Was ist eine Smart City?

Zu den Bereichen des städtischen Betriebs, in denen IKT, IoT und andere intelligente Technologien zunehmend eine wichtige Rolle spielen, gehören Verkehr, Energie und Infrastruktur. Wenn eine Stadt ihre Systeme und Strukturen aktualisiert, um diese Technologien zu integrieren, wird sie intelligenter. Welche Städte genau als Smart Cities gelten oder den Titel der „intelligentesten“ Stadt beanspruchen sollten, ist umstritten.

So wie das Nervensystem des Körpers steuert, wie der Mensch auf die Welt um ihn herum reagiert, können Städte mit sich entwickelnden Technologien auf die Veränderungen in ihrem Umfeld reagieren.

Technologien zur Datenerfassung – einschließlich Echtzeitdaten – sind von zentraler Bedeutung für Smart-City-Initiativen und die damit verbundenen Vorteile. Datengesteuerte Erkenntnisse helfen Kommunalverwaltungen, die Stadtplanung und den Einsatz städtischer Dienstleistungen zu verbessern, die von der Abfallentsorgung bis zum öffentlichen Nahverkehr reichen, und so zu einer besseren Lebensqualität der Bewohner zu führen.

Effizientere städtische Dienstleistungen können außerdem dazu beitragen, die Kohlenstoffemissionen zu senken und so zu den globalen Bemühungen zur Bekämpfung des Klimawandels beizutragen und gleichzeitig die lokale Luftqualität zu verbessern. Darüber hinaus können Smart-City-Lösungen ein Motor für Wirtschaftswachstum sein, da eine bessere Infrastruktur und mehr technologische Innovation auf die Schaffung von Arbeitsplätzen und Geschäftsmöglichkeiten einzahlen können.

Das US-Verkehrsministerium hat drei Kennzeichen von Smart Citys und Smart Communitys identifiziert:¹

Technische und datengesteuerte Bemühungen zur Verbesserung des städtischen Umfelds reichen mindestens bis in die 1960er Jahre zurück: Regierungsbeamte in Los Angeles erhoben erstmals Daten und ermittelten mithilfe von Computerprogrammen verarmte Stadtviertel, die einer Intervention bedurften.²

Der Begriff „Smart City“ tauchte in den 1990er Jahren erstmals in der Fachliteratur auf und wurde im Laufe der Jahre weiterentwickelt und erweitert. In einem Bericht des McKinsey Global Institute von 2018 heißt es, dass Stadtverwaltungen früher Smart-City-Technologien „hinter den Kulissen“ nutzten, heute aber zunehmend auch die Bürger der Stadt in Smart-City-Lösungen einbezogen werden. Diese Stakeholder spielen eine Schlüsselrolle im Smart-City-Ökosystem, weil sie über digitale Plattformen und interaktive mobile Apps wichtige Daten sammeln und gemeinsam nutzen.³

Smart-City-Lösungen werden oft als Hilfe für städtische Gebiete angepriesen, um die mit dem Bevölkerungswachstum verbundenen Herausforderungen zu bewältigen. Die Vereinten Nationen sagen voraus, dass bis 2050 zwei Drittel der Weltbevölkerung in Städten leben werden.

Neue Technologien, die die Effizienz und Nachhaltigkeit im privaten Sektor verbessern, sind auch der Motor für Smart-City-Netzwerke:

Die Informations- und Kommunikationstechnologie umfasst eine Reihe von datenbezogenen Technologien. Das National Institute of Standards and Technology des US-Handelsministeriums definiert IKT als die Erfassung, Speicherung, Abfrage, Verarbeitung, Anzeige, Darstellung, Präsentation, Organisation, Verwaltung, Sicherheit, Übertragung und den Austausch von Daten und Informationen.

Das Internet der Dinge ist ein Netz aus physischen Geräten, Fahrzeugen, Apparaten und anderen physischen Objekten mit Sensoren, Software und Netzwerkkonnektivität, die Daten sammeln und austauschen. Diese vernetzten Geräte, auch bekannt als „intelligente Objekte“, können einfache Geräte für „Smart Homes“ und „Smart Buildings“ sein (beispielsweise intelligente Thermostate), aber auch Wearables wie Smartwatches oder in Transportsysteme eingebettete Technologie. WLAN oder drahtlose Konnektivität unterstützt IoT-Funktionen, und öffentliches WLAN gilt oft als Schlüssel für IoT-gestützte städtische Dienste.

Automatisierung ist der Einsatz von Technologie zur Ausführung von Aufgaben mit minimalem menschlichen Einsatz. In Smart-City-Projekten hilft die Automatisierung den Städten, schneller auf die Echtzeitdaten zu reagieren, die von vernetzten Geräten im Internet der Dinge übermittelt werden. Durch Automatisierung können zum Beispiel Straßenlaternen je nach Rückmeldung von licht- und bewegungserkennenden Sensoren automatisch ausgeschaltet werden, wenn sie nicht benötigt werden – das macht den Stadtbetrieb energieeffizienter und nachhaltiger.

Künstliche Intelligenz kombiniert Informatik und leistungsfähige Datensätze, um Problemlösungen zu ermöglichen. Smart-City-Projekte nutzen KI und auf maschinellem Lernen basierende Lösungen, um die Infrastruktur effizient und nachhaltig zu verwalten. So können KI-Algorithmen beispielsweise die Routen der Müllabfuhr optimieren und die Kohlendioxidemissionen der städtischen Müllwagen reduzieren. KI kann auch den Strafverfolgungsbehörden bei der Stärkung der öffentlichen Sicherheit helfen, wenn sie Daten von Sicherheitskameras und vernetzten Geräten zur Aufdeckung von Verbrechen analysiert.

