Wie Städte und Gemeinden smart werden

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Wenn durch die Entwicklung der Smart City die Ressourceneffizienz optimiert, die Lebensqualität erhöht, die lokale Wirtschaft besser gefördert, der Zugang zu öffentlichen Dienstleistungen erleichtert und mehr gesellschaftliche Teilhabe ermöglicht werden, kann die intelligente Stadt kein Thema nur für Metropolen sein. Auch mittlere und kleine Städte sowie Gemeinden sollten sich vornehmen, smart zu werden.

Doch wie werden Städte und Gemeinden so smart, dass sie die vor ihnen liegenden Herausforderungen leichter und effizienter bewältigen können und ihren Bürgern sowie der Wirtschaft größtmöglichen Nutzen bieten? Was kennzeichnet überhaupt eine Smart City?

Inhalt

Was ist eine Smart City?

Vernetzung von Geräten, Verknüpfung von Informationen

Für den Begriff „Smart City“ gibt es viele Definitionen. Sie weichen teils erheblich voneinander ab. Dennoch werden verschiedene Elemente besonders häufig genannt, sie machen den Kern der „Smartness“ aus. Im Wesentlichen soll mit der umfassenden Einführung digitaler Technologien in die Infrastruktur und die Daseinsvorsorge von Kommunen erreicht werden, dass entscheidungsrelevante Informationen in großer Zahl erhoben und vernetzt werden.

Die Digitalisierung der Städte und Gemeinden betrifft zum einen das sogenannte Internet der Dinge (Internet of Things, IoT). In diesem überwachen und steuern sich Anlagen und Maschinen nach vordefinierten Regeln selbst (z.B. Gebäudetechnik, Straßenbeleuchtung, Kanalnetz, Anlagen der Energieerzeugung und -versorgung).

Zum anderen geht es darum, mit gezieltem Schürfen nach in den Kommunen sowieso vorliegenden Informationen und der strukturierten Bereitstellung z.B. von vielschichtigen Sozial- oder Finanzdaten die Verantwortlichen in Politik und Verwaltung der Kommune in die Lage zu versetzen, Entscheidungen mit höherer Wirksamkeit bei gleichzeitig möglichst wirtschaftlichem Mitteleinsatz zu treffen.

Gemeinsame Infrastruktur von menschlichen Aspekten und Technik

Städte Gemeinden smart
Handlungsfelder für smarte Städte und Gemeinden (Quelle: Bitkom)

In der Smart City verschmelzen in gewissem Sinne menschliche Aspekte und Technik und bilden eine gemeinsame Infrastruktur. Das Versprechen der Befürworter der Smart-City-Entwicklung heißt größere „städtische Intelligenz“:

  • Intelligente Transportsysteme sollen mehr Nutzer in kürzerer Zeit von A nach B bringen;
  • intelligente Gebäude gehen mit Energie sparsam um;
  • ein intelligentes Gesundheitswesen optimiert den Weg von der Aufnahme über die Diagnose bis hin zur medizinischen Behandlung von Patienten und steigert gleichzeitig die Qualität der erbrachten Leistungen;
  • intelligentes Regieren ebnet den Bürgern den Weg zu Informationen und macht es für sie einfacher, Entscheidungsprozesse ihrer Stadt mitzugestalten.

In einer Smart City werden moderne Technologien aus den Bereichen Energie, Mobilität, Stadtplanung, Verwaltung und Kommunikation so miteinander vernetzt, dass sich die Lebensqualität erhöht und ein Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit der Stadt geleistet wird.

Digitalisierung führt jedoch nicht automatisch zu besserem Verwaltungshandeln, zu einer leistungsfähigeren Infrastruktur oder höherer Energieeffizienz. Und es ist nicht allein der technische Aspekt der Smart City, der die lokale Wirtschaft stärkt, Innovation fördert, Bildung verbessert oder Inklusion erleichtert, Teilhabe und demokratische Partizipation unterstützt und damit die Kommunen attraktiver und lebenswerter macht. Digitalisierung und Vernetzung sind vielmehr nur die Vehikel auf dem Weg zur „intelligenten“ Stadt.

