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Technologie unterstützt Städte Smart Cities fordern Verwaltungen

Autor / Redakteur: Lisa Arrowsmith * / Margit Kuther

Mehr als 50 Prozent der Weltbevölkerung leben in Stadtgebieten. Bis 2050 soll der Anteil auf über 70 Prozent ansteigen. Durch ihren größeren Anteil an der Wirtschaft werden sie immer wichtiger für fortdauerndes Wachstum.Für die Stadtverwaltungen entstehen Herausforderungen, bei deren Umsetzung die Technologie Hilfestellung leisten kann.

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Mit dem Wachstum der Weltbevölkerung geht ein stetiger Anstieg des öffentlichen Verkehrsnetzes, der Energieversorgung oder des Straßennetzes einher. Stadtverwaltungen müssen den Bürgern die Services möglichst effizient anbieten.
Mit dem Wachstum der Weltbevölkerung geht ein stetiger Anstieg des öffentlichen Verkehrsnetzes, der Energieversorgung oder des Straßennetzes einher. Stadtverwaltungen müssen den Bürgern die Services möglichst effizient anbieten.
(Bild: Rainer Sturm, pixelio.de)

Smart Cities lassen sich auf viele Arten definieren, angefangen bei Aufrüstungsplanung bis zu wirtschaftlichen Reformen. Der Ansatz von IHS Technology ist technologieorientiert: Die Smart City erprobt die Integration von ITK-Lösungen (Informationstechnik und Telekommunikation) über drei oder mehr Funktionsbereiche (Mobilität & Transport; Energie & Nachhaltigkeit; Infrastruktur; Governance bzw. Sicherheit) oder hat sie bereits umgesetzt, um die Effizienz zu verbessern, das Aufgabenspektrum zu verwalten oder die Lebensqualität der Bürger zu erhöhen. Ende 2013 erfüllten etwa 21 Smart Cities diese strenge IHS-Definition; bis Ende 2025 sollten es 88 Smart Cities sein.

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Treiber für Smart Cities ist die zunehmende Verstädterung

Nach Aussagen der United Nations leben seit 2007 mehr als 50 Prozent der Weltbevölkerung in Stadtgebieten; dieser Anteil soll bis 2050 auf über 70 Prozent ansteigen. Damit einher geht eine unvermeidbare Belastung bei Dienstleistungen wie öffentliches Verkehrsnetz, Energieversorgung oder Straßennetz. Stadtverwaltungen müssen den Bürgern die Services möglichst effizient anbieten, wobei die Technologie zur Umsetzung einen wertvollen Beitrag liefern kann.

Stadtgebiete spielen eine immer wichtigere Rolle für die Wirtschaftssysteme, in denen sie sich befinden. Durch ihren größeren Anteil an der Wirtschaft spielen sie eine entscheidende Rolle für deren fortdauerndes Wachstum. Zugleich bedeutet das spezielle Herausforderungen: So ist die Überlastung eine unvermeidbare Nebenerscheinung der Verstädterung. Indem sie die Beförderung von Waren, Dienstleistungen und Menschen behindert, schadet sie der Wirtschaftsleistung. Dem können „intelligente“ Lösungen entgegenwirken.

Selbst auferlegte Initiativen für mehr Energieeffizienz

Viele Städte müssen selbst auferlegte oder von der Regierung gesteckte Energieziele erreichen: China will seinen Energieverbrauch im Jahr 2014 um über 3,9 Prozent senken. Der Staat New York möchte eine 80-prozentige Reduktion der Treibgasemissionen bis 2050 erreichen, basierend auf den Werten von 1990. Zusätzlich zum „20-20-20“-Ziel der EU will London bis 2020 die Kohlendioxidemission um 40 Prozent des Wertes von 1990 senken.

Weil 80 Prozent der Kohlendioxidemissionen von bestehenden Gebäuden ausgehen, sollen Nachrüstungsprojekte für Wohn- und Geschäftsgebäude die Energieeffizienz steigern. Weitere Initiativen konzentrieren sich auf den Einsatz von energieeffizienteren Transportlösungen einschließlich der Einführung einer Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge, kohlenstoffarmer Hybrid-Busse und Energieeffizienzmaßnahmen für die London Underground.

Mit der wachsenden Weltbevölkerung steigt die Nachfrage nach endlichen Ressourcen wie Erdöl und Wasser. Städte können nur eingeschränkt Wasser gewinnen, speichern und an die Einwohner verteilen. Oft sind ihre Wassernetzwerke veraltet und erleiden erhebliche Verluste durch Leckagen. Hier können Sensoren wichtige Information liefern, beispielsweise zum Wasserstand in den Speichern oder zur Vorhersage des Bedarfs, und damit eine entsprechende Planung ermöglichen. Zudem tragen Sensoren zum effizienteren Wasserverbrauch bei, etwa bei der Bewässerung von Parkanlagen, oder in Wasserhähnen mit Lichtschranken.

Wie Städte Unternehmen anlocken können

Natürlich hat das regulatorische Umfeld einer speziellen Region oder eines Landes (z. B. die Höhe der Körperschaftssteuer) großen Einfluss auf die Entscheidung, ob sich ein Unternehmen in einer Stadt niederlässt und Investitionen tätigt und talentierte Mitarbeiter mitbringt. Dennoch können auch Verbesserungen im Rahmen von Smart-City-Initiativen die Anziehungskraft steigern. Beispielsweise führen weniger Verkehrsstaus und ein besseres öffentliches Transportsystem zu kürzeren Reisezeiten der Bürger. Solche Programme erhöhen letztendlich den Wert der Stadt selbst, und verbessern die Lebensqualität ihrer Bürger.

