Tobias Hadzik - Smart Cities

In städtischen Regionen wurden im Jahr 2011 rund 75 % der erzeugten Energie verbraucht und etwa 80 % aller Treibhausgase emittiert. 30Europäische Städte mit mehr als 5.000 Einwohnern beherbergen circa 350 Mio. Menschen, also rd. drei Viertel der Europäer. Auf diese Siedlungen entfallen rd. 70 % des Energieverbrauches der EU. 31Die Energie wird gerade durch den Betrieb von Gebäuden und im Verkehr verbraucht. Auf diese städtischen Systeme lässt sich ein hoher Anteil der CO 2-Emmissionen zurückführen. 32

Die Freisetzung von Treibhausgasen, insbesondere Kohlendioxid (CO 2), ist die Hauptursache für den Klimawandel. Der Weltklimarat, Intergovernmental Panel of Climate Change (IPCC), hat die weitere Erderwärmung in seinem fünften Sachstandsbericht nach unterschiedlichen Szenarien prognostiziert. Er geht lediglich für ein Szenario mit sehr ambitionierter Klimapolitik von einer Erwärmung um weniger als 2°C aus. Für das schlechteste Szenario mit fast ungebremsten Emissionen kann der Wert gegen Ende des Jahrhunderts 5,4°C übersteigen. 33

In Deutschland haben auch andere Faktoren Einfluss auf die Anforderungen an urbanes Leben bzw. die hierfür erforderlichen Entwicklungen. Nach der Reaktorkatastrophe in Fukushima im Jahr 2011 hat die Bundesregierung beschlossen, den Atomausstieg bis zum Jahr 2022 zu vollziehen. Für die stärkere Nutzung von erneuerbaren Energien sollen vor allem die Stromnetze ausgebaut werden. 34Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG 2014) schreibt vor, insbesondere im Interesse des Klima- und Umweltschutzes eine nachhaltige Entwicklung der Energieversorgung zu ermöglichen. Dazu soll der Anteil des aus erneuerbaren Energien erzeugten Stroms am Bruttostromverbrauch in Deutschland auf 18 % im Jahr 2020, 40 % bis 45 % bis zum Jahr 2025, 55 % bis 60 % bis zum Jahr 2035 und 80 % im Jahr 2050 erhöht werden. 35

Vor dem Hintergrund der wirtschaftlichen, sozialen und technologischen Veränderungen sowie der Globalisierung stehen Städte vor der Herausforderung, gleichzeitig ihre Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten und nachhaltige Stadtentwicklung zu betreiben. Dies wird einen massiven Einfluss auf alle Fragen zur urbanen Qualität, wie Wohnen, Wirtschaft, Kultur, Sozial‐ und Umweltbedingungen, haben. 36Konkrete Fragen sind beispielsweise, wie das urbane Verkehrs- und Transportwesen effizient gestaltet, die Energieversorgung organisiert oder der Zugang zu Bildung sichergestellt werden können. Dies sind nur einige Problematiken, mit denen sich eine Stadt auseinandersetzen muss. 37

Die natürlichen Lebensgrundlagen zu erhalten, erfährt gesamtgesellschaftlich ein gesteigertes Interesse. Den Menschen wird bewusst, dass mit Blick auf die Endlichkeit der natürlichen Ressourcen eine Änderung des Umgangs mit der Umwelt vollzogen werden muss. 38

Aus der Erkenntnis, dass den Herausforderungen einer Stadt mit einem umfassenden Ansatz begegnet werden muss, entstand die Idee der intelligenten Stadt. Die Idee äußert sich in vielen unterschiedlich ausgestalteten Ansätzen und Konzepten. Im Kern sollen durch ein hohes Maß an Technologieeinsatz die Lebensbedingungen der Bewohner verbessert und die Umwelt geschützt werden. 39Städte sollen smart werden. Die Entwicklung der Stadt in Bezug auf Gesellschaft, Wachstum, Funktionen, Service, Verschmelzung von Technologiefeldern etc. soll nachhaltig, intelligent, lösungsorientiert und effizienzsteigernd sein. 40Mit einem gleichen oder geringeren Ressourceneinsatz soll die smarte Stadt einen deutlich höheren und stabilen Standard an Lebensqualität erzielen. Dazu soll das Stadtmanagement durch eine innovative und technisch unterstützte Vernetzung nutzenstiftende Synergien schaffen. Moderne Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) soll die Stadtsysteme und ihre Informationsquellen miteinander verknüpfen. So soll die Stadt für Bürger und Investoren attraktiv, zukunftsfähig, resilient und gemeinwohlorientiert gestaltet werden und ihre Lebensqualität steigern. 41

Nach dieser Idee steht den Bewohnern alles zur Verfügung, was sie zum Leben brauchen: Sauberes Wasser, gesunde Nahrung, umweltfreundliche Energie, effiziente Verkehrskonzepte und gute Luft. Zu ihrer Realisierung entwickeln Forscher in interdisziplinären Teams Konzepte und erproben innovative Technologien. 42

Städte, die derartige Initiativen umsetzen, werden u. a. als Smart Cities bezeichnet. Smart City ist eine vielfältig verwendete Begrifflichkeit, die hauptsächlich gesamtheitliche Entwicklungskonzepte für die Begegnung von zukünftigen Herausforderungen in einer urbanen Stadtgesellschaft, insbesondere durch den Einsatz von smarten Technologien, betitelt. 43Die Smart City kann beschrieben werden als eine Stadt, in der durch den Einsatz von IKT intelligente Lösungen für unterschiedliche städtische Bereiche (z.B. Infrastruktur, Gebäude, Mobilität, Energie, Dienstleistungen oder Sicherheit) eingesetzt werden. Dabei steht die sinnvolle Vernetzung innerhalb dieser Bereiche und zwischen ihnen im Fokus, um zu einer Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz, der Wettbewerbsfähigkeit sowie der Lebensqualität zu führen. 44Als übergeordnete Wirkungsziele der Smart City können grob zusammengefasst werden:

Die Lebensqualität und Möglichkeiten der gesellschaftlichen Teilhabe der Bürger soll verbessert werden.

