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Über dieses Buch

Das Buch, das Smart Cities einfach, aber nicht vereinfachend erklärt. Erfahren Sie alles, was Sie über die Licht- und Schattenseiten smarter Entwicklungen wissen müssen und wie eine positive Transformation gelingen kann. Führende deutsche Unternehmen, Verbände, Vereine, Universitäten, Forschungseinrichtungen, Stiftungen, NGO, Startups und Experten sowie Vertreter der Bundes-, Landes- und Kommunalverwaltung erklären qualifiziert, wo wir stehen und was uns bevorsteht.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einführungskapitel: Blisscity® – die Stadt der Glücklichen

Chirine Etezadzadeh

Governance

Frontmatter

Kapitel 2. Baden-Württemberg auf dem Weg zur digitalen Leitregion

Die Digitalisierung ist für Politik und Verwaltung eine enorme Herausforderung. Sie sind nicht nur zuständig, eigene Prozesse und Leistungen zu digitalisieren, sondern auch gefordert, die für die Digitalisierung notwendige Infrastruktur wie Gigabit-Netze oder das Bildungssystem weiterzuentwickeln und Impulse für die Wirtschaft zu setzen. Die Landesregierung Baden-Württemberg hat sich vorgenommen, den laufenden und noch anstehenden Wandel proaktiv mitzugestalten. Dafür hat sie nicht nur klare Zuständigkeiten geschaffen und eine Konsolidierung der eigenen IT vorangetrieben, sondern eine ressortübergreifende Digitalisierungsstrategie aufgesetzt, welche vor allem Kommunen und die Bürgerschaft ins Zentrum rückt.

Stefan Krebs, Benedikt Paulowitsch

Kapitel 3. Ein Steuermann für jedes Rathaus

Digitalisierung muss in den Gemeinden, Städten und Landkreisen als Chance und Gestaltungsaufgabe begriffen werden. Dazu müssen Verwaltungsmitarbeitende entsprechend befähigt werden. Es bedarf eines breit angelegten Qualifizierungsprogramms zum Aufbau der in der Verwaltung erforderlichen Digitalisierungskompetenzen. In Baden-Württemberg haben Gemeindetag, Städtetag und Landkreistag unter dem Dach der Digitalakademie@bw des Landes deshalb das Qualifizierungsprogramm „Kommunale Digitallotsen“ ins Leben gerufen. Das Programm wird im Rahmen der Digitalisierungsstrategie des Landes Baden-Württemberg digital@bw gefördert. Das Erfolgsmodell könnte beispielgebend für ganz Deutschland sein.

Ilona Benz, Franz-Reinhard Habbel

Kapitel 4. Ludwigsburg – Von der Planstadt zur sozio-digitalen Zukunftsstadt

Seit 2004 richtet Ludwigsburg das Verwaltungshandeln an Zielen der Nachhaltigkeit aus und erhielt 2014 den Deutschen Nachhaltigkeitspreis für Städte mittlerer Größe. Diese Auszeichnung motiviert und verpflichtet Politik und Verwaltung, aber auch Wirtschaft und Gesellschaft, die Stadtentwicklung generationengerecht auszurichten. Aus diesem Kontext heraus erkannte die Verwaltung, dass die evolutionäre Entwicklung von Technologie, hin zu mehr Digitalisierung, einen revolutionären Einfluss auf den Lebens- und Wirtschaftsraum Ludwigsburg haben wird. Prozesse und Projekte werden im Folgenden beschrieben.

Werner Spec, Andrea Bräuning

Kapitel 5. Interview: Good Governance in einer Smart City

Petra Roth, Chirine Etezadzadeh

Kapitel 6. Freiheit in der Smart City

Smart Cities wirken sich positiv auf die ökonomischen, ökologischen und sozialen Aspekte des städtischen Lebens aus. Sie sind daher eine nachhaltige Antwort auf die Herausforderungen des weltweiten Urbanisierungstrends. Doch gleichzeitig birgt die Sammlung und Auswertung von Daten in der Smart City auch Gefahren für den Schutz individueller Freiheitsrechte. Der Artikel zeigt Möglichkeiten auf, wie der Konflikt zwischen Effizienzgewinnen und Freiheitsverlusten gelöst werden kann und wie alle Bürgerinnen und Bürger von den Vorteilen einer Smart City profitieren können.

Steffen Saebisch

Kapitel 7. E-Government aus Sicht einer kreisfreien Stadt

Der Artikel beschäftigt sich mit E-Government aus Sicht der kreisfreien bayerischen Stadt Kempten (Allgäu) mit 70.000 Einwohnern. Ausgehend von den wesentlichen Handlungsanreizen, warum E-Government überhaupt ein Thema ist, beschreibt der Beitrag die Ausgangsbedingungen und Herausforderungen, die mit dem Thema aus Sicht einer Kommunalverwaltung verknüpft sind. Darauf aufbauend werden die Digitalisierungsziele und die Strategie, wie diese erreicht werden sollen, erläutert. Beschrieben werden unter anderem die Bedeutung von Verwaltungsportalen, von Bürgerkonten sowie das Onlinezugangsgesetz (OZG). Neben dem Kernthema der digitalen Behördengänge umfasst der Artikel auch einen Ausblick auf die Rolle der Kommunalverwaltung in intelligenten und vernetzten Smart Cities beziehungsweise Smart Regions.

Markus Bereiter

Kapitel 8. Online-Zugangsgesetz und Bürgerservice-Portal

Gesetzliche Anforderungen und zunehmende Erwartungen von Bürgern und Unternehmen an eine serviceorientierte Verwaltung haben den Handlungsdruck bei den Kommunen im Bereich eGovernment spürbar erhöht. Lösungen, wie das Bürgerservice-Portal bieten hier eine Lösung und ermöglichen es der Verwaltung, ihre Digitalisierung gezielt voranzutreiben. Praxisorientierte Lösungen mit echtem Mehrwert für Kommunen und Bürger bzw. Wirtschaft stehen dabei im Vordergrund.

Clemens Krüger

Kapitel 9. Digitale Identitäten – Herausforderungen im E-Government

Die Digitalisierung der Verwaltung bringt für Behörden, Bürger und Unternehmen einen großen Effizienzgewinn. Doch bei der Verwendung von Online-Diensten einer Behörde muss sichergestellt sein, dass der Nutzer tatsächlich der ist, der er vorgibt zu sein. Zur Repräsentation der physischen Identität des Nutzers wird daher eine digitale Identität erstellt. Deren Verlässlichkeit hängt von den Registrierungs- und Authentisierungsmitteln ab, mit denen sich der Nutzer im Webportal anmeldet. Eine ideale Lösung im E-Government muss dafür zahlreiche Anforderungen auf Behörden- und Nutzerseite erfüllen.

Gregor Boeckeler, Alina Hasecker

Smart Community

Frontmatter

Kapitel 10. Eine Frage der Perspektive: Zusammenleben lässt sich nur gemeinsam gestalten

Die Kirchen und ihre Wohlfahrtsverbände sind nicht nur wichtige Anlaufstellen für viele Menschen, sie sind auch zivilgesellschaftliche Akteure, die sich in die Entwicklung der städtischen Quartiere einmischen und diese mit gestalten. Dabei zeigen unterschiedliche Beispiele der Quartiersarbeit, welche Chancen sich für unser Zusammenleben ergeben, wenn es gelingt, selbstbestimmte Teilhabe zu realisieren. Diese Strukturen sind aber auf eine gute Vernetzung mit anderen Akteuren und Unterstützung durch Politik und Verwaltung angewiesen, wenn sie dem Zusammenleben nachhaltig dienen sollen.

Peter Neher

Kapitel 11. Interview: In Gemeinschaft glücklich leben lernen

Lars Graß, Chirine Etezadzadeh

Kapitel 12. KulturLeben Berlin – Eine Organisation zur Ermöglichung von kultureller und sozialer Teilhabe für Menschen mit geringen Einkünften

KulturLeben Berlin – Schlüssel zur Kultur e.V. ist ein gemeinnütziger Verein, der es sich zur Aufgabe gemacht hat, sozial benachteiligten Menschen in Berlin den Zugang zu kulturellen Angeboten zu erleichtern. Durch die persönliche Vermittlung kostenloser Veranstaltungen ermöglicht der Verein seinen Nutzern gesellschaftliche Teilhabe und leistet einen Beitrag zu ihrem geistigen und sozialen Wohlergehen. KulturLeben Berlin kooperiert eng mit Partnern der Wohlfahrtspflege und kann bestehende soziale Unterstützungsangebote wirkungsvoll ergänzen.

