Smart-City-Lösungen: 4 sinnvolle Einsatzfelder in Kommunen

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Von Mobilität und Logistik über Wasserversorgung und -entsorgung bis hin zur Energieeffizienz und Ressourcenschonung – wir beleuchten verschiedene städtische Einsatzfelder, in denen Smart-City-Lösungen besonders viel bewegen können.

Inhalt

Mobilität und Logistik als Einsatzfelder für Smart-City-Lösungen

Parksuchverkehr vermeiden

Bürgern, Arbeitnehmern und Besuchern zu erleichtern, sich in einer Stadt zu bewegen, sei es zu Fuß, mit dem Fahrrad, dem Auto oder den öffentlichen Verkehrsmitteln, sollte eines der Smart-City-Ziele sein. Es gilt den Parksuchverkehr und Staus zu vermeiden, die verschiedenen Verkehrsmittel zu integrieren und die Sicherheit auf den Straßen zu erhöhen.

In der Smart City erfassen Sensoren verfügbare Parkmöglichkeiten, die Autofahrer entweder über digitale Schilder entlang der Straße oder über mobile Apps sehen. Die aktive Einbindung der App-Daten von Autofahrern optimiert Wegstrecken, indem man z.B. Verkehrsströme besser verteilt und Ampeln vorausschauend steuert.

Für mehr Energieeffizienz und Sicherheit kommen Straßenlampen zum Einsatz, die automatisch heller werden, wenn ein Fahrzeug oder eine Person sich nähert.

Umstieg auf ÖPNV fördern

Um die umweltfreundliche Mobilität zu fördern, gewähren intelligente Ampelsteuerungen den Fahrzeugen des ÖPNV längere Grünphasen. Aktive, per App angebotene Informationen über aktuelle Mobilitätsalternativen des öffentlichen Nahverkehrs bei Staus fördern die Bereitschaft zum Umsteigen vom Auto auf Bus und Bahn. Werden dazu auch noch die Tarifinformationen der kommunalen Verkehrsbetriebe und der städtischen Parkhäuserbetriebsgesellschaft mit Rechenmodellen zu den Autokosten verknüpft und in einem Vergleich dargestellt, sieht der Bürger unmittelbar, welches Verkehrsmittel ihn am schnellsten preisgünstig ans Ziel bringt.

Warentransport in Personenzügen

Noch existieren in den Kommunen die Leistungen im Bereich der Personenbeförderung und der Logistik getrennt voneinander. Busse und Bahnen transportieren Menschen von A nach B, Lkws und Kastenwagen Waren, Pakete und Briefe vom Auslieferungslager bzw. dem Verteilzentrum zum Empfänger. Das erzeugt ein hohes Verkehrsaufkommen und ist auf Dauer gesehen nicht einmal dann sinnvoll, wenn Logistikleistungen auf der letzten Meile mit Elektrotransportern erbracht werden. Die Kapazitäten der Innenstädte zur Aufnahme von Fahrzeugen sind bekanntlich begrenzt.

Beispiel Schweizerischen Bundesbahnen (SBB)

In den Smart Citys kommt es daher darauf an, Verkehr und Transport zu koordinieren. Deren Geschäftsbereich Company Mail, Transport & Logistik (CTL) lässt seine Transporte durch SBB-Personenzüge durchführen. Dadurch können die Sendungen sehr schnell, zuverlässig, kostengünstig, pünktlich und vor allem auch umweltfreundlicher zugestellt werden als mit eigenen Transportmitteln auf der Straße.

CTL betreibt an verschiedenen Bahnhöfen der Schweiz sogenannte Mobilitätshubs. Eintreffende Sendungen werden dort sortiert, weiterversendet oder für die Endzustellung bereitgestellt. Diese Logistiklösung ist das „Geheimnis“ der sehr kurzen Transportfristen. Tausende Sendungen werden täglich durch dieses System geschleust, die bisher mit der Lösung gemachten Erfahrungen sind gut.


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Versorgung und Entsorgung

Wasserversorgung

Die Wasserwirtschaft der Zukunft arbeitet wirtschaftlich, energieeffizient und ressourcenschonend. Vernetzte Systeme tragen dazu bei, Energie besser zu nutzen, Wasserverluste zu vermeiden und den Ressourcenverbrauch zu minimieren, bei der Wassergewinnung wie beim Einsatz von Betriebsmitteln.

Die zentralen Komponenten sind neben Automatisierungs- und Antriebstechnik spezifische Softwarelösungen. Sie unterstützen die Versorgungsunternehmen dabei, die für die Wasserwirtschaft relevanten Daten zu erzeugen, zur Verfügung zu stellen und eine faktenbasierte Datenanalyse zu betreiben.