Die Nutzung von endlichen Ressourcen soll verringert und die Nutzung erneuerbarer Ressourcen soll etabliert werden.

Die Daseinsvorsorge soll langfristig gesichert und optimiert werden.

Die Überlebens-, Anpassungs- und Widerstandsfähigkeit (Resilienz) des Siedlungsraums sollen gestärkt werden.

Eine transparente Entscheidungskultur und Wissensgesellschaft sollen geschaffen werden.

Die Wettbewerbsfähigkeit des Wirtschaftsstandortes soll dauerhaft erhalten und gestärkt werden.

Insgesamt werden mit der zu erzielenden Wirkung die Zukunftsfähigkeit des Siedlungsraums verbessert und die negativen Folgen der Urbanisierung gemindert oder vermieden. 45

Damit umfasst die Smart City nahezu alle Lebensbereiche, wie z.B. Daseinsvorsorge, stoffliche Ver- und Entsorgung (Wasser, Abfall), Mobilität und Verkehr, Information und Kommunikation, Produktion und Logistik, Soziale Infrastruktur (Bildung, Gesundheit, Kultur), Politik und Verwaltung, Energie, natürliche Umwelt, Gebäude und bauliche Infrastrukturen, Sicherheit und Schutz, Handel und Dienstleistungen, Stadtentwicklungs- und Stadtplanung. 46Die dazugehörigen Aufgaben einer Stadt werden ohne den Einsatz technischer Innovationen, insbesondere in großen und in schnell wachsenden Städten, nicht zu bewältigen sein. Technische Lösungen, nicht als Selbstzweck, sondern als befähigendes Element, werden in Städten für die Funktionsfähigkeit der Stadtsysteme benötigt. 47

Die voranschreitende Entwicklung der Technologien, insbesondere in der IKT, und ihre Verbreitung ermöglichen erst eine Smart City nach einem integrierten Ansatz. Im Jahr 2015 verfügten 43 % der Weltbevölkerung über einen regulären Internetzugang. 48Nach Angaben der Cisco Internet Business Solutions Group (IBSG) wird die Anzahl von insgesamt 25 Mrd. mit dem Internet verbunden Geräten im Jahr 2015 auf rd. 50 Mrd. im Jahr 2020 steigen. 49Die Möglichkeiten für Menschen, sich über das Internet zu informieren, mit anderen auszutauschen, Geschäfte abzuwickeln etc., bilden eine Grundlage für smarte Entwicklungen. Über das Internet interagieren aber nicht nur Menschen. Mit dem Internet verbundene Geräte verfügen teilweise über Sensoren und Aktoren. Über Sensoren sammeln sie Informationen über ihre Umwelt (z.B. die Temperatur oder den CO 2-Gehalt in der Luft) und über Aktoren beeinflussen sie diese (z.B. Regulation der Heizung). Vernetzte technische Komponenten und Geräte tauschen selbständig Daten aus und setzen Steuerungsfunktionen um. 50Man spricht vom sogenannten Internet der Dinge. Einsatz finden diese Technologien im öffentlichen und im privaten Bereich beispielsweise in Smartphones, PCs, Telekommunikationsgeräten, mit Sensorik und Rechenkapazitäten ausgerüsteten Haushaltsgeräten und Privatfahrzeugen. 51Smart Home-Lösungen etablieren sich. Im Zusammengang mit Smart Home und Smart Building ist eine intelligente Stadt als Erweiterung des intelligenten Raumes auf die gesamte Stadt zu sehen. 52Es besteht eine relativ preisgünstige Verfügbarkeit für immer leistungsfähigere und zunehmend kleinere Sensoren, Prozessoren und Aktoren. Übertragungsgeschwindigkeiten von netzgebundenen und drahtlosen Kommunikationskanälen, die Speicherung von großen Datenmengen und Rechenkapazitäten werden rapide ausgebaut. Diese Entwicklung ermöglicht heute und noch mehr in der Zukunft eine weitestgehend automatisierte Steuerung einzelner Prozesse und Verfahrensabläufe. 53Dies führt zu einer Digitalisierung zahlreicher Lebensbereiche mit einer zunehmenden Humanisierung der Technologie, das heißt, sie ist ohne Expertenwissen bedienbar, sie agiert weitgehend im Hintergrund und ist in den Alltag integriert. 54In diesem Zusammenhang kann auch die Entwicklung künstlicher Intelligenz im Internet der Dinge und Services als bedeutsam betrachtet werden. 55Durch die Digitalisierung besteht für Städte großes Potential ihre Leistungsfähigkeit in den einzelnen Stadtsystemen und als Ganzes zu steigern. Beispiele aus aller Welt zeigen die Entwicklung und Erprobung von innovativen Lösungen, etwa in den Bereichen Mobilität, Energie oder Gesundheit. Gemeinsam haben sie alle, dass sie auf zahlreiche, zum Teil ausgewählte Lebensbereiche ganzer Städte abzielen und Synergien schaffen wollen. 56