Angela Meyenburg

Kapitel 13. Auf digitalem Weg zu mehr lokaler Gemeinschaft – das Nachbarschaftsnetzwerk nebenan.de

Nachbarschaften zu beleben und den sozialen Zusammenhalt in Quartieren zu fördern, sind die Ziele der Nachbarschaftsplattform nebenan.de und der nebenan.de Stiftung. In diesem Kapitel wird beleuchtet, welches Potenzial in der „digitalen Nachbarschaft“ für lokale Akteure sowie Städte und Kommunen liegt. Es wird herausgestellt, inwieweit nebenan.de die Quartiersarbeit bereichern und zur Stärkung des bürgerschaftlichen Engagements beitragen kann. Am Beispiel des Modellprojekts mit dem Fachbereich Senioren der Stadt Hannover wird erläutert, wie auch ältere Bürgerinnen und Bürger in die digitale Nachbarschaft integriert werden und von den positiven Effekten der Digitalisierung profitieren können.

Hannah-Ruth Kappes, Michael Vollmann

Kapitel 14. Von der Beteiligung zur „Citizen Innovation“

Bürgerbeteiligung ist ein breit erprobtes Grundelement der Stadtentwicklung. In einer „Smart City“ sind aber neue Wege der Partizipation gefragt, die auf aktuelle Herausforderungen und Trends reagieren – das Ermöglichen des Selbermachens von Stadt, das Erproben radikal neuer digitaler Möglichkeiten und ein grundlegender Wechsel der Haltung: Beteiligung ist nicht „Mitreden lassen“, sondern gemeinsames Innovieren.

Julian Petrin

Kapitel 15. Interview: Tiere in der Stadt

Herbert Lohner, Chirine Etezadzadeh

Kunst

Frontmatter

Kapitel 16. NO NO NO – Kuratorisches Statement zur Urbanen Kunst und der Konzeption einer Smart City

Der Aufsatz widmet sich der Frage, wie sich mit der technologischen Entwicklung des Digitalen aus der Sicht der öffentlichen Kunst umgehen lässt. Das Initiativprojekt Stadtkuratorin Hamburg, das aktuell ein KünstlerInnen-Programm zur Digitalität entwickelt, wird kurz vorgestellt und Begriffe des Öffentlichen geklärt. An die kritische Einschätzung einer Smart City als Mittlerin für Top-Down-Entscheidungswege schließt sich ein künstlerisches Beispiel an, das Entscheidungswege und ihre Spielräume zu öffnen vermag, ohne vordergründig zu politisieren.

Dirck Möllmann

Kapitel 17. Interview: Kunst und Kultur für die HafenCity Hamburg. Aus einer Vision wird gelebte Realität

Ellen Blumenstein, Chirine Etezadzadeh

Bildung

Frontmatter

Kapitel 18. Von der Smart City zur Learning City

Bildung ist ein kritischer Erfolgsfaktor für Smart Cities. Das Potenzial innovativer Technologien wird sich nur da nachhaltig entfalten, wo die Menschen mit der digitalen Transformation ihrer Stadt Schritt halten – und sie bestenfalls mitgestalten können. Schule allein wird die dafür erforderlichen Kompetenzen nicht vermitteln können. Eine Smart City sollte immer auch Learning City sein, in der sich die unterschiedlichen Akteure vor Ort – Schulen, Hochschulen, Kultureinrichtungen, Bibliotheken, Unternehmen und Vereine – zu einem regionalen Ökosystem für Lernen und Innovation vernetzen.

Julia André

Kapitel 19. Die Bildungscloud – smarte Bildung für ein smartes Deutschland

Deutschland steht in den nächsten Jahren vor immensen Herausforderungen. Die digitale Transformation fordert Gesellschaften weltweit heraus, sich neu zu erfinden. Wem dies zuerst gelingt, wird einen Wettbewerbsvorteil haben und die wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Standards einer neuen Ära setzen. Bildung ist dabei der Schlüssel zum Verständnis der neuen Technologien und ihrer sinnvollen Nutzung. Gleichzeitig stehen heute erstmals Technologien bereit, die es uns ermöglichen, Bildung in noch ungekannter Weise zu bereitzustellen und zu verbreiten. Die Bildungscloud ist ein Beitrag für eine hochmoderne vernetzte Bildungsinfrastruktur in Deutschland.

Christoph Meinel

Gesundheit

Frontmatter

Kapitel 20. Mit eHealth und Telemedizin auf dem Weg zum digitalen Gesundheitswesen

Deutschland hat im Vergleich zu anderen Industrienationen noch einen großen Nachholbedarf bei der Digitalisierung des Gesundheitswesens. Aktuell ist viel Bewegung in diesem Bereich zu sehen, v.a. bei der Liberalisierung der ausschließlichen Fernbehandlung. Weitere Beispiele sind die Fernüberwachung von Herzinsuffizienzpatienten, telemedizinische Neurokonsile und das digitale Rezept. Viele Fragen der konkreten Umsetzung sind noch ungeklärt, viele Ängste ob der Datensicherheit und der Verdrängung von Tätigkeitsfeldern bestehen. Daher ist eine unabhängige, wissenschaftliche Begleitung der weiteren Entwicklung notwendig. Um nicht – wie bislang – in Deutschland eine Verhinderungsdiskussion zur digitalen Gesundheit zu führen, sondern eine inhaltsgetriebene, offene Nutzenanalyse zu gewährleisten, bedarf es der Objektivierung durch neutrale Kompetenzzentren.

Florian Burg, Oliver G. Opitz, Sarah Ganz, Armin Pscherer

Kapitel 21. Digitalisierung am Universitätsklinikum Freiburg

Die Digitalisierung ist ein Schlüsselfaktor für die Weiterentwicklung der Qualitätsmedizin. Die Erschließung der verfügbaren Datenquellen ist von größtem Interesse für die medizinische Forschung und Patientenversorgung. Am Beispiel des Uniklinikums Freiburg wird dargestellt, wie sich das Krankenhausinformationssystem, die datengetriebene Forschung und die Vernetzung zwischen Klinik, niedergelassenen Ärzten und Patienten unter Berücksichtigung des Rechtsrahmens aktuell entwickeln und sich damit neue Perspektiven für eine personalisierte Medizin und die Partizipation der Patienten eröffnen.

Michael Kraus

Kapitel 22. Interview: Stress and the City – Welche Auswirkungen hat das Stadtleben auf unsere Psyche?

Mazda Adli, Chirine Etezadzadeh

Lebensmittel

Frontmatter

Kapitel 23. Interview: Die Zukunft im Blick – Wie die REWE Group den urbanen Wandel gestaltet

Daniela Büchel, Chirine Etezadzadeh

Kapitel 24. Der Ernährungsrat Köln und Umgebung

Der Kölner Ernährungsrat wurde als Erster in Deutschland gegründet, ein breites Bündnis von Akteuren des lokalen Ernährungssystems, darunter Gastronomen, Landwirte, Vereine, Kommunalpolitik und die Stadtverwaltung. Thematisch beschäftigt sich das Netzwerk mit Themen, in denen die Kommune Kompetenzen hat: Vermarktung regionaler Lebensmittel, Kantinen, urbane Gärten und Schulbildung. So wurde das Projekt „Essbare Städte“ gestartet und eine Ernährungsstrategie erarbeitet. Das Beispiel ermutigte über 30 Städte und Regionen im deutschsprachigen Raum, ebenfalls einen Ernährungsrat zu initiieren.

Valentin Thurn

Kapitel 25. foodsharing! Retten – Vernetzen – Bilden

Foodsharing ist eine 2012 in Deutschland entstandene Initiative gegen Lebensmittelverschwendung. Überproduzierte und nicht gewollte Lebensmittel werden vor der Tonne gerettet und unentgeltlich verteilt. Durch über 200.000 registrierte Nutzer und über 40.000 freiwillige Foodsaver ist die Initiative mittlerweile zu einer internationalen Bewegung geworden. Neben dem aktiven Lebensmittelretten versteht sich foodsharing auch als eine bildungspolitische Bewegung, die sich den nachhaltigen Umwelt- und Konsumzielen der Vereinten Nationen verpflichtet fühlt. Die globalen Zusammenhänge im Blick sorgt das Wirken der Freiwilligen lokal für Vernetzung, Integration, Gemeinschafts- und Gesellschaftsbildung.

David Jans

Kapitel 26. Wir stellen vor: Rettet das Huhn e.V.

„Rettet das Huhn“ wurde Ende 2007 auf Initiative von Katja Tiepelmann zunächst als nichteingetragener Verein gegründet, nachdem sie überlegt hatte, wie man den damals 3000 Hennen in einer Legebatterie in der Nähe ihres Wohnortes helfen und die Tiere vor der Entsorgung im Geflügelschlachthof bewahren könnte.

Stefanie Laab

Kapitel 27. IPGarten – der erste Onlinegarten der Welt mit echter Ernte

Ein junges Start-up hat eine innovative Geschäftsidee entwickelt, die für Gesprächsstoff sorgt. Über das Smartphone soll es jedem ermöglicht werden, den eigenen Gemüsegarten fernzusteuern und gleichzeitig eine sozialverträgliche und ökologische Landwirtschaft zu fördern. IPGarten baut die dafür nötige „digitale Brücke“ zwischen Stadt und Land. Urbanes und ländliches Leben können so wieder näher zusammenrücken. Städter sollen den Sinn einer ökosozialen Landwirtschaft verstehen und wertschätzen lernen. Behauptet sich das IPGarten-Konzept auf dem Markt, könnte es die Landwirtschaft verändern.