Viele Länder oder Bezirke haben bereits Pläne für eine Smart City entwickelt oder arbeiten daran, und wetteifern um Gelder für ihre vorgeschlagenen Projekte. Lohnenswert ist in diesem Zusammenhang ein Blick auf die dadurch geschaffenen Beschäftigungschancen und deren Wert für die Kommunen.

Als Folge der globalen Finanzkrise von 2007 müssen viele gut entwickelte Industrienationen ihre öffentlichen Ausgaben senken – und Kommunen sparen. Dieser Kostendruck hat positive und negative Folgen. In manchen Fällen sind weniger Investitionsmittel für die Förderung von Smart-City-Projekten vorhanden. Dennoch gibt es Möglichkeiten, mit Smart-City-Projekten langfristige Einsparungen bei Effizienz und Kosten zu erzielen. Beispielsweise verschlingt die Straßenbeleuchtung bis zu 40 Prozent des Energiebudgets einer Kommune. Durch die Umstellung auf LED-Technologie lässt sich dies um 60 Prozent reduzieren, und im Zuge einer Vernetzung amortisiert sich die Investition bereits in nur sechs Jahren.

Wie sich Cities zu einer Smart City entwickeln können

Je nach Projektziel können die Anwendungen einer Smart City deutlich variieren:

  • Smart Ticketing: Der Einsatz von Smart Cards als einziges Zahlungsmittel über ein multi-modales Transportsystem.
  • Smart Parking: Sensoren im Asphalt informieren im Internet oder über Mobile-Apps über verfügbare Parkplätze.
  • Intelligente Verkehrssysteme: Integrierte Kameras und Sensoren beobachten den Verkehrsfluss und lösen Staus auf.
  • Smart Grid: Moderne Kommunikationstools, Elektronik und Analysen ermöglichen eine präzisere Steuerung, Verwaltung und Automatisierung des Netzes, z.B. Einsatz einer AMI (Advanced Metering Infrastructure).
  • Umweltsensoren: Sie sammeln Information zu Luftqualität und Verschmutzung und übertragen die Werte über ein Netzwerk an ein Back-End-System.
  • Bewässerungsmanagement: Feuchtigkeitssensoren in der Erde informieren, wann eine Bewässerung notwendig ist.
  • Intelligente Straßenbeleuchtung: Vernetzte Straßenbeleuchtungen lassen sich per Fernzugriff steuern. Mittels Sensoren erfassen sie Bewegungen oder Umgebungslicht, und funktionieren so autonomer.
  • Smart Buildings: Mithilfe von Sensoren und Aktoren werden alltägliche Funktionen automatisiert, um Energieverbrauch und Betriebskosten zu senken.
  • Abfallwirtschaft: Sensoren informieren über Abfallmengen in Abfalleimern, um effizientere Routen für die Müllabfuhr aufzustellen.
  • Mobile Berichterstattung: Über Mobilanwendungen auf Smartphones können Bürger ihre zuständige Stadtverwaltung einfacher kontaktieren.
  • Zusammengelegte Informationsplattformen: In vielen Kommunen sind verschiedene Abteilungen für die Pflege von Webseiten verantwortlich, die über kommunale Dienstleistungen informieren. Eine einzige öffentliche Plattform vereinfacht das Handling und verstärkt die Beziehung zwischen Stadt und Bürgern.
  • Integrierte Videoüberwachung: Im Stadtgebiet montierte Videoüberwachungskameras senden Inhalte an eine gemeinsame IT-Plattform, auf die mehrere Verwaltungsabteilungen zugreifen können.
  • Vorhersagen: Moderne Analysetools unterstützen bei der Vorhersage sicherheitsrelevanter Veranstaltungen; durch die Nutzung einer Kombination aus bestehenden und neuen Daten lassen sich Trends und Muster definieren, um die Sicherheit der Stadt zu verbessern.

Herausforderungen, denen sich Smart Cities stellen müssen

Zweifelsohne birgt die Umsetzung von Smart Cities Herausforderungen. Etwa die Umorganisation von Städteverwaltungen, so dass sich räumlich getrennte Abteilungen besser abstimmen können. Des Weiteren die Definition eines Langzeitgeschäftsmodells aus Varianten wie Private-Public-Partnership (PPP) und alternativer Modelle wie Build-Operate-Transfer (BOT), Build-Operate-Comply (BOC) und Municipal-Owned-Deployment (MOD).

Auch der Return on Investment ist genau einzuschätzen. Die Umsetzung von intelligenten Technologien kann je nach Aufgabe zu unterschiedlichen Ergebnissen führen, z. B. weniger Kosten oder Energieverbrauch, oder mehr Nachhaltigkeit oder besseres Wirtschaftsergebnis. Für eine langfristige Rentabilität von Smart-City-Initiativen sind nicht nur die Möglichkeiten zur Generierung direkter Einnahmen, sondern auch der ROI „im breiteren Sinn“ zu betrachten. Denn manche der Vorteile sind schwer fassbar, können aber das Lebensgefühl der Bürger steigern, einem Wegzug entgegenwirken und letztlich so die Steuereinnahmen der Kommune erhalten.

Diese immateriellen Vorteile erhöhen wiederum die Wettbewerbsfähigkeit der Stadt, indem sie talentierte Leute und dadurch Unternehmen und Geschäfte als Arbeitgeber anziehen. Smart Cities bieten Chancen über eine breite Wertschöpfungskette. Kommunen können Mehrwerte schaffen, von Kostenreduktion bis zur höheren Lebensqualität der Bürger. Dieser Trend hat Schnittstellen zu vielen Unternehmen, etwa Anbieter von Hard- und Software, Systemintegratoren, etc.

* Lisa Arrowsmith ist Associate Director Connectivity, Smart Homes, Smart Cities bei IHS Technology

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