Open Data und Internet der Dinge

Open Data: Digitalisierung von Gesellschaft und Wirtschaft

Ohne Daten keine Smart City. Der freie Zugang zu Daten („Open Data“, offene Daten) und ihre breite Nutzung bilden eine wichtige Säule für die Digitalisierung von Gesellschaft und Wirtschaft. Daten sind dann offen, wenn sie durch jedermann und für jegliche Zwecke genutzt, weiterverarbeitet und weiterverbreitet werden können.

Open Data in Politik und Wirtschaft sowie der freie Fluss von Daten in Behörden und Unternehmen fördern die Entwicklung in allen Bereichen der Digitalisierung. Auf ihrer Basis entstehen Innovationen, Unternehmen entwickeln neue Geschäftsfelder, und es lassen sich kommunale Services einfacher und wirtschaftlicher anbieten. Probleme und Möglichkeiten werden leichter zu identifizieren sein, und es finden sich mehr intelligente Lösungen für die Herausforderungen der zukunftsfähigen nachhaltigen Stadt.

Beispiele

  • Unfallkarten
    Veröffentlichen Behörden spezifische Daten über Auto- oder Fahrradunfälle in einer Stadt, können Bürger und Organisationen Unfallschwerpunkte identifizieren, Ursachen für die Unfallhäufung dort analysieren und Maßnahmen vorschlagen bzw. ergreifen, die das Unfallrisiko senken.
    Allein schon die Visualisierung der kritischen Bereiche im Straßenraum bedeutet einen Gewinn an Sicherheit. Denn in Kenntnis der Unfallschwerpunkte werden die Verkehrsteilnehmer sich dort umsichtiger bewegen.
  • Mängelmelder
    Städte Gemeinden smart Mängelmelder
    App „Mängelmelder“ (Screenshot: WEKA-Redaktion)

    Melde-Apps wie z.B. „Mark-a-spot“ (www.markaspot.de) oder der verbreitete „Mängelmelder“ (www.maengelmelder.de) basieren als Plattformen zum Melden von Infrastrukturproblemen auf dem Open-Data-Prinzip. Sie nutzen frei verfügbare Geodaten der Kommunen, um Karten zu erstellen, auf denen dann Bürger mit ihrem Smartphone entdeckte Mängel in ihrer Kommune auf einer öffentlichen Plattform mit genauer Ortsangabe und Foto melden können. Über den Mängelmelder kann die jeweils angesprochene Stadt- oder Gemeindeverwaltung auch Rückmeldung zum Status der Mängelbeseitigung geben. Jeder Nutzer der App kann die Meldung und Rückmeldung lesen, was sinnvoll ist, um Doppelmeldungen weitgehend zu vermeiden.

  • Potenzialkataster
    Die zur Ermittlung etwa der Grundsteuersätze oder des Versiegelungsgrads im bebauten Bereich erforderlichen Basisdaten Grundstücksgrößen, Bebauungsformen, Größe Dachflächen und Anteil versiegelter Bodenflächen werden häufig durch Befliegung gewonnen. Sie lassen sich weit über den ursprünglich gedachten Zweck hinaus nutzen mit einem Gewinn gleichermaßen für Bürger, Wirtschaft und die nachhaltige Stadtentwicklung.
    Mit spezifischen, grundstücksbezogenen Informationen über die Größe, Ausrichtung und Neigung von Dächern kann z.B. ein kommunales Solarpotenzialkataster aufgebaut werden, das Bürgern und Unternehmen Auskunft darüber gibt, ob die Errichtung einer Fotovoltaik- oder Solarthermieanlage auf dem Wohnhaus bzw. dem Firmengebäude wirtschaftlich sinnvoll ist.
    Banken gewinnen zusätzliche Informationen, mit denen sich die Verwertbarkeit von zum Verkauf angebotenen Immobilien beurteilen lässt, und Solartechnikfirmen können zielgerichteter für ihre Leistungen werben, wenn sie wissen, in welchen Stadtquartieren es besonders viele solargeeignete Dächer gibt.