Boris Thiemig

Stadtbegrünung

Frontmatter

Kapitel 28. Integrierte Stadtentwicklung braucht lebendiges Grün

Der anhaltende Trend zur Urbanisierung erhöht den Druck auf die Freiräume. Die Funktionen der urbanen grünen Infrastruktur reichen von der Wirkung zur Stadtklimatologie und zum Hochwasserschutz über soziale Aspekte bis zu ihrer ökologischen Bedeutung als Lebensräume. Das Stadtgrün steht in Deutschland verstärkt auf der politischen Agenda. Höhepunkt war 2017 das „Weißbuch Stadtgrün“ der Bundesregierung mit zehn konkreten Handlungsfeldern. Ziel ist ein Bewusstseinswandel für den Wert von Grün, dazu braucht es die Sensibilisierung der Öffentlichkeit wie der Entscheider in Kommunen und Investitionen in Anlage und Pflege.

Peter Menke

Kapitel 29. Stadtbegrünung in Frankfurt am Main – ein Statement von Rosemarie Heilig, Stadträtin und Umweltdezernentin

Auf manche Rekorde würde man gerne verzichten. 2018 war Frankfurt am Main die heißeste Stadt Deutschlands. An mehr als 100 Tagen stieg die Temperatur über 25 °C, an 42 Tagen sogar über 30 °C, von April bis November fiel kaum ein Tropfen Regen. Die Dürre machte schmerzlich bewusst, wie sehr der Klimawandel auch unsere Grünanlagen und Stadtbäume gefährdet. Als Konsequenz stockte die Stadt die Mittel für Grünpflege auf und bewilligte ein Programm zur Entsiegelung von Plätzen. Wir geben unser Stadtgrün nicht einfach auf!

Rosemarie Heilig

Kapitel 30. Kommunales Grünflächenmanagement – ein wichtiger Beitrag auf dem Weg zur Smart City

Urbane Grünflächen tragen entscheidend zur grünen Identität und Attraktivität bzw. Lebensqualität einer Kommune bei. Diese Vielfalt zu wahren und einen Beitrag zur nachhaltigen Flächenentwicklung zu liefern, ist sehr wichtig. Die kommunale Pflichtaufgabe eines Grünflächenmanagements wird durch moderne Informations- und Kommunikationstechnologie unterstützt und bietet großes Potenzial, einen wichtigen Beitrag zur Smart City zu leisten. Chancen und Mehrwerte liegen z.B. bei der Gestaltung des Wohnumfeldes, im Bürgerdialog sowie im Bereich Energie und Klima bei freier Verfügbarkeit der Daten.

Roland Hachmann

Kapitel 31. Anpassungsfähig, kraftvoll und schön – Die Ulme als smarter Citybaum

Die Stadt der Zukunft muss ihren Bewohnern optimale Überlebens- und Weiterentwicklungschancen inmitten einer globalisierten Welt bieten, die mit immer deutlicheren Auswirkungen des Klimawandels zu kämpfen hat. Um Lebensqualität und Nachhaltigkeit im urbanen Umfeld zu gewährleisten, muss Themen wie „Stadtbegrünung“ und „Straßenbäume“ bei der Stadtplanung höchste Priorität eingeräumt werden. Die Ulme eignet sich als visionärer Stadtbaum optimal, weil sie durch den Kampf gegen Baumkrankheiten im Gegensatz zu anderen Baumarten eine beeindruckende Anpassungsfähigkeit selbst an widrige Umstände entwickelt hat.

Matthias Eisele

Energiewirtschaft

Frontmatter

Kapitel 32. Eine Reise ins Jahr 2050

Dekarbonisierung – Digitalisierung – Dezentralisierung – Demokratisierung: Diese vier Trends bestimmen die Energiewende. Was heißt das für einen Stromübertragungsnetzbetreiber? Vor allem erhöhte Anforderungen an das Netz, denen wir mit dem verabschiedeten Netzausbau gerecht werden. Wobei wir sowohl auf den klassischen Ausbau mit Leitungen und Masten setzen als auch auf den innovativen Netzausbau, mit dem die neue Vielfalt der Marktteilnehmer und der Erzeugung mit massentauglichen Systemen, Vernetzung und intelligenten Algorithmen verbunden wird, wobei am Ende – also spätestens im Jahr 2050 – das „Smart System“ steht, sowohl physisch als auch digital und vor allem kooperativ.

Werner Götz

Kapitel 33. Smart Grids – die Enabler der Smart Cities

Die lokalen Stromnetze – die Verteilnetze – sind bisher dafür ausgelegt worden, Strom von den Großkraftwerken, die in der Höchstspannungsebene angeschlossen sind, zum Verbraucher zu transportieren. Im Zuge der Energiewende und im Zusammenhang mit Smart Cities ergeben sich eine Vielzahl an Veränderungen und damit einhergehende Herausforderungen wie die Verlagerung der Stromerzeugung in die Verteilnetze hin zu dezentralen, volatilen Erzeugungsanlagen (u.a. Wind und Fotovoltaik (FV)). Eine Schlüsselrolle bei der Anpassung der Verteilnetze an die neuen Anforderungen spielt das Smart Grid. Hinter dieser Idee des „intelligenten Netzes“ steckt die Vernetzung und Steuerung von Erzeugungsanlagen, Speichern, Verbrauchern und Netzbetriebsmitteln mithilfe von Informations- und Kommunikationstechnik.

Katharina Volk, Martin Konermann

Kapitel 34. Die Transformation der Energiewirtschaft – Ein Energieversorger entwickelt sich zum Infrastrukturpartner

Die Energiewirtschaft unterlag in den vergangenen Jahren starken Veränderungen, die die Energieversorger gezwungen haben ihr Kerngeschäft zu überdenken. So hat nicht nur die Liberalisierung des Energiemarktes, sondern auch der Ausstieg aus der Kernenergie zu einem enormen Rückgang des Ergebnisbeitrags aus der Erzeugung geführt. Zugleich finden durch die Digitalisierung stetig neue Wettbewerber den Zugang zum Energiemarkt. Die etablierten Energieversorger müssen daher einen Weg finden, wie sie auch zukünftig noch eine zentrale Rolle auf dem Energiemarkt spielen können. Eine Chance sieht die EnBW in der Entwicklung vom Energieversorger zum Infrastrukturpartner.

Wolfgang Eckert, Jennifer Lemken

Kapitel 35. Stadtwerke im Wandel – was das Internet der Bienen mit Smart City zu tun hat

Kommunale Unternehmen im Allgemeinen und Stadtwerke im Besonderen sind ein elementarer Partner, wenn es um die Gestaltung der lokalen Welt geht. Fast immer tragen sie die Verantwortung für die kommunale Infrastruktur. Die Energieversorgung, der öffentliche Nahverkehr, kommunale Gebäude, öffentliche Wege und Plätze, die Entsorgungssysteme, Parkhäuser, Grünanlagen, Straßenbeleuchtung – all das bietet riesigen Gestaltungsspielraum für die Smartness einer Stadt. Selbst Bienen können als Nutzer in der Smart City profitieren, wenn Stadtwerke ihrer kommunalen Verantwortung gerecht werden.

Thorsten Radensleben, Robin Grey

Kapitel 36. Interview: Was ist Peer-to-Peer-Trading?

Andreas Booke, Chirine Etezadzadeh

Kapitel 37. Blockchain in der Energiewirtschaft

Blockchain in der Energiewirtschaft, ein viel diskutiertes Thema. In Kürze geben das Allgäuer Überlandwerk mit seinem Blockchain-Projekt pebbles und die Forschungsstelle Energiewirtschaft e.V. mit ihrer Forschung im Bereich der Blockchain-Anwendungsfälle einen Ausblick auf mögliche Einsatzgebiete der Blockchain in der Energiewirtschaft. Konkret wird am Projekt „pebbles“ gezeigt, wie unabhängig vom Hype um die Blockchain ein Forschungsprojekt die Möglichkeiten eines lokalen Energiemarktes auf Basis einer Distributed-Ledger-Technologie untersucht und technisch umsetzt.

Joachim Klaus, Christian Ziegler, Andreas Zeiselmair, Alexander Bogensperger, Michael Hinterstocker

Kapitel 38. Das digitale EVU

Sonne, Wind und Wasser ersetzen im Rahmen der Energiewende Atomstrom und fossile Energien. Das macht die Energieversorgung künftig noch stärker vom Wetter abhängig. aliunid („all you need“) steuert als digitales EVU mithilfe von Echtzeitdaten, KonnektivitätKonnektivität und einer eigenen Cloud die Energieflüsse vom Haushalt bis zum Kraftwerk. Ein formales Energiemodell verringert die Komplexität und ermöglicht ein System, das Steuerintelligenz und Datenhaltung direkt beim Endkunden ansiedelt. Das ebnet den Weg für die nächste Generation von DatenschutzDatenschutz und Systemresilienz. Das Start-up aliunid wird seit Ende 2018 u.a. von der Schweizerischen Eidgenossenschaft gefördert.

