Das müssen Sie zu Smart Cities wissen

Weltweit wandeln sich immer mehr Städte zu Smart Cities. Neue Lösungen sollen das Leben in der Stadt besser und nachhaltiger machen. Alles Wichtige zur intelligenten Stadt im Überblick. 

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Alles wird smart – nicht nur Uhren, Fernseher, Autos oder das Zuhause, sondern seit einiger Zeit auch Städte. Smarte Städte gelten als Antwort auf die aktuellen Herausforderungen der Urbanisierung. "Smart" oder "intelligent" bedeutet hier vor allem technologiegetrieben. Weltweit gibt es bereits mehrere Smart-City-Projekte, die durch den Einsatz digitaler Technologie das urbane Leben nachhaltiger und ökonomisch erfolgreicher gestalten wollen. Die "Smartness" einer Stadt zeigt sich dabei auch im Bereich der Mobilität. Denn: Ohne intelligente Mobilitätslösungen keine smarte Stadt. Unser Fragen +Antworten fasst die wichtigsten Informationen zu Smart Cities zusammen. 

Was sind Smart Cities?

Unter einer Smart City wird eine intelligente Stadt verstanden, "die mitdenkt, den Ressourcenverbrauch verringert und die Lebensqualität verbessert", wie Springer-Autor Schew-Ram Mehra im Kapitel Smart City (Seite 337f) des Buchs Stadtbauphysik erläutert. So werde der Begriff Smart City beziehungsweise intelligente Stadt zwar seit Ende der 1990er-Jahre verwendet, sei aber nicht eindeutig definiert. Der Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) sowie verbesserte städtische Lebensbedingungen würden jedoch die Kernschwerpunkte fast aller Smart-City-Ansätze bilden, so Mehra. Die Smart City versucht als ganzheitliches Konzept ganz unterschiedliche Probleme der Stadtentwicklung zu lösen und umfasst dabei die Bereiche Energie, Mobilität, städtische Immissionen, Klimaschutz und Lebensqualität in Verbindung mit der Nutzung von IKT.

Welche Voraussetzungen gibt es, damit Städten und Regionen die Transformation zu Smart Cities gelingt? 

Smart Cities leben in erster Linie von Daten. Um Städte effizienter, sozialer, grüner und technisch wirtschaftlich sowie infrastrukturell fortschrittlicher zu gestalten, ist eine flächendeckende Breitbandversorgung im (Mobil-/WLAN) Funk- und Festnetz fundamental, so Autor Mehra. Ein Kommunikationsnetz für die spezifischen Smart-City-Dienste muss vielfältige Anforderungen erfüllen. Es muss energieeffizient, daten- und ausfallsicher sein, eine gute Reichweite aufweisen und mit kostengünstigen Komponenten realisierbar sein. Eine geeignete Technologie ist LoRaWAN. 

"Die LoRaWAN-Technologie (engl.: Long-Range Wide-Area Technology) ist eine spezielle Ausprägung der LPWAN-Netzwerke (engl.: Low-Power WAN) aus der Welt des Internet of Things IoT", erklärt Springer-Autor Adolf J. Schwab im Kapitel Smart Grids (Seite 433) des Buchs Elektroenergiesysteme. In Deutschland wird die frei verfügbare, offene Netzwerk-Spezifikation LoRaWAN von der Deutschen Bahn genutzt, so Springer Autor Kurt Behnke im Kapitel Lizenzfreie Kommunikationstechniken (Seite 172) des Buchs Grundkurs Mobilfunk und Mobile Business. Beispielsweise werden Bahnhofsuhren über LoRa-Funk synchronisiert und Störungen gemeldet. LoRaWAN ermögliche große Reichweiten und einen äußerst energiesparenden Betrieb der Endgeräte (Sensoren).

Welche Vor- und Nachteile haben Smart Cities?

Smart Cities stehen vor einem fundamentalen Konflikt: "[…] [W]ährend der Effizienzgewinn durch Smart Cities die Freiheit und Lebensqualität der Bürger der Städte stärkt, entsteht durch die Sammlung und Auswertung von Daten die Gefahr, dass diese zur Überwachung der Bürger missbraucht werden und damit unsere freiheitlich geprägte Stadtgesellschaft gefährden", verdeutlicht es Springer-Autor Steffen Saebisch im Kapitel Freiheit in der Smart City (Seite 57 ff) des Buchs Smart City – Made in Germany. Diesen Zielkonflikt zwischen Effizienzgewinn und Freiheit gelte es zu lösen. Das sind die Vor- und Nachteile von Smart Cities im Überblick:

Smart Cities

Welche Rolle spielt der Mobilitätssektor für das Smart-City-Konzept?

Ein zentrales Element der Smart City ist die Smart Mobility. Diese soll mithilfe digitaler Technologien die sichere und effiziente Fortbewegung in einer Stadt oder Region unterstützen. Konkret heißt das: "Datenanalyse und digitale Vernetzung werden eingesetzt, um Verkehrsflüsse zu optimieren, den öffentlichen Verkehr zu verbessern und alternative Mobilitätsangebote zu fördern", heißt es im Buchkapitel Verkehrskonzepte in der Smart City (Seite 128). Autos bieten sich dabei als Datensammler an. Daher liegt ein "großer Fokus der Automobilhersteller [...] auf der Entwicklung von Anwendungen für Städte", schreibt Springer-Autor Marcel Engelmann im Kapitel Innovation und Trends in Automobilindustrie (Seite 97) des Buchs Innovationen in der Wirtschaft. Diese Anwendungen basierten meistens, wie die datenbasierte Mehrwertdienste, auch auf den Daten der Fahrzeugflotte des Herstellers. Besonders für Städte sei die Auswertung und Weiterverbreitung von Fahrzeugdaten interessant, da sie die Infrastruktur verwalten und pflegen müssen.