Intelligenter Verkehr ist ein Eckpfeiler der Smart-City-Planung. Mit dem Internet der Dinge, künstlicher Intelligenz und anderen Technologien wie der Geoortung können Kommunalverwaltungen und Partner aus dem Privatsektor Echtzeitdaten erfassen, um den öffentlichen Nahverkehr zu verbessern, Verkehrsstaus zu verringern, den Kohlendioxidausstoß zu reduzieren und die Lebensqualität für Stadtbewohner und Pendler gleichermaßen zu verbessern.

Smart-City-Technologien in intelligenten Verkehrssystemen können städtischen Mitarbeitern bei der Prognose helfen, welche Fahrzeuge in der Stadt ausfallgefährdet sind, und proaktiv Reparaturen anordnen. Diese Technologien sind die Basis intelligenter Parksysteme, die die Verfügbarkeit von Parkplätzen bewerten und die Autofahrer auf dem Laufenden halten. Sie ermöglichen einen effizienten KI-gestützten Ansatz für das Verkehrsmanagement, um mit Echtzeit-Verkehrsdaten den Zeitpunkt von Signaländerungen an Kreuzungen zu bestimmen. Intelligente Verkehrssysteme unterstützen auch den Einsatz von Elektrofahrzeugen und autonomen Fahrzeugen, um weiter zur Reduzierung der CO2-Emissionen und zur Verbesserung des Verkehrsflusses beizutragen.

Smart-City-Technologien wie KI können Energieversorgern bei der Verwaltung intelligenter Netze helfen, zum Beispiel mit Sensoren und Software ausgestattete Stromnetze. Fortschrittliche Software und Analysetools können die von vernetzten Geräten bereitgestellten Daten analysieren, um Muster im Energieverbrauch zu erkennen und den künftigen Energieverbrauch vorherzusagen. So können Anbieter proaktiv Ausfälle vermeiden und die Bedürfnisse ihrer Kunden erfüllen. Intelligente Energie unterstützt außerdem auch die Integration erneuerbarer Energiequellen und energieeffizienter Technologien und trägt so zum Klimawandel bei.

Intelligente Energietechnologie kann auch die Kohlendioxidemissionen, den Abfall und den Ressourcenverbrauch im Öl- und Gasgeschäft reduzieren. Einige Beispiele:

• Vorausschauende Anlagenoptimierung mit KI und IoT, um die Lebensdauer von Anlagen zu verlängern und weniger Ressourcen für ihre Wartung und Überwachung zu benötigen.
• Optimierung des Upstream- und Midstream-Betriebs mit Schwerpunkt auf der systemischen Anlagenleistung. Dieser Ansatz verbessert die zeitliche Abstimmung der Migration auf digitale Systeme und die Untersuchung leistungsschwacher Anlagen mit zu hohem Verbrauch.
• Einsatz von Technologien zur Umweltüberwachung, um den Energieverbrauch zu senken und Gesundheit, Sicherheit und Umwelt zu verbessern.

Zu intelligenter Infrastruktur zählen intelligenter Verkehr, intelligente Energie und intelligente Ansätze für Versorgungseinrichtungen wie Wasser sowie die Wartung von Strukturen und Geräten, die den Verkehr unterstützen, wie Kabel und Decks. Wie bei anderen intelligenten Technologien können Entscheidungsträger mit den von Sensoren und vernetzten Geräten gesammelten Daten potenzielle Probleme erkennen und proaktiv angehen. In diesem Fall helfen die Daten dabei, Probleme mit Infrastruktur-Assets vor einer Eskalation zu erkennen und zu lösen sowie die Effizienz und Lebensqualität der Anwohner zu verbessern.

Welches Stadtgebiet als Smart City gilt und welche Städte die „intelligentesten“ sind, hängt von der Quelle ab, die Sie zu Rate ziehen. Städte in Europa, Nord- und Südamerika sowie Asien rangeln regelmäßig um die Position in verschiedenen Rankings. Klar ist jedoch, dass Kommunalverwaltungen in aller Welt eine Vielzahl von Smart-City-Lösungen einsetzen. Dies umfasst berühmte Zentren des globalen Handels wie New York City und Singapur ebenso wie regionale Wirtschaftszentren wie Chattanooga, Tennessee und die Provinz Zhejiang, China.

In Zhejiang, wie auch an vielen anderen Orten in China, gibt es nahezu flächendeckend Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Berichten zufolge besitzt die Provinz mehr als eine Million Ladestationen. In Chattanooga gehört zu den Smart-City-Projekten eine Zusammenarbeit mit verschiedenen Organisationen, um die Luftqualität durch Sensornetze zu überwachen. Das Projekt unterstützt Initiativen zur Verbesserung der Luftqualität in der Stadt und liefert wertvolle Informationen für medizinische Fachkräfte.

Doch Innovationen für Smart Citys finden nicht in einem Vakuum statt. Stadtplaner, gemeinnützige Organisationen und Unternehmen kommen regelmäßig zusammen, um Ideen und Lösungen auf globalen Veranstaltungen zu präsentieren. Ein wichtiges Event für diesen Austausch ist Smart City Expo World Congress in Barcelona. Erklärtes Ziel ist es, „urbane Innovationen auf der ganzen Welt zu kollektivieren“.