David Thiel, Andreas Danuser

Wasser und Abwasser

Frontmatter

Kapitel 39. Towards Smart Water – Die Zukunft der deutschen Wasserwirtschaft in einer vernetzten Welt

Als Teil der Daseinsvorsorge sind die sichere Bereitstellung von Trinkwasser mit höchster Qualität und die schonende Entsorgung von Abwasser oberstes Ziel der deutschen Wasserwirtschaft. In diesem Kapitel werden nach einer einleitenden Vorstellung des deutschen Wassersektors die großen Herausforderungen der Zukunft dargestellt. Wie die Digitalisierung zur Lösung dieser Herausforderungen beitragen kann, wird im Anschluss beispielhaft an einigen Themenkomplexen erläutert. Ziel ist es, dem Leser ein Grundverständnis vom deutschen Wassersektor sowie von den drängenden Herausforderungen zu vermitteln und eine Anzahl von Chancen wie auch Risiken von „smarten“ Anwendungen darzustellen.

Hagimar von Ditfurth

Kapitel 40. Die Zukunft der deutschen Wasserwirtschaft in der vernetzten Stadt

Die Versorgung der Einwohner mit Trinkwasser ist integraler Bestandteil einer jeden Stadt. Das Ziel eines Wasserversorgers besteht deshalb darin, dieser Aufgabe immer effizienter, besser und sicherer nachzukommen. Verschiedene Smart-City-Anwendungen, die dabei ganz praktisch unterstützen können, werden in diesem Kapitel beleuchtet.

Frank Neumann, Thomas Papenkort

Abfall und Recycling

Frontmatter

Kapitel 41. Smart Waste Management für die Smart City

Im April 2018 veröffentlichte die UN eine Prognose, nach der unser Planet im Jahr 2050 knapp 10 Mrd. Menschen beherbergen wird. Etwa zwei Drittel aller Erdenbürger wird dann in Megastädten mit einer Einwohnerzahl von mehr als 10 Mio. Menschen leben. Aber auch urbane Ballungsräume mit bis zu 100 Mio. Menschen sind in der Zukunft denkbar. Und während der Rohstoffbedarf auf bis zu 180 Mrd. Tonnen jährlich wächst, werden täglich über 6 Mrd. Tonnen Material als Abfall enden. Angesichts dieser schwindelerregenden Zahlen stellt sich die Frage, wie smart die Smart City der Zukunft sein muss, damit unser urbaner Lebenstraum nicht zum Albtraum mutiert.

Michael Schneider

Kapitel 42. Waste Management 4.0: Bedarfsgerechte Entsorgung

Innerhalb der Smart City kommt der Entsorgungswirtschaft eine tragende Rolle zu. Saubere, grünere und technologisch fortschrittlichere Städte bedingen eine effiziente, innovative und digitale Entsorgung. Diese besteht aus einer Kombination von vernetzter Technik, optimierter Tourenplanung und bedarfsgerechter Müllabfuhr durch Füllstandmessung. Der Einsatz von smarten Arbeitsmitteln kann für Entsorgungsunternehmen zur Prozessoptimierung und Effektivitätssteigerung sowie zu einer Zeit- und Kostenersparnis führen. Zudem werden die Nachhaltigkeit, Qualität und Wirtschaftlichkeit der Entsorgungsdienstleistung merklich gesteigert.

Milen Volkmar, Christina Berger

Gebäude, Bau und Wohnungswirtschaft

Frontmatter

Kapitel 43. Nur eine lebenswerte Stadt ist zukunftsfähig

Die Stadt ist der Inbegriff der bebauten Umwelt und war schon immer Keimzelle von Innovation und Wandel, weil sie eine Vernetzung von Menschen und damit Handel und kulturellem Austausch ermöglichte. Der globale Wandel bringt nun neue Herausforderungen, die nicht nur die Stadt alleine berühren, sondern auch das Bauen.Es geht um die Integration branchenübergreifender Lösungen, um neue Formen der Zusammenarbeit, um Vernetzung und Partnerschaftsmodelle. Dazu stellen wir ausgeführte Beispiele und einen strategischen Orientierungs- und Handlungsrahmen vor. Eine Stadt, die den Nutzer in den Mittelpunkt stellt, die Vernetzung verschiedener Lösungen im gebauten Umfeld innerhalb eines strategischen Rahmens fördert, skalierbar macht, auf andere Städte übertragbar macht und dabei die neuen Herausforderungen des globalen Wandels berücksichtigt, verdient dann die Bezeichnung Smart CitySmart City.

Rainer Bareiß, Norbert Pralle

Kapitel 44. Konzeptvergabe – Baustein einer sozial gerechten Stadtentwicklung

Insbesondere in wachsenden Regionen zählt die Bereitstellung von zusätzlichem Wohnraum zu vertretbaren Miet- oder Kaufpreisen zu den zentralen Herausforderungen. Die Vergabe öffentlicher Grundstücke nach Konzeptqualität statt nach dem höchsten Preis ist ein zentraler Schlüssel auf dem Weg zu einer lebendigen, sozial gerechten und funktional gemischten Stadt. Die Konzeptvergabe führt zwar zu einer Kaufpreisdämpfung des Grundstücks, diese kommt allerdings der Projektqualität zugute. Denn seitens des Grundstückskäufers sind bei der Umsetzung des Projektes qualitative Kriterien zu erfüllen, die den Verzicht der Kommune auf den Höchstpreis rechtfertigen.

Gertrudis Peters

Kapitel 45. Digitalisierung in der Wohnungswirtschaft – Smart City im Quartier

Für die Wohnungswirtschaft bedeutet Digitalisierung nicht nur Einsatz und Anwendung digitaler Angebote im Gebäude und Quartier, sondern auch Anpassung von operativen Prozessen und strategischen Aufgaben in den Unternehmen. Entsprechend ist die Digitalisierung kein Selbstzweck, sondern muss sich als hilfreiches Werkzeug in der Bewirtschaftung und Weiterentwicklung der Wohnungsbestände erweisen. Digitale Lösungen sind attraktiv, wenn sie effizienzsteigernd wirken und flexibel einsetzbar sind. Für eine echte Wirksamkeit bedarf es der Änderung der Lebens-, Verhaltens- und Arbeitsweisen aller Akteure.

Maren Kern, Jörg Lippert

Kapitel 46. Ökologischer Stadtumbau Köln-Chorweiler

Die Großwohnsiedlung Köln-Chorweiler, Vorzeigeobjekt eines inhumanen Städtebaus, ist geprägt von einem negativen Image, einer identitätslosen Architektur sowie einer mangelhaften Freiraumgestaltung und einseitigen Bevölkerungsstruktur. Das vorgeschlagene Entwicklungskonzept sieht eine Kombination aus Maßnahmen auf den Ebenen Städtebau, Architektur, Mobilität, Freiraum, Energie und Soziales vor. Das Konzept stellt eine Verbindung zur Natur her, sowohl im ökologischen als auch im gestalterischen Sinn. Es wird eine Formensprache angewandt, die zu Stadträumen führt, in denen sich die Menschen gerne aufhalten, die Möglichkeiten der direkten Begegnung von Mensch zu Mensch bieten, somit Interaktion ermöglichen und dadurch zum Zentrum städtischen Lebens werden.

Hans-Peter Höhn, Carolin Eva Riedel

Kapitel 47. Das DGNB-System als Werkzeug für nachhaltige und smarte Städte

Die Digitalisierung bietet nach Auffassung der DGNB viele Chancen, eine nachhaltige Stadtentwicklung zu unterstützen. Sie sollte jedoch nicht als Selbstzweck eingesetzt werden. So ist unter Umständen manchmal ein Low-Tech-Ansatz die nachhaltigere Lösung als der Einsatz einer komplexen Technologie. Das DGNB-System kann helfen, verschiedene Planungsvarianten und/oder Smart-City-Maßnahmen ganzheitlich zu bewerten und zu optimieren.