Internet der Dinge

Betriebszustand der Stadt

Das Internet der Dinge, oder Internet of Things (IoT), ist ein integraler Bestandteil der Smart City und überhaupt die Voraussetzung, Kommunen intelligenter zu machen. In einem IoT-Netzwerk sammeln mit Sensoren und Aktoren ausgestattete Geräte Informationen über den Betriebszustand der Stadt. Beispiele sind Verkehrsflüsse und Abgasemissionen entlang der Hauptverkehrsadern, der Status der Straßenbeleuchtung bis hinunter auf die Ebene einzelner Lampen, die Belastung des Abwassersystems während eines Starkregens, der Befüllungsgrad der Trinkwasserspeicher, die Zahl der an einem Bahnsteig auf die S-Bahn wartenden Fahrgäste.

Die gesammelten Daten werden in entsprechenden Managementsystemen automatisiert ausgewertet, bei Bedarf löst das System, ebenfalls automatisiert, Steuerungsbefehle und Meldungen aus für die

  • Abwasserweichen, die nun Teile des Kanalnetzes zeitweise aufstauen, um Überflutungen zu vermeiden;
  • Straßenbeleuchtung, die nur noch dort mit hoher Leistung arbeitet, wo viel Verkehr herrscht;
  • ÖPNV-Betriebsleitstelle, die auf ein unvorhergesehenes extrem hohes Fahrgastaufkommen mit der Bereitstellung von Entlastungszügen reagieren kann.

Bis dahin werden die Fahrgäste per automatischer Durchsage aufgefordert, sich möglichst gleichmäßig entlang des Bahnsteigs zu verteilen, damit die Kapazität aller Waggons ausgenutzt werden kann und das Einsteigen schneller vonstattengeht.

Muster aufdecken

Echtzeitinformationen für das schnelle Reagieren auf bestimmte Ereignisse oder Entwicklungen bilden den einen Wert der im IoT-Netzwerk gesammelten Daten. Darüber hinaus lassen sie sich auch tief analysieren, um Muster zu erkennen. Das ermöglicht z.B. Vorhersagen über die Auslastung der Straßen oder des öffentlichen Nahverkehrs und eine darauf basierende bessere Verkehrsplanung.

Bei der Trinkwasserversorgung mit ihrem jährlich im Sommer wiederkehrenden Knappheitsproblem können miteinander verschnittene Daten über Rohwasserdargebot, Wasserbedarf und Speicherkapazität wichtige Entscheidungsgrundlagen liefern: zum einen für die Planung neuer Wassergewinnungsanlagen, zum anderen für die gezielte Aufklärung der Bevölkerung im Hinblick auf den bedachten Umgang mit Trinkwasser.

Genauso hilft die Kenntnis von Mustern, bessere Vorhersagemodelle zu entwickeln, sodass die automatische Steuerung der städtischen Infrastruktur optimiert werden kann.

Die Datenanalyse verwendet fortgeschrittene Methoden wie maschinelles Lernen (ML) und statistische Analyse. Mit vernetzten ML-Tools lassen sich in der Entwicklung der Smart City immer mehr Prozesse automatisieren, z.B. die Wasserverteilung über das Rohrleitungsnetz anpassen oder Staus ohne Eingriffe der Polizei vermeiden, um nur zwei Anwendungsbereiche der künstlichen Intelligenz in der Stadt der Zukunft zu nennen.

Einsatzfelder für Smart-City-Lösungen

  • Mobilität und Logistik
  • Versorgung und Entsorgung
  • Energieeffizienz
  • Umwelt- und Ressourcenschonung
  • Wirtschaftliche Attraktivität
  • Bürgerfreundliche Verwaltung
  • Lebensqualität für Bewohner
  • Sicherheit

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


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