Die intelligente Verknüpfung von Daten aus unterschiedlichen Quellen, z.B. von Sensoren, Wasserverbrauchzählern oder Wetterdiensten, schafft neue Möglichkeiten, die begrenzte Ressource Wasser in Industrie, Landwirtschaft oder im kommunalen Bereich effizienter zu nutzen und somit die Nachhaltigkeit zu fördern.

Abwasserentsorgung und -behandlung sind geeignete Einsatzfelder für Smart-City-Lösungen

In der Smart City steuern vernetzte Systeme das Kanalsystem und die Abwasserbehandlung. Eine gleichmäßigere Auslastung der Kläranlagen wird möglich, indem man z.B. Abwasserströme regelt. Das spart Energiekosten und verhindert die bei Anlagenüberlastung oft unumgänglichen Abschläge von ungereinigten Abwässern in natürliche Gewässer.

Sensoren in den Abwasserrohren sind darauf ausgerichtet, gefährliche Substanzen, die ein Risiko für den Kläranlagenbetrieb darstellen, zu detektieren. Bei rechtzeitigem Erkennen einer solchen Fehleinleitung sind Gegenmaßnahmen möglich, bevor die schädlichen Stoffe ins Klärwerk gelangen.

Ein steuerbares Kanalnetz kann zum Bestandteil der Starkregenvorsorge in urbanen Räumen werden. Dazu integriert man Regelelemente, um überstaugefährdete Sammler zeitweise von den höher liegenden Sammlerzuflüssen „abhängen“ zu können. Die extremen Niederschlagsmengen werden in den verschiedenen Zuflüssen zurückgehalten. So strömen sie nicht innerhalb kürzester Zeit zum Sammler, wo sie aufgrund der großen Wassermenge und der hohen Fließgeschwindigkeit im Rohr selbst sowie in den umgebenden Zuflüssen und möglicherweise auch im Straßenraum (durch Austritt aus dem Sammler) erheblichen Schaden verursachen können.

Abfallwirtschaft

Die „Digitalisierung“ der Abfallbehälter verspricht, die Hausmüllabfuhr zu optimieren. Weil die Tonnen nun ihren Füllstand melden sowie ferner auch die Tatsache, dass sie tatsächlich am Straßenrand zur Leerung bereitstehen, vermeidet man überflüssige Fahrten.

Die Software, die zu diesem System gehört, „plant“ dazu die genaue Abfuhrroute nach den tatsächlichen Bedarfen. Umgekehrt ordert man eine zusätzliche Tour ordert, wenn z.B. die an zentralen Plätzen im Ort aufgestellten Wertstoffcontainer Überfüllung melden. Neben den Behältern abgestelltes Altglas und Verunreinigungen, ein Bild, das heute oft wochenlang zu sehen ist, würde dann der Vergangenheit angehören.

Energieeffizienz

Experimentierraum Stadt

Bei der Entwicklung von Kommunen ist immer auch die Energieeffizienz mit zu betrachten. Alle Planungen, sei es im Verkehrsbereich, in den Versorgungs- und Entsorgungsinfrastrukturen oder im baulichen Sektor, müssen daraufhin ausgerichtet sein, die jeweilige Aufgabe so zu erfüllen, dass Energie sparsam eingesetzt wird. Anders lassen sich die Ziele zum Schutz des Klimas kaum erreichen.

Denn gerade Städte sind wesentliche Verursacher und zugleich massiv Betroffene des Klimawandels. Auf sie entfallen 80 % der von Menschen verursachten Treibhausgasemissionen und 75 % des Energie- und Ressourcenbedarfs. Die räumliche Nähe von Versorgern und Verbrauchern bietet aber eine gute Voraussetzungen für die Umsetzung integrativer Konzepte, die auf eine möglichst hohe Energieeffizienz abzielen. Den Städten kommt damit eine wichtige Rolle als Experimentierraum für neue Technologien im Rahmen der Entwicklung von Smart Citys zu.