Stephan Anders

Kapitel 48. Cradle-to-Cradle®- inspirierte Smart City

In Zeiten der fortschreitenden Digitalisierung und Modernisierung nahezu aller Lebens- und Arbeitsbereiche fehlt es an einem damit einhergehenden Problembewusstsein und entsprechenden Lösungsansätzen, um den Ressourcenverbrauch einer Smart City dauerhaft reduzieren zu können. Um einem ganzheitlichen Ansatz für die Entwicklung von Stadtquartieren und Gebäuden gerecht zu werden, sind Planende gefragt, welche sich mit einer kreislauffähigen Planungsmethodik auseinandersetzen, um die Ziele der Rohstoffreduzierung zu verfolgen. Nach dem Cradle-to-Cradle-Konzept sind Gebäude so zu gestalten, dass sie als Rohstofflager dienen. Materialien sollen nach ihrem Gebrauch ohne Qualitätsverlust in vorhandenen Stoffströmen zirkulieren können. Kreislauffähige Gebäude lassen sich durch das Wissen der Fachdisziplin Circular Engineering in Kombination mit dem Einsatz digitaler Tools generieren. Eine digitale Dokumentation stellt die Schadstofffreiheit und Flexibilität sicher und ist damit zukunftsweisend.

Daniela Schneider

Mobilität – Personen- und Gütertransport

Frontmatter

Kapitel 49. „Smart Cities“ als Überbegriff für eine lebenswerte, komfortable und Teilhabe ermöglichende Umgebung

Der Verkehr in Städten steht vor einer fundamentalen Transformation. Das Internet der Dinge und die vielfach gewonnenen Daten bilden dabei das Rückgrat der Städte. Sharing- und On-Demand-Angebote, die in den öffentlichen Verkehr integriert sind, reduzieren die verkehrliche Belastung. Intelligente Schließfächer und Lastenfahrräder fungieren als wichtiger Bestandteil der innerstädtischen Logistik von morgen. Bahnhöfe entwickeln sich zur multimodalen Mobilitätsplattform weiter und sind ein zentraler Ort in Städten. Sie bieten Aufenthaltsqualität und dienen Menschen im Rahmen von Coworking-Angeboten als flexibler, dezentraler Arbeitsplatz.

Meike Niedbal

Kapitel 50. Stadtverkehr zu Fuß – so einfach wie smart

Die eigenen Füße sind auch heute in vielen Städten das meistgenutzte Verkehrsmittel. Fußgänger brauchen am wenigsten Raum und Infrastruktur; ihre Wege und Kreuzungen haben die höchste Kapazität und sie belasten Mitbürger und Umwelt am wenigsten. Vor allem für Ältere, Kinder und Ärmere ist Gehen die Basis der Mobilität. Allerdings leidet der Fußverkehr unter großen Defiziten an Fläche, Komfort, Sicherheit und Vorrang bei der Begegnung mit anderen Verkehrsmitteln. Er braucht Vorrang in der Verkehrsplanung und gute Verknüpfungen insbesondere mit dem öffentlichen Verkehr.

Roland Stimpel

Kapitel 51. Regionales Radwegenetz in der Metropole Ruhr

Die Weiterentwicklung des Regionalen Radwegenetzes zielt als ein Bedarfsplan auf die Verbesserung der Radverkehrsinfrastruktur für die Metropole Ruhr. Der Radverkehr nimmt schon heute eine wichtige Funktion als Verkehrsträger ein und soll diese weiter – auch im Rahmen von Smart City – ausbauen. In diesem Zusammenhang werden die angewandte Methodik, die entwickelten Qualitätsstandards für eine zukunftsfähige Radverkehrsinfrastruktur und die Möglichkeiten und Chancen von Smart City aufgezeigt.

Martin Tönnes, Sebastian Welter

Kapitel 52. Mobility inside: der öffentliche Verkehr als Basis für Smart Cities

Der öffentliche Personennahverkehr (ÖPNV) muss die Basis für Smart Cities sein, denn die Ziele, die mit Smart Cities verbunden werden, können nur erreicht werden, wenn der ÖPNV eine wesentliche Rolle spielt. Die Mobilitätsplattform ist in der digitalen Repräsentanz einer Smart City die gemeinsame Datenhaltung für alle Verkehrsmittel sowie der integrierte Zugriff auf alle öffentlich buchbaren Verkehrsmittel. Mobility inside wird als gemeinsame Mobilitätsplattform der ÖPNV-Branche entwickelt. Mit Mobility inside wird jedes lokale Verkehrsunternehmen und jeder Verkehrsverbund der sichtbare Integrator für multimodale Reiseangebote und vernetzt sich gleichzeitig mit der gesamten Branche.

Till Ackermann

Kapitel 53. Die Dieseldebatte als Auslöser der Verkehrswende

Mit dem Abgasskandal im Herbst 2015 und den daraus resultierenden rechtlichen Folgen hat in Deutschland eine intensive Debatte über die Themen Mobilität und Luftqualität in unseren Städten begonnen. Derzeit wird intensiv nach Lösungsmöglichkeiten gesucht, wie der Verkehr menschengerechter und ökologischer organisiert werden kann. Diese Lösung kann nur durch eine intensive Vernetzung des motorisierten Individualverkehrs einerseits und des öffentlichen Personenverkehrs andererseits gefunden werden. Dabei ist eine systematische Elektrifizierung und Digitalisierung des Verkehrs sowie eine zunehmende Verlagerung des MIV auf einen wesentlich attraktiveren ÖPNV unerlässlich. In diesem Zusammenhang müssen auch die weiteren Elemente des Umweltverbunds, wie Radfahren und Zufußgehen, weiter gefördert werden.

Siegfried Balleis

Kapitel 54. Keine Smart City ohne smarte Mobilität

Der Mobilitätssektor spielt für das Smart-City-Konzept eine zentrale Rolle. Mit einer wachsenden Bevölkerung wird die Infrastruktur steigenden Belastungen ausgesetzt sein. Um einen nahtlosen, effizienten und nachhaltigen Transport von Personen und Gütern zu ermöglichen, ist ein Betriebssystem erforderlich, das z.B. Bus, Bahn, Fahrräder, Carsharing und On-Demand-Ridepooling synchronisiert. Der öffentliche Personennahverkehr ist von der Grundstruktur her am besten geeignet, die ganzheitliche Sicht einzunehmen, die das Smart-City-Konzept braucht. Nur sie kann Mobilität als allgemeines Gut erhalten. Nur dann profitieren Verbraucher mit digitaler Technologie von Innovation und Regulierung zugleich.

Tom Kirschbaum

Kapitel 55. Management von Mobilitätssystemen

Der Beitrag beschreibt zentrale Herausforderungen, mit denen urbane Räume konfrontiert sind, und zeigt konkrete Lösungsansätze zum Management urbaner Mobilitätssysteme. Angesichts der in Deutschland und weltweit zu beobachtenden Veränderungen im Mobilitätssektor ist die Auseinandersetzung mit Smart Cities ein gesellschaftspolitisches Thema. Es wird erörtert, inwiefern die Zukunftsfähigkeit von urbanen Räumen gesichert wird, indem zentrale Themenfelder wie ganzheitliche Mobilitätssysteme (e2GO) oder auch innovative Formen bedarfsgerechter Personenbeförderung adressiert werden (e.GO on Demand).

Günther Schuh, Markus Kowalski, Len Maximilian Heyder, Nils Klingbeil, Michael Riesener

Kapitel 56. „Smartes“ Parkraummanagement: Ein Schlüsselbeitrag zur nachhaltigen urbanen Mobilität

Wachsende Städte und Verkehrsprobleme sind eine zentrale gesellschaftliche Herausforderung. Ein weiterer Ausbau der Verkehrsinfrastruktur ist kaum möglich. Die Digitalisierung bietet dagegen alternative Lösungen. Ein smartes plattformbasiertes Parkraummanagement ermöglicht die Optimierung von Verkehrsflüssen und eine Reduktion des Parksuchverkehrs. Gleichzeitig lassen sich verschiedene Verkehrsträger verknüpfen. Der Beitrag analysiert den Status quo, identifiziert Probleme und nennt Lösungsbeispiele. Gleichzeitig zeigt er auf, wie Kommunen und Unternehmen Städte lebenswerter machen können.

Frank van der Sant

Kapitel 57. Intelligente Verkehrsinfrastruktur

Lösungen für smarte Mobilität in einer Stadt bedürfen intelligenter Verkehrsinfrastruktur. Sie muss an die lokalen Gegebenheiten angepasst werden, aber auch wirtschaftlich leistbar sein. Daher ist an skalierbaren Umsetzungen zu arbeiten, die auch Querschnittsthemen wie vernetztes Fahren oder IoT berücksichtigen. Technologisch braucht es dafür effiziente Kommunikationsnetzwerke, Sensorik und Zentralensysteme, um Anwendungen wie die stadtübergreifende Verkehrsregelung, multimodale Reise durch die Stadt oder smarte Fußgängerübergänge zu realisieren.

Thomas Novak

Kapitel 58. Wasserstoff – Bindeglied zwischen Energiewende und Verkehrswende

Um die ehrgeizigen Klimaziele der Vereinten Nationen zu erreichen, ist eine systematische Dekarbonisierung des Verkehrs unerlässlich. Während derzeit die meisten Länder auf Elektromobilität setzen, bietet die Wasserstofftechnologie eine langfristigere und vor allen Dingen ressourcenschonendere Alternative. Mithilfe der Bindung des ansonsten explosiven Wasserstoffs an eine organische Trägersubstanz wurde eine Speicherungs- beziehungsweise Transportmöglichkeit geschaffen, die es erlaubt, die vorhandene Tankstelleninfrastruktur nahezu unverändert zu nutzen. Auch beim nationalen beziehungsweise internationalen Handel mit dem so gefahrlos gebundenen Wasserstoff können vorhandene Strukturen in Form von Tankschiffen oder auch auf dem Schienenweg genutzt werden.

