeigen, wie die Stadt der Zukunft aussehen könnte – auf Basis moderner Telekommunikations-Infrastruktur und durch innovative Lösungen in den Bereichen Energie, Verkehr, Verwaltung, Gesundheit, Bildung, Handel, Sicherheit und Gesellschaft“, sagt Martin Börner.

Wir wollen zeigen, wie die Stadt der Zukunft aussehen könnte – auf Basis moderner Telekommunikations-Infrastruktur und durch innovative Lösungen in den Bereichen Energie, Verkehr, Verwaltung, Gesundheit, Bildung, Handel, Sicherheit und Gesellschaft.

Martin Börner, Deputy President bei Samsung Electronics GmbH

So werden deutsche Städte digitaler

Vorreiter bei der Digitalisierung sind laut PwC-Ranking3 die Städte Köln, Hamburg und München. Eines der am weitesten entwickelten Digitalisierungsprojekte ist der Hafen smartPORT in Hamburg, in welchem Container vollautomatisch verladen werden. Inzwischen hat die Stadt auch Projekte u.a. für intelligente Verkehrssysteme, smarte Energieversorgungssysteme und digitale Bildungs- und Kulturangebote in der Planung.

In Köln wurde die Neusser Straße zur „Klimastraße“ erkoren, in der die Smart City auf kleinstem Raum erprobt wird. Ein Schwerpunkt ist die Energieeffizienz. Mit modernen, umweltfreundlichen Techniken wird eigener Strom erzeugt und ins Netz eingespeist. Allein durch die Umrüstung der Beleuchtung in den Geschäften und auf der Straße auf LEDs konnte der Energieverbrauch um 66 Prozent reduziert werden. Berlin will mit 40 Projekten rund um Müllentsorgung, Energiemanagement und Wasserversorgung zur Smart City werden. Ein besonderes Projekt ist die Abfallentsorgung am Potsdamer Platz. Mit einer Spezialanlage für Speisereste aus den Restaurants und Cafés am Platz wird den organischen Abfällen Wasser entzogen, wodurch sich ihr Volumen um zwei Drittel reduziert. Anschließend kommen sie in eine Biogasanlage und erzeugen Strom. Eines der bisher umfassendsten deutschen Smart-City-Projekte ist die Telekom-City Friedrichshafen, wo von 2007 bis 2015 Smart-City-Anwendungen in Verwaltung, Verkehr und dem vernetzten Zuhause erprobt wurden. Auf Basis eines Breitband-Glasfasernetzes hat der Netzbetreiber die Digitalisierung der Stadt beschleunigt. Die Bürger konnten schon zu einem frühen Zeitpunkt Anwendungen wie digitale Telemedizin, Smartmeter (intelligenter Stromzähler), E-Learning oder digitale Verwaltung sowie Kindergarten (Anmeldung online) testen.

Der Einsatz von Produkten wie Smartphones und hochwertigen Smart Signage-Displays von Samsung motiviert die Bürger zur Teilnahme an Smart-City-Projekten. Denn das Smartphone entwickelt sich immer mehr in Richtung einer Informations- und Steuerungszentrale für smarte Anwendungen, während intelligente, großwandige Displays im Straßenbild die jeweiligen Fortschritte einzelner Smart-City-Projekte illustrieren. Sie können den Menschen das gute Gefühl geben, einen persönlichen Beitrag für eine smarte Stadtentwicklung geleistet zu haben.

Daegu wird die „smarteste Stadt” in Korea

Das Internet der Dinge (IoT) bietet die Voraussetzung für zahlreiche Anwendungen in einer Smart City. In der südkoreanischen Stadt Daegu entsteht derzeit die wohl smarteste Stadt des Landes unter Mitwirkung von Samsung. Die koreanische Regierung hat die 300 Kilometer südlich von Seoul gelegene Stadt Daegu für ein Pilotprojekt für eine stadtweite Nutzung des Internet of Things ausgewählt. Samsung Electronics baut zusammen mit Netzbetreibern und Start-ups eine hochmoderne IoT-Infrastruktur für erneuerbare Energien, Cloud-Plattformen und Big Data-Analytics auf. Die Bandbreite der zu entwickelnden Anwendungen reicht vom Gesundheitswesen und medizinischen Leistungen bis hin zu autonom fahrenden Autos und elektrischen Fahrzeugen. Um die Entwicklung zu fördern, wurde die Pilotstadt zu einer Zone definiert, die von IoT-Regulierungen frei ist.