Beispiel für Smart-City-Anwendungen ist die intelligente Verkehrssteuerung. So lassen sich Ampeln je nach Verkehr anders schalten, um die durchschnittliche Fahrzeit innerhalb einer Stadt zu reduzieren. Zudem können Gefahrenstellen im Straßennetz durch die Fahrzeugsensoren erkannt werden und anschließend passende Maßnahmen zur Verbesserung der Verkehrssicherheit umgesetzt werden.

Das Ziel sind flächeneffiziente, lärmarme und umweltfreundliche Mobilitätsangebote, mit denen man flexibel, sauber und bedarfsgerecht ans Ziel kommt. Der Verkehrsfluss soll optimiert, Verkehrsstockungen verringert, die Sicherheit im Verkehr erhöht und die Verknüpfung von öffentlichen Verkehrsangeboten verbessert werden. Dazu gehört neben einer "klugen Ampelschaltung, ein intelligentes Parkleitsystem, autonome Fahrmöglichkeiten und die bessere Anbindung zwischen den Städten und den ländlichen Regionen", so Springer-Autor Markus Ferber im Kapitel Smart City – Sind Europas Städte smart? (Seite 8) des Buchs Die innovative Kommune.

Wo steht Deutschland im Bereich Smart City im Vergleich zu anderen Ländern?

Unter die Top 15 der smartesten Städte der Welt des Smart City Indexes des Beratungsunternehmens Roland Berger von 2019 hat es keine deutsche Stadt geschafft. Für das Ranking wurden weltweit 153 Städte analysiert. Die österreichische Hauptstadt Wien führt das Ranking an, gefolgt von London und der kanadischen Stadt St. Albert. Im Schnitt hätten jedoch vor allem asiatische Metropolen mit ihren Smart-City-Konzepten überzeugt. Von den deutschen Städten befindet sich nur Berlin im oberen Drittel des Rankings.

So haben zwar immer mehr Städte eine Smart-City-Strategie, allerdings gibt es Nachholbedarf bei der Umsetzung. Gründe dafür seien vor allem unklare Verantwortlichkeiten und die fehlende Koordination aller beteiligten Gruppen durch eine kompetente Stelle. Zudem zeige sich, dass auch die rechtlichen Rahmenbedingungen eine wichtige Rolle beim Erfolg einer Smart-City-Strategie spielen. 

Betracht man nur die deutschen Städte, wie es der Digitalverband Bitkom in seinem Smart City Index tut, dann landet München 2023 auf Platz 1, gefolgt von Hamburg und Köln. Berlin landet im Bitkom-Ranking auf Platz 24, kann sich aber in der Kategorie Mobilität den vierten Platz sichern. Ulm schafft es erstmals unter die Top 10, Trier sichert sich in der Kategorie Energie und Umwelt den Spitzenplatz. Im jüngsten Smart-City-Ranking der Unternehmensberatung Haselhorst Associates Consulting sehen die Top-3-Platzierungen exakt gleich aus: München schafft es ebenfalls auf Platz eins, knapp vor Hamburg und Köln. Heidelberg ist im Haselhorst-Ranking erstmals unter den Top 10. Laut Dr. Lucia Wright, Project Manager bei Haselhorst Associates Consulting und Herausgeberin des Rankings, zeige das Ranking, dass sich in den deutschen Städten etwas bewege. So habe sich die Anzahl der Städte, die bislang keinerlei strategische Ansätze für die Entwicklung zur Smart City ergriffen haben, stark reduziert. Die Ursache für den Aufwärtstrend sieht Wright vor allem in der verstärkten Datennutzung in den Städten. 

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Welche Projekte aus der Autobranche gibt es?

Die Hyundai Motor Group, zu der die Mobilitätsmarken Kia, Hyundai und Genesis gehören, hat auf dem World Cities Summit 2022 in Singapur das Mastermodell der "HMG Smart City" vorgestellt. Die Städte der Zukunft haben im HMG-Modell eine wabenförmige Grundstruktur und zwei Ebenen: eine auf den Menschen ausgerichtete oberirdische und eine funktionsorientierte unterirdische. Die gesamte Straßeninfrastruktur der Stadt befindet sich auf der unterirdischen Ebene.

Toyota und NTT wollen gemeinsam die "Smart City Platform" entwickeln, die als Basis für intelligente Städte in Japan und weltweit dienen soll. Im Jahr 2021 hat Toyota mit dem Bau der Woven City begonnen, einem lebenden Labor zur Entwicklung und Erprobung von vernetzten, autonomen Fahrzeugen und Technologien, die die Städte der Zukunft nachhaltiger und lebenswerter machen sollen.

Die Audi Urban Future Initiative ist eine 2010 gegründete Plattform, die nach Lösungen und nachhaltigen Konzepten für zukünftige Mobilität in urbanen Räumen sucht. Die Automobilzulieferer Bosch und Continental sind ebenfalls im Bereich der Smart-City-Lösungen aktiv.