Siegfried Balleis

Kapitel 59. Interview: Urbane Mobilität in der dritten Dimension

Florian Reuter, Chirine Etezadzadeh

Kapitel 60. Herausforderungen und Lösungsansätze urbaner Logistikanforderungen

Die voranschreitende Urbanisierung und eine darauf zurückzuführende Zunahme von Logistikaufgaben wird unsere Lebensweise in naher Zukunft substanziell verändern. Insbesondere in dicht besiedelten urbanen Räumen wird eine effiziente, ökologische und nachhaltige Ver- und Entsorgung von Privathaushalten, aber auch Gewerbebetrieben in einem stadtverträglichen Kontext in den Vordergrund rücken. Als Lösungsanbieter zukünftiger Logistik- und Mobilitätsherausforderungen engagiert sich Volkswagen Nutzfahrzeuge im Rahmen der „Projektinitiative Urbane Logistik Hannover“ und entwickelt auch auf Basis daraus abgeleiteter Erkenntnisse maßgeschneiderte Produkte für diverse Kundengruppen. E-Mobilität, autonomes Fahren und die Auseinandersetzung mit neuen Geschäftsmodellen stehen dabei im Vordergrund des operativen und strategischen Handelns und beeinflussen somit uneingeschränkt das zukünftige Angebotsportfolio von Volkswagen Nutzfahrzeuge.

Jörn Hasenfuß, Fabian Galbarz

Kapitel 61. Smart City Loop

Während in vielen Städten Lkw auf Straßen mehr im Stau stehen als fahren, bietet „Smart City Loop“ (SCL) eine Lösung. Dieses innovative Logistikkonzept legt den Güterverkehr der „vorletzten Meile“ unter die Erde. In Röhren mit 2,80 m Durchmesser werden die Güter auf Ladungsträgern (Paletten und Transportbehälter für beispielsweise Stückgut oder Pakete) vollautomatisch transportiert – dazu gehören auch Leergut, Retouren, Entsorgungs- und/oder Fertigprodukte.

Christian Kühnhold

Kapitel 62. Eine Alternative im öffentlichen Warennahverkehr: elektronische Lastenräder und Hub-Lösungen

Eine lebenswerte Stadt ist nicht zuletzt dann nachhaltig, wenn sie die Nutzungsansprüche unterschiedlicher Interessengruppen an Verkehrsmittel erfüllen kann. Dies setzt eine Infrastruktur voraus, in der alte und neue Verkehrsformen eine Verbindung eingehen und in welcher die Bevölkerungsgruppen und Wirtschaftsbetriebe in ihrer Diversität gleichermaßen profitieren können. Insbesondere innerstädtische Transportwege und -möglichkeiten sollten als Gesamtheit unter dem Begriff „Öffentlicher Warennahverkehr“ neu gedacht werden. Nehmen die politischen Entscheidungsträger die Klimaschutzziele ernst, sind in diesem Bereich deutliche Reduzierungen notwendig. Und wenn sie über die Sicherung geeigneter Rahmenbedingungen hinaus Chancengleichheit im Verkehrssektor schaffen, haben Mobilitätsoptionen wie elektronische Lastenräder im Verbund mit innovativen Hub-Lösungen eine vielversprechende Zukunft.

Hartwig Bippus

Kapitel 63. Kern 24/7 Smart Terminals – die neue Kraft auf der letzten Meile

Beim „neuen Wohnen“ gehört eine Rundumversorgung mittlerweile zum Standard, Stichwort „Microliving“, also der moderne Lifestyle in urbaner Lage, Stichwort „Smart City“. Wir sind der Überzeugung, dass die Smart Terminals Teil dieser Konzepte werden.Wie all die Funktionen und Einsatzmöglichkeiten der 24/7 Smart Terminals im Detail aussehen, erfahren Sie in diesem Beitrag. Wir stellen u.a. exemplarisch drei Pilotprojekte aus den Bereichen Urbane Stadtlogistik (Stadt Ludwigsburg), Förderung des lokalen Einzelhandels (Stadt Pfaffenhofen) sowie Onlinehandel (dm Drogeriemarkt) vor.

Rainer Rindfleisch

Kapitel 64. Die fliegenden Helfer – sichere und schnelle Hilfe durch Wingcopter

Wingcopter, ein vielfach ausgezeichneter deutscher Hersteller innovativer Drohnen für die Logistik, Vermessung, Aufklärung und Inspektion, gestaltet schon heute die Luftfahrt der Zukunft mit. Die auf Effizienz ausgerichteten Drohnen des Unternehmens können, dank eines selbst entwickelten Schwenkrotorsystems, senkrecht starten sowie landen und zusätzlich für Langstreckenflüge innerhalb von Sekunden in den Flugmodus eines unbemannten Flächenflugzeugs übergehen.

Tom Plümmer

Informations- und Kommunikationstechnologie

Frontmatter

Kapitel 65. SmartDatacenter für eine Smart City

Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Frage, welche Anforderungen an eine künftige Struktur von Datacentern aus der Umsetzung von Smart City entstehen werden, und zwar im Sinne eines umfassenden Gesamtkonzepts zur Veränderung urbaner Lebensräume durch Digitalisierung. Es wird erörtert, welche weiteren Entwicklungen in der Digitalisierung auf diese Anforderungen einwirken und auf welchem Weg eine für Smart City & Co. geeignete Struktur von Datacentern grundsätzlich geschaffen werden kann.

Jens Gerber

Kapitel 66. Vom Pionier zum Profi – Konzentration auf Use Cases als Maxime der Smart-City-Strategie der Deutschen Telekom

Die Deutsche Telekom AG (DT) bietet ein breites Portfolio an führenden Smart-City-Lösungen in Europa und gestaltet die Entwicklung intelligenter Städte und Regionen aktiv mit. Die vielfältigen Innovationsaktivitäten basieren auf einem tiefen Verständnis der Bedürfnisse von Bürgern und Städten unterschiedlicher Größe, wirtschaftlicher und sozialer Situation sowie unterschiedlicher Digitalisierungsgrade. Mit der neuen dedizierten Smart-City-Geschäftseinheit und starken Kooperationen untermauert die DT ihre führende Rolle im Kontext Smart City mit dem Ziel, Kommunen im urbanen und ländlichen Raum auf dem Weg in die digitale Zukunft vertrauensvoll und professionell zur begleiten.

Markus Keller, Michael Materne

Kapitel 67. GritWorld 3D-Real-Time-Digital-Smart-City-Plattform

Die Plattform für eine Smart City von GritWorld setzt sich zum Ziel, allen Entscheidern und Beteiligten eine optimale Plattform der relevanten Informationen einer Stadt zu präsentieren und präzise Hilfen und Werkzeuge zur Verfügung zu stellen. Unsere Mission ist es, die einzelnen Projekte einer Stadt zum Thema Smart City zu verknüpfen, um ressortübergreifend sowohl die Kommunikation als auch die Zusammenarbeit nachhaltig zu fördern. Nur was wir Menschen sehen, können wir auch verstehen. Unser Schwerpunkt in der Visualisierung der Daten ist immer der virtuelle Zwilling der echten Stadt, der Menschen hilft, die Informationen in ihren komplexen Beziehungen zu begreifen.

Alex Taube, Xiaomao Wu, Ganesh Pingale

Kapitel 68. LoRaWAN als Treiber der digitalen Stadt

Das „Internet der Dinge“ steckt noch in den Kinderschuhen. Die Verbindung von Maschinen, Sensoren und Aktoren in das Internet wurde bisher zum Teil über das Mobilfunknetz realisiert.Diese Vernetzung bringt jedoch einige Probleme mit sich. Anschaffungskosten sowie Abonnementgebühren für Mobilfunkmodule sind zu hoch. Die Verbindung benötigt außerdem viel Energie, weshalb ein Gerät fest am Stromnetz verkabelt sein muss. All das führt insgesamt zu einem großen ökologischen Fußabdruck sowie einem größeren Gesundheitsrisiko durch die erhöhte Strahlung von Mobilfunknetzen.In diesem Kontext tauchen Low Range Wide Area Networks, wie LoRaWAN, auf. In diesem Kapitel gehen wir näher auf die LoRaWAN-Übertragungstechnologie ein.