Der Blick aufs Ganze

Die Anzahl der Projekte nimmt seit Jahren zu. Sie befassen sich mit nahezu allen Themen einer Stadt. Schwerpunkte liegen in den Bereichen Verwaltung (siehe Artikel Wenn der Bauantrag "smart" wird), Mobilität (siehe Artikel Smart und mobil), Verkehrssteuerung, Sicherheit, Gesundheit und Energie. Mit ihrem Engagement befinden sich Deutschlands Städte auf dem besten Weg, „smarter“ zu werden, auch wenn viele Projekte noch Solitäre sind. Mit dem kontinuierlichen Ausbau der Infrastruktur und dem Aufbau von Cloud-basierten Plattformen werden nützliche technische Grundlagen für weitere Entwicklungen geschaffen. Die Herausforderung der Städte wird darin liegen, die unterschiedlichsten Projekte sinnvoll miteinander zu verknüpfen und Smart City als ganzheitliches Projekt zu beleben.

Bürger wünschen sich digitale Lösungen für Städte

78 % Internetanschluss mit Gigabit-Geschwindigkeit in jedem Haushalt

79 % Kostenloses WLAN überall in der Stadt

77 % App für alle städtischen Verkehrsmittel für die beste Route mit einem Ticket

91 % Parkplatzleitsystem, das freie Stellplätze individuell ausweist

94 % Intelligente Verkehrssteuerung, um Staus zu vermeiden

Quelle: bitkom Research ”Digitale Stadt”, Mehr Informationen


Das machen andere europäische Städte

Weltweit entstehen immer mehr Smart Cities. Eine kleine Auswahl an europäischen Projekten¹ zeigt, wie vielseitig die Möglichkeiten sind.

Liverpool: Echtzeit Verkehrs- und ÖPNV-Infos, Auslastung von Parkplätzen in App, Car-Sharing-Möglichkeiten, Energieeffizienz-App für ein intelligentes Stromnetz (Smart Grid), Apps statt gedruckte Informationen für Stadt- und Fahrpläne sowie für Tourinsteninformationen.

Santander: Sensor-Netzwerk meldet freie Parkplätze oder leere Mülltonnen. Laternen schalten sich automatisch ab, wenn niemand vorbeiläuft. App für Parkgebühren (auch zum Nachzahlen); Parkdaten werden automatisch weitergeleitet.

Stockholm: Smartes Verkehrsmanagement reduziert Fahrtzeiten um 50% und Emissionen um 20%.

Wien: Im „virtuellen Amt“ können mehr als 220 Amtswege online erledigt werden. Umsetzung einer umfassenden Smart-City-Strategie seit 2014.

Kopenhagen: Ziel: Bis 2025 CO₂-neutrale Stadt zu werden, Umrüstung von Fahrrädern auf E-Bikes; ausgeklügeltes System für Radfahrer in der Stadt, 80 Prozent Heizwärme wird aus wiederverwerteter Wärme bezogen, der Rest aus der Müllverbrennung, aus Biomasse und erneuerbaren Quellen; Abfallwirtschaft: Nur 2 Prozent des Mülls landen auf Müllkippen, davon wird der Großteil recyclet.

Amsterdam: Projekte werden auf der Smart-City-Plattform ASC (gleichrangige öffentlich-private Partnerschaft zwischen sieben Akteuren) entwickelt. Schwerpunkte: Energiewende und „open connectivity“.


Interview

Nachhaltiges Handeln für den dauerhaften Erhalt einer Stadt: Wo und wie Verwaltungen ansetzen können, um „smart“ zu werden, erklärt Dr. Chirine Etezadzadeh, Vorstandsvorsitzende des Bundesverbandes Smart City e.V. (BVSC), im Interview.

Frau Etezadzadeh, wo sehen Sie die wichtigsten Ansatzpunkte der Digitaltechnik zur Lösung der Probleme von Städten im Bereich Mobilität, Klimaschutz und Verwaltung?