Laut Forschungsverbund Erneuerbare Energien (FVEE), der als Kooperation außeruniversitärer Forschungsinstitute in Deutschland neue Technologien zur Nutzung erneuerbarer Energiequellen erforscht und entwickelt, kennzeichnen diese Faktoren energieeffiziente Kommunen:

  • systemisches Vorgehen und optimierte, konsistente Lösungen in der Kommune bei der Umsetzung der Energiewende
  • Nutzung von Synergieeffekten an den Schnittstellen des kommunalen Energiesystems zu Gebäuden, Wasserversorgung, Abwasser- und Abfallentsorgung, Informationstechnologien, Mobilität, Stadtentwicklung usw.
  • hohe Versorgungssicherheit und nachhaltige Energieversorgung in der Kommune
  • Wertschöpfung und Arbeitsplätze vor Ort statt Kaufkraftabfluss durch Energieimport

Einsatzfelder für Smart-City-Lösungen in Kommunen: Beispiele

  • Smarte Gebäudeautomationssysteme

Sie passen Heizungs- und Klimaanlagen sowie die Beleuchtung automatisch an das Niveau der Auslastung an. Auf diese Weise stellen sie sicher, dass Energie nicht unnötig verbraucht wird. Muster im Betrieb der Gebäude und im Nutzerverhalten werden erkannt, und basierend darauf wird die Steuerung der Anlagen entsprechend vollautomatisch optimiert.

Bei der Beheizung oder Kühlung etwa erfassen Sensoren nicht nur die Temperaturen in den Räumen, sondern ermitteln auch die Zahl der Nutzer und den Kohlendioxidanteil in der Raumluft. Halten sich viele Menschen in einem Raum auf, wird die gewünschte Raumtemperatur eher erreicht als bei Teilbelegung. Daher drosselt die automatische Steuerung die Wärmezufuhr schon früh und regelt die Leistung der Belüftungsanlage hoch, um mehr Frischluft bereitzustellen.

Gerade in großen Gebäuden lässt sich durch eine solche „vorausschauende“ und feinfühlige Steuerung der Gebäudetechnik der Energieverbrauch spürbar senken.

  • Hybride Stadtspeicher

Ein Kernelement der Energiewende ist die Dezentralisierung der Elektrizitätsversorgung. Dazu erzeugt man Strom möglichst nahe am Ort des Verbrauchs. In der Stadt werden Fotovoltaikanlagen auf den Dächern der vielen Häuser zum Kraftwerk, und Strom liefern auch Mini-Blockheizkraftwerke (BHKW) in den Kellern.

Doch wohin mit der Energie, wenn die Abnahmemenge geringer ist als die erzeugte Menge? Und, umgekehrt: Wie deckt man einen unerwarteten Mehrbedarf, ohne dass hierfür Großkraftwerke in Bereitschaft gehalten werden müssen? Die Lösung ist der sogenannte hybride Stadtspeicher. An seiner Entwicklung und Erprobung arbeitet das im nordrhein-westfälischen Oberhausen ansässige Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT).
Ziele sind die Integration erneuerbarer Energien durch zentrale und dezentrale elektrische Speicher sowie die Einbindung von dezentralen Erzeugern und Lasten, welche man durch zusätzliche thermische Speicher erschließt.

Umwelt- und Ressourcenschonung

Auswirkungen baulicher Planungen schon vor Baubeginn sichtbar

Dem Wohnungs- und Gewerbebau sowie dem Bau von Straßen opfern wir in Deutschland Jahr für Jahr große Flächen des Naturraums. Mit fortschrittlichen Planungstools lassen sich entscheidungsrelevante Daten aus vielen Bereichen kommunalen Handelns zusammenführen und visualisieren, sodass die Auswirkungen baulicher Vorhaben sowie naturschonende Alternativen zur jeweiligen Planung sehr schnell offenkundig werden. Damit lässt sich der Flächenverbrauch reduzieren.

Planung befasst sich also nicht mehr allein mit Flächenbedarfen, sondern nimmt übergeordnete Ziele wie Klimaschutz oder Lebensqualität mit in den Blick.

Durch Reparaturbörsen in Kreisläufen wirtschaften

Die informatorische Vernetzung in der Stadt von morgen bietet auch die Chance, die Abfallmengen zu reduzieren. Denn: Immer noch werden zu viele Güter weit vor dem Ende ihrer theoretischen Gebrauchsdauer weggeworfen, nur weil sie einen (kleinen) Defekt haben. Die Neubeschaffung erscheint wirtschaftlicher als die Instandsetzung.

Reparaturbörsen, in denen sich die Besitzer solcher Geräte und Reparaturdienstleister einfach und schnell zusammenfinden, unterstützen den Ausstieg aus der Wegwerfgesellschaft. Eine entsprechende Kommunikationsplattform zeigt daher einen Weg auf, wie das defekte Gerät ohne große persönliche Umstände für seinen Besitzer abgegeben werden kann.

Autor: Wolfram Markus (Chefredakteur des kommunalen Fachmagazins „der gemeinderat“ (www.treffpunkt-kommune.de) und Herausgeber des Handbuchs „Verwaltungsmanagement & Kommunalpolitik“)


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