Robert Koning

Kapitel 69. Intelligent Umgeben: Ausgewählte Einblicke in 10 Jahre Bremen Ambient Assisted Living Lab

Seit Februar 2009 betreibt das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) am Standort Bremen das Bremen Ambient Assisted Living Lab (BAALL). Der Beitrag beschreibt eine Auswahl an Forschungen und Entwicklungen, die im Kontext des BAALLs im Bereich Assistenzsysteme für Menschen in häuslichen Umgebungen und im Alltag stattgefunden haben. Ausgehend von den ursprünglichen Motivationen für das BAALL und Anpassungen in dessen Fokussierung werden die Forschungsschwerpunkte anhand von spezifischen Projekten beleuchtet und die Vielfalt der Nutzungen der BAALL-Umgebung für Forschung, Wissenschaftsvermittlung und Nachwuchsförderung dargestellt.

Serge Autexier, Rolf Drechsler

Kapitel 70. Maschinen fürs Gemeinwohl – Wie Algorithmen für und über uns entscheiden und was jetzt getan werden muss, um die Technologie in den Dienst der Gesellschaft zu stellen

Algorithmen entscheiden in immer mehr Lebensbereichen für und über uns Menschen. Sie sortieren Nachrichten in den sozialen Medien, unterstützen Ärzte bei der Diagnose und der Erstellung von Behandlungsplänen und sagen Polizisten, wo sie Streife fahren sollen. Der Einsatz der Technologie bringt große Chancen mit sich: So können algorithmische Systeme menschliche Schwächen ausgleichen und uns zu effizienteren, konsistenteren und faireren Entscheidungen verhelfen. Doch Algorithmen sind von Menschen gemacht und somit nie fehlerfrei. Sie können unsere Vorurteile reproduzieren und soziale Ungleichheit verstärken. Dieser Beitrag zeigt anhand von Beispielen aus den Bereichen Bildung, Gesundheit, Sicherheit und Justiz sowie Personalwesen auf, warum es jetzt Zeit wird, zu handeln, und was wir tun können, um Algorithmen in den Dienst der Gesellschaft zu stellen.

Carla Hustedt

Sicherheit und Resilienz

Frontmatter

Kapitel 71. Interview: Zu unserer Sicherheit und Resilienz müssen wir alle beitragen

Wolfram Geier, Chirine Etezadzadeh

Kapitel 72. Resilienz kritischer Infrastrukturen in Smart Cities

In dem folgenden Text wird beschrieben, worum es sich bei sog. kritischen Infrastrukturen handelt und welche Sparten dazugehören. Bei diesen Einrichtungen mit wichtiger Bedeutung für das staatliche Gemeinwesen würde ein Ausfall zu Versorgungsengpässen und Störungen der öffentlichen Sicherheit führen. Neben Sektoren wie Energie, Gesundheit und Wasserversorgung gehören auch Information und Telekommunikation, Medien und Verkehr zu den kritischen Infrastrukturen. Ferner werden in dem Artikel die Schwachstellen von kritischen Infrastrukturen anhand von Beispielen beschrieben, die Bemühungen und Strategien der deutschen Betreiber sowie der Bundesrepublik als auch die Rolle des KKI e.V. als unabhängige Informations- und Dialogplattform.

Robert Demmig

Kapitel 73. Kommunale Videosicherheitstechnik im Aufbruch: von der Verbrechensbekämpfung zum „Smart-City-Sensor“

Im April/Mai 1996 wurde das erste Videoüberwachungssystem in Deutschland in Betrieb genommen. Seitdem hat sich viel getan. Dabei wird deutlich, dass sowohl die Entwicklungen in der Kameratechnik selbst als auch bei der Software – insbesondere durch den Einsatz „künstlicher Intelligenz“ – eine Neubewertung von „Videoüberwachung“ erforderlich machen. Der Beitrag gibt einen Überblick über die gegenwärtigen und zukünftigen Möglichkeiten im Bezugsrahmen „Smart City“ und „Safe City“ und die wesentlichen technischen Elemente. Der Leser wird unterstützt, Entscheidungen für eine zukunftssichere Planung richtig vorzubereiten.

Frank Salder

Kapitel 74. Sicherheit und Datenschutz in Smart Cities

Ohne Sicherheit und Datenschutz ist die Smart City undenkbar und wäre ein Platz für Cyberkriminelle, Stalker und totale Überwachung. Leider sind die Überlegungen zur Sicherheit in Smart Cities noch sehr rudimentär. Es wurde aufgezeigt, dass es Sicherheitsarchitekturen bedarf, um den Herausforderungen effektiv begegnen zu können. Dabei kommt sicher auch der Blockchain eine große Bedeutung zu. Allerdings bedarf es dazu Anpassungen, damit diese auch im Umfeld Smart City und IOT tatsächlich funktioniert. Das dabei auftretende Problem der Nichtkonformität mit der DSGVO und der mangelnden „Privacy“ kann durch Methoden wie der „attribut based authentication“ überwunden werden. Wichtig bleibt, dass all diese Überlegungen bereits im Vorfeld einer Implementierung abgeschlossen sein müssen.

Dirk Loomans, Manuela Matz

Kapitel 75. Digitale Identität als Enabler eines Smart Citizen

Ohne Sicherheit und Datenschutz ist die Smart City undenkbar und wäre ein Platz für Cyberkriminelle, Stalker und totale Überwachung. Leider sind die Überlegungen zur Sicherheit in Smart Cities noch sehr rudimentär. Es wurde aufgezeigt, dass es Sicherheitsarchitekturen bedarf, um den Herausforderungen effektiv begegnen zu können. Dabei kommt sicher auch der Blockchain eine große Bedeutung zu. Allerdings bedarf es dazu Anpassungen, damit diese auch im Umfeld Smart City und IOT tatsächlich funktioniert. Das dabei auftretende Problem der Nichtkonformität mit der DSGVO und der mangelnden „Privacy“ kann durch Methoden wie der „attribut based authentication“ überwunden werden. Wichtig bleibt, dass all diese Überlegungen bereits im Vorfeld einer Implementierung abgeschlossen sein müssen.

Oliver Naegele

Beleuchtung

Frontmatter

Kapitel 76. The Light Code – Digitalisierung der Stadtlichtplanung

„Die Codes unserer Städte sind historisch entstanden, gewissermaßen als eine kulturelle Evolution der Zeichen. Die meisten davon nehmen wir kaum bewusst wahr – wir spüren eher, dass es Orte gibt, an denen wir uns wohlfühlen. Die meisten dieser Orte kennen wir bei Tageslicht. Durch die zunehmende Verlagerung unseres Lebensrhythmus, geht es darum die 24-Stunden-Gesamtwahrnehmung der Stadt zu steuern. Lichtplanung hat hier eine große Zukunftsaufgabe.“ (Enders 2018, S. 73)

Norbert Wasserfurth

Kapitel 77. Smart Lighting: Integration intelligenter Beleuchtungssysteme in Smart Cities

Dieser Artikel beschreibt den Beitrag von Smart Lighting zur Smart City. In Bezug auf die Außenbeleuchtung in Städten wird dabei wird auf Technologien und Funktionen eingegangen, die sich zum einen mit der Beleuchtungsaufgabe direkt befassen, zum anderen eine vorhandene Infrastruktur nutzen und andere Aufgaben wie Laden, Wi-Fi oder Überwachung mit erledigen können. Zur Erfüllung der Beleuchtungsaufgabe kommen Lichtmanagementsysteme zum Einsatz, die Leuchten miteinander vernetzen und eine zentrale Steuerungs- und Monitoringfunktion ermöglichen. Licht wird nur noch dort und in der Intensität verbraucht, wie es benötigt wird. Auf diese Weise werden Energie- und Wartungsaufwände minimiert.

Jörg van de Loo

Kapitel 78. Die intelligente Straßenlaterne als Ankerpunkt für innovative Smart-City-Konzepte

Straßenlaternen eignen sich perfekt als Träger für intelligente Smart-City-Komponenten, da sie drei wesentliche Vorteile besitzen: Sie sind nahezu überall im Stadtbild vorhanden, direkt an der Straßenseite platziert und verfügen bereits über eine vorhandene Stromzufuhr. Dadurch kann einfach und kostengünstig der Leuchtkopf mit Sensortechnologie nachträglich bestückt oder eine externe Sensoreinheit direkt an den Masten angebracht werden. Die verschiedenen Funktionsbausteine der Sensoren sammeln unter anderem Bewegungs-, Umwelt- und Objektdaten. Diese Daten werden in einer Middleware gebündelt und an ein – oder auch mehrere – Backend- und Plattformsysteme übermittelt. Städte können diese Daten dann entsprechend analysieren, ihren Bürgern und anderen Stakeholdern zur Verfügung stellen und gezielte Handlungen einleiten, um dadurch die unterschiedlichen Herausforderungen der Urbanisierung zu adressieren.