Dr. Chirine Etezadzadeh: Der Klimaschutz stellt für Städte eine zentrale Aufgabe dar. Ubiquitär eingebettete Sensorik wird die Kommunen dazu befähigen, Immissionswerte zu monitoren, und damit die Voraussetzung schaffen, Emissionen z.B. aus dem Mobilitätssektor, zu regulieren. Im Mobilitätssektor werden intelligente Verkehrssysteme Verkehrsträger mit der Verkehrsinfrastruktur vernetzen. So können Menschen und Güter effizienter, sicherer und umweltgerechter mobil bleiben und transportiert werden. Autonome emissionsfreie Fahrzeuge werden unsere individuelle Mobilität sichern und vielerorts durch eine geteilte Nutzung Platz und Ressourcen sparen sowie Unfälle und Immissionen vermeiden.

Urbane IT-Plattformen werden verschiedene Infrastrukturbereiche miteinander vernetzen und dadurch weitere Synergien und Optimierungen realisieren. Stadtverwaltungen sollten die Digitalisierung dazu nutzen, administrative Aufgaben der Bürger zu vereinfachen, Partizipationsprozesse zu ermöglichen sowie zugänglicher, transparenter und effizienter zu werden.

Was muss eine Stadt/Kommune über die Erprobung von einzelnen Pilotprojekten hinaus tun, um eine Smart City zu werden?

C.E.: Wesentlich ist, dass Verwaltung und Bewohner gemeinsam erarbeiten, in welche Richtung sich die Stadt entwickeln soll. Um smart zu werden, müssen sie ihre drängendsten Probleme identifizieren und diese dann zielorientiert und visionär angehen. Wenn Innovationen existierende Probleme sinnvoll lösen und erlebbaren Nutzen stiften, werden sie in der Regel dankend angenommen. Städte müssen auch die Sicherheit thematisieren und in Kooperation mit der Industrie zur Entwicklung von resilienten (wiederstandsfähigen) Lösungen beitragen. Neben dem politischen Willen zur Veränderung benötigt eine Stadt vor allem Führungspersönlichkeiten, die die Stadtentwicklung gegen alle Widerstände in die gewünschte Richtung treiben. Um zukünftig handlungsfähig zu bleiben, müssen sich viele Stadtverwaltungen strukturell, organisatorisch und prozessual anpassen.

Warum ist Resilienz, also die Fähigkeit, Krisen zu bewältigen, für die Nachhaltigkeit eine „notwendige Bedingung“ wie Sie das auf der Plattform des BVSC e.V. formulieren?

C.E.: Die Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit unserer Städte erfordert, dass wir resiliente Produkte, Systeme und Prozesse gestalten, also eine Art Immunsystem für unsere Kommune schaffen, welches uns gegen potentiell widrige Ereignisse und die Ergebnisse der Abnutzung schützt. Hierin liegt eine große und zentrale Herausforderung für Lösungsanbieter. Gefragt ist eine resiliente Produktgestaltung für das Zusammenspiel der städtischen Produkte, Systeme und Prozesse ohne Schnittstellenverluste. Der Bundesverband Smart City e.V. und das SmartCity.institute tragen diese Botschaft aktiv in die Gesellschaft, die Entwicklungsabteilungen sowie in die Forschung und Lehre.

Zur Person

Dr. Chirine Etezadzadeh

Dr. Chirine Etezadzadeh (Volkswirtin) leitet das SmartCity.institute (Ludwigsburg, Stuttgart, Köln) sowie SmartCityNews.global (the global smart city knowledge base) und ist Vorstandsvorsitzende des Bundesverbandes Smart City (BVSC) e.V. Während ihres Werdegangs arbeitete sie für einen großen deutschen Automobilhersteller, einen führenden amerikanischen Automobilzulieferer sowie als Unternehmensberaterin in der Energiewirtschaft. Seit dem Sommersemester 2014 hält Dr. Etezadzadeh Vorlesungen zum Thema „Produktentwicklung für Smart Cities“ an der Technischen Hochschule Köln. Ihr Essential „Smart City – Stadt der Zukunft?“ ist im Herbst 2015 in deutscher und englischer Sprache im Springer Verlag erschienen.

Quellen
  • ”Deutschlands Städte werden digital”. Studie von PwC und der Universität Bonn. Grundlage: Befragung von 200 Kommunen
  • bitkom Research, Befragungsbasis n=1005
  • Quellen: bitkom, Bundesamt für Bauwesen