Smart City – Made in Germany

Inhaltsverzeichnis

1. Energiewirtschaft

   1. Frontmatter

   2. Kapitel 32. Eine Reise ins Jahr 2050

      Werner Götz

      Zusammenfassung

      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.

   3. Kapitel 33. Smart Grids – die Enabler der Smart Cities

      Katharina Volk, Martin Konermann

      Zusammenfassung

      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.

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

      Wolfgang Eckert, Jennifer Lemken

      Zusammenfassung

      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.

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

      Thorsten Radensleben, Robin Grey

      Zusammenfassung

      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.

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

      Andreas Booke, Chirine Etezadzadeh

   7. Kapitel 37. Blockchain in der Energiewirtschaft

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

      Zusammenfassung

      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.

   8. Kapitel 38. Das digitale EVU

      David Thiel, Andreas Danuser

      Zusammenfassung

      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, Konnektivität 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 Datenschutz und Systemresilienz. Das Start-up aliunid wird seit Ende 2018 u.a. von der Schweizerischen Eidgenossenschaft gefördert.

2. Wasser und Abwasser

   1. Frontmatter

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

      Hagimar von Ditfurth

      Zusammenfassung

      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.

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

      Frank Neumann, Thomas Papenkort

      Zusammenfassung

      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.

3. Abfall und Recycling

   1. Frontmatter

   2. Kapitel 41. Smart Waste Management für die Smart City

      Michael Schneider

      Zusammenfassung

      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.

   3. Kapitel 42. Waste Management 4.0: Bedarfsgerechte Entsorgung

      Milen Volkmar, Christina Berger

      Zusammenfassung

      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.

4. Gebäude, Bau und Wohnungswirtschaft

   1. Frontmatter

   2. Kapitel 43. Nur eine lebenswerte Stadt ist zukunftsfähig

      Rainer Bareiß, Norbert Pralle

      Zusammenfassung

      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 City

   3. Kapitel 44. Konzeptvergabe – Baustein einer sozial gerechten Stadtentwicklung

      Gertrudis Peters

      Zusammenfassung

      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.

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

      Maren Kern, Jörg Lippert

      Zusammenfassung

      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.

   5. Kapitel 46. Ökologischer Stadtumbau Köln-Chorweiler

      Hans-Peter Höhn, Carolin Eva Riedel

      Zusammenfassung

      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.

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

      Stephan Anders

      Zusammenfassung

      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.

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

      Daniela Schneider

      Zusammenfassung

      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.