Michael M. Schwarz

Geoinformationssysteme und Umweltdaten

Frontmatter

Kapitel 79. Geonetzwerk.metropoleRuhr – die Metropole Ruhr digital verbinden

Seit 2013 vernetzen sich die Städte und Kreise der Metropole Ruhr in einer gemeinsamen Kooperation, dem Geonetzwerk.metropoleRuhr. Geoinformationen, verstanden als Datenrohstoff, werden veredelt, regional einheitlich bereitgestellt und in smarten Anwendungen veröffentlicht. Dies ist nur durch eine enge Kooperation und Wissenstransfer über Verwaltungsstrukturen hinweg möglich, gefördert und moderiert durch die Geschäftsstelle des Netzwerks, angesiedelt beim Regionalverband Ruhr (RVR). Dabei ist es erklärtes Ziel, innovative Ideen umzusetzen und Mehrwerte für die Bevölkerung in der gesamten Region zu schaffen. Neben Anwendungen und Projekten wie der Bebauungsplanübersicht, der Luftbildkooperation und regionalem Radroutenspeicher gilt es als gemeinsames Verständnis der Beteiligten, auf Open-Source-Produkten aufzubauen und unter offenen Standards zu arbeiten. So können die erarbeiteten Softwarelösungen genauso wie die erstellten Daten offen und transparent einem breiten Anwenderkreis zur Verfügung gestellt werden.

Carina Feske

Kapitel 80. Mit 3-D-Geodaten zur Smart City

Anhand von drei im Rahmen dieses Kapitels vorgestellten Themenfeldern wird aufgezeigt, welche Mehrwerte semantische 3-D-Stadtmodelle in Verbindung mit modernen, webbasierten Geoinformationssystemen für Smart-City-Anwendungen bieten. Inhaltlich werden dazu mit Solar- und Gründachkatastern zwei Applikationen konkret vorgestellt. Darüber hinaus wird ein umfassender Einblick in die Möglichkeiten von 3-D-Geoinformationen im Kontext von Planungsaufgaben und Bürgerbeteiligung gegeben.

Frederik Hilling

Kapitel 81. Umweltbeobachtungen für Smart Cities

In diesem Artikel behandeln wir Smart-City-Anwendungen, die sich auf Umweltbeobachtungen beziehen, stellen eine entsprechende Architektur zur Erfassung und Vernetzung dieser Daten vor und zeigen, wie Vaisala sich einbringt. Weltweit müssen sich große Städte den Herausforderungen von Megastädten stellen, zu denen steigende Kosten für gesunde Wohnumgebungen, eine veränderte Rolle des öffentlichen Sektors, einhergehend mit Haushaltsdefiziten sowie Privat-Öffentliche-Partnerschaften gehören. Um diese Herausforderungen zu meistern, werden große Städte zunehmend smart, wobei das Wort „smart“ die Durchsetzung digitaler oder innovativer Technologien, eine effizientere Nutzung vorhandener Daten und traditioneller Infrastruktur sowie die intelligente Einbindung verschiedener Interessenvertreter und den verbesserten Informationsaustausch für den operationellen Bereich beinhaltet.

Erik Sucksdorff, Mikko Laakso, Iiro Salkari

Kapitel 82. Panoramabilder für smarte Städte

CycloMedia bietet seinen Kunden ein digitales Planungsfundament durch lagegenaue, aktuelle und dreidimensionale 360°-Aufnahmen. Objekte, die eine Stadt charakterisieren, wie Straßenbeleuchtung, Verkehrsschilder oder Straßen können auf Grundlage des digitalen Bildmaterials analysiert, inventarisiert und im nächsten Schritt miteinander vernetzt werden. Digitalisieren – Vernetzen – Automatisieren: auf einen kurzen Nenner gebracht ist das der Weg zur smarten und digitalen Stadt, und CycloMedia bietet dazu das „Starter-Kit“. Namhafte deutsche Großstädte haben sich für den Einsatz der CycloMedia-Lösung entschieden, einen digitalen Zwilling aufzubauen, der die Basis für eine innovative Stadtplanung bildet.

Michael Arthen

Neue Ökonomie

Frontmatter

Kapitel 83. Die New Economy in der Smart City. IOTA als Enabler einer neuen Wirtschaftsweise

Intelligente Städte integrieren Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) über Sensoren und Aktuatoren, um Daten zu sammeln und zu kommunizieren. Ziele sind eine verbesserte Infrastruktur, effiziente und kostengünstige kommunale Dienstleistungen, verbesserte öffentliche Verkehrsmittel, weniger Staus und ein besseres Leben für die Bürger. Internet of Things (IoT) monetarisiert Datenströme, entwickelt autonome Dienste und verbessert Geschäftsmodelle. Das IOTA Tangle ist ein DLT, das sichere Daten und den Betrieb der angeschlossenen Geräte, aus denen eine Smart City besteht, durch gebührenfreie Mikrotransaktionen ermöglicht.

Dominik Schiener

Kapitel 84. Stadt neu denken. Lebenswert. Nachhaltig. Resilient.

Die evolutionäre Entwicklung von Technologie hin zu mehr Digitalisierung führt zu einer Vernetzung von Produkten und Dienstleistungen. Im Kontext dieser Vernetzung entstehen disruptive Geschäftsmodelle für traditionelle Anbieter und Märkte. In der Folge passiert Veränderung.Diese Veränderung wird im vorliegenden Artikel mit einem holistischen, domänenübergreifenden Verständnis und im Hinblick auf Geschäftsprozesse, Rollen sowie Strukturen diskutiert. Smart City ist dabei das Anwendungsfeld und die tägliche Erinnerung, Verantwortung neu zu denken. Die Logik ist auf andere Themenfelder übertragbar.

Andrea Bräuning, Andreas Lock, Rainer Lang

Kapitel 85. Wandel erfahren und Wandel gestalten – Industrie 4.0 am Beispiel von Festo

Festo ist weltweit führend in der Automatisierungstechnik und Weltmarktführer in der technischen Aus- und Weiterbildung. Festo fand früh zu einem Engagement in der Plattform Industrie 4.0, baute mit der Technologiefabrik Scharnhausen eine wandelbare und vernetzte Fabrik und führte eine Automatisierungsplattform ein, die vom Werkstück (oder Prozess) bis zur Cloud eine zukunftsgerichtete und durchgängige Vernetzung bis hin zu Big Data Analytics ermöglicht. Dieser Betrag zeigt den Wandel von einer mechanischen zu einer digitalen Wertschöpfung an je drei Beispielen aus der eigenen Fertigung und in kommunalen Projekten.

Eberhard Klotz

Kapitel 86. Digitale Einkaufsstadt Pfaffenhofen

Das folgende Kapitel beschäftigt sich mit der Konzeptionierung und Umsetzung einer Onlinepräsenz für den innerstädtischen stationären Einzelhandel. Der Autor, Mitarbeiter der städtischen Wirtschaftsförderung, gibt Einblicke in seine Funktion als Innenstadtkümmerer. Er hat es sich zur Aufgabe gemacht, die digitale Auffindbarkeit des lokalen Einzelhandels in Pfaffenhofen auf- und auszubauen. Er schildert die Ausgangssituation und geht auf die sich verändernden Rahmenbedingungen ein. Nach der Erörterung möglicher Maßnahmen beschreibt er die Umsetzung der getroffenen Entscheidungen in Pfaffenhofen.

Philipp Schleef

Kapitel 87. Smarte Marktwirtschaft – Soziale Marktwirtschaft?

Freier, aber geordneter Wettbewerb – reale Teilhabechancen für alle. Die Grundmaximen der Sozialen Marktwirtschaft im Spannungsbogen von Freiheit und Verantwortung haben im Zeitalter der Digitalisierung nichts von ihrer fundamentalen Bedeutung eingebüßt. Allerdings müssen sie auch mit Blick auf die Erfordernisse der Zeit angewandt werden. Was bedeutet dies für die „smarte“ Marktwirtschaft und ihre „Cities“? Was kann und muss Politische Bildung leisten, um die Bevölkerung auf dem Weg in diese Zukunft zu begleiten und zu unterstützen?

Philipp Lerch, Georg Schneider

Kritische Betrachtung und philosophischer Ausblick

Frontmatter

Kapitel 88. Von der Smart City zur gläsernen Stadt

Die Technologien, die mit der Implementierung einer Smart City verbunden sind, bergen neben ihrem Potenzial auch eine Reihe von Gefahren für die Privatheit ihrer Bewohner und die Stadt als Ganzes. Aus einer kritischen Perspektive wird betrachtet, welche Bedingungen Überwachung und soziale Kontrolle befördern können, wie die Mechanismen eines drohenden Verlustes informationeller Kontrolle funktionieren, welche Angriffsflächen sich für die Stadt ergeben – um schließlich zu fragen, wie diese negativen Effekte vermieden und eine möglichst resiliente, freie und „weise“ Stadt angestrebt werden kann.

Andreas Mühlichen

Kapitel 89. Interview: Die Seele als Spiegel des Gemeinwesens

Reiner Manstetten, Chirine Etezadzadeh

Kapitel 90. Schlussbemerkungen der Herausgeberin

Chirine Etezadzadeh

Backmatter

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