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Die großen Metropolen der Welt müssen sich wandeln. Umweltverschmutzung, Verkehrschaos und Versorgungsprobleme zwingen zum Umdenken. Moderne Kommunikationstechnik wie 5G hilft den Umwandlungsprozess zu beschleunigen und Probleme in den Griff zu bekommen.

Moderne Informations- und Kommunikationstechnologie verändern die Städte. Sie verwandeln sich in sogenannte „Smart Cities“, ein Begriff der seit der Jahrtausendwende die Runde macht und der keineswegs klar definiert ist. Denn der Wandel betrifft viele Bereiche wie Wirtschaft, Soziales, Verkehr und Politik. Konkrete Lösungsansätze gibt es hingegen schon. Etwa beim Umgang mit der stetig wachsenden Umweltverschmutzung, dem demographischen Wandel oder auch der Ressourcen-Knappheit. So können Städte etwa mit einer intelligenten Stadtbeleuchtung viel Energie sparen, ein smartes Verkehrsmanagement hilft Luftschadstoffe zu reduzieren sowie verstopfte Straßen zu vermeiden und Sensoren helfen zu verstehen, wie die Bürger ihre Stadt nutzen.

Speziell für die Vernetzung dieser Sensoren, die zusammen ein gewichtiger Bestandteil des Internets der Dinge sind, gibt es eine neue Netz-Technologie, das Narrowband-IoT. Die Technologie erlaubt es mit geringem Energieaufwand kostengünstig Daten zu übermitteln. Derzeit wird zwar viel über 5G gesprochen, doch mit Narrowband-IoT können viele Anwendungsfälle genauso gut und vielleicht sogar besser umgesetzt werden. In Zukunft wird Narrowband-IoT zu einem Bestandteil von 5G und noch viele weitere Optionen für die Smart City eröffnen.

Wir stellen die zehn innovativsten Städte vor, die weltweit bemüht sind, intelligente Lösungen für Ihre Probleme zu finden.

1. Darmstadt

Eine Stadt, die man vielleicht nicht unbedingt in den Top 10 vermutet hätte, ist das deutsche Darmstadt. Und doch ist die hessische Metropole in Sachen Smart Cities ganz weit vorne mit dabei. Darmstadt hat sich das ehrgeizige Ziel gesetzt, in Europa Vorreiter bei der Digitalisierung zu werden. Eine eigens gegründete Digitalstadt Darmstadt GmbH treibt die Projekte voran. Darmstadt ist nach Berlin und Hamburg die dritte Stadt Deutschlands, die die Deutsche Telekom mit einem 5G-Netz ausgestattet hat. Das ermöglicht etwa bereits heute das Potenzial einer „teleoperierten“ Straßenbahn, also einer teilautomatisierten oder ferngesteuerten Tram, zu erforschen. Für solche Steuerungen sind extrem schnelle und vor allem zuverlässige Verbindungen unerlässlich. Das Projekt MAAS (Machbarkeitsstudie zur Automatisierung und zu Assistenzsystemen der Straßenbahn) ist in dieser Form einmalig und geht über bisher in Deutschland gemachte Tests deutlich hinaus.

Daneben setzt man in Darmstadt auch auf das Internet der Dinge, das mit 5G-Technik eine neue Grundlage bekommt. So gibt es bereits ein flächendeckendes, digitales Messnetzwerk für Luftschadstoffe. Die Sensoren stecken dabei in den „grauen Kästen“ der Deutschen Telekom und erfassen dort den Gehalt von Stickoxiden, Ozon und Feinstaub. In der Zukunft können solche Sensoren an praktisch jedem Ort untergebracht werden. Der Stromverbrauch im 5G Netz ist äußerst gering, die robusten Sensoren sollen mindestens 10 Jahre wartungsfrei betrieben werden können.

2. Barcelona

Eine europäische Stadt, die das Thema Smart Cities schon seit längerem forciert und diese Aktivitäten auch nicht versteckt, ist Barcelona. Barcelona veranstaltet regelmäßig „Smart City Expos“ zu der Journalisten, Unternehmer oder auch andere technikinteressierte Menschen eingeladen werden, und denen dann selbstverständlich auch die Projekte der Stadt vorgestellt werden. Als noch fast niemand vom Internet der Dinge redete, hat Barcelona bereits 500 km Glasfaser verlegt und mehr als 12.500 Sensoren installiert, die Verkehrs- und Wetterdaten sammeln und die Qualität der Luft messen. Die in der Stadt verteilten Mistkübel messen ihren Füllstand und informieren, wenn sie geleert werden müssen. Die Sensoren sitzen oft auf Straßenlaternen und registrieren dann auch, wie viele Fußgänger vorbei kommen. Tut sich wenig auf dem Gehsteig, dann werden die Laternen abgeschaltet. Zukünftig will sich Barcelona auch an komplexe Projekte wagen. Die Stadt nimmt am europäischen Programm MUV teil, das Menschen zum Umstieg auf umweltschonende Fortbewegungsmittel bewegen möchte. Wer etwa auf das Fahrrad wechselt und das per App bekannt gibt, soll mit Vergünstigungen in Geschäften belohnt werden. Um das Projekt zu realisieren muss aber eine ganze Reihe von Partnern mit ins Boot geholt werden.

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3. Amsterdam

Auch Amsterdam bemüht sich seit Jahren um eine Entwicklung Richtung Smart City. 2016 wurde diese Anstrengung belohnt und die Stadt mit dem "Capital of Innovation Award" ausgezeichnet. Die Stadt kümmert sich stark um eine Kreislaufwirtschaft und bezieht auch die Einwohner bei der Entwicklung neuer Projekte mit ein. Beispielsweise wurde mit dem "Amsterdam Smart Citizens Lab" eine Plattform für Wissenschaftler, Einwohner und Designer geschaffen. Hier werden ganz nach dem Bottom-Up-Prinzip Ideen entwickelt, welche den Lebensstandard erhöhen sollen. Die Regelung des Stadtverkehrs wird in Amsterdam durch ein selbstregulierendes System ermöglicht, das mit Hilfe von 2.400 Fahrzeugdetektor-Stationen und 60 Kameras beinahe autonom funktioniert. Das System erfasst beispielsweise auch die Verfügbarkeit von Stellplätzen in Parkhäusern. Alle von der Stadt erstellten Daten sind zudem über ein Portal abrufbar. In dieses Datenportal werden auch 12.000 Open-Source-Datensätze aus 32 Stadtverwaltungen eingespeist.

4. Bhubaneswar

Auf dem indischen Sub-Kontinent sind viele Probleme noch viel drängender als in Europa. Eine der Städte, die diese Probleme am konsequentesten angeht, ist Bhubaneswar. Juniper Research hat die Stadt als eine der besten intelligenten Städte der Welt eingestuft. Bei der Entwicklung in Richtung Smart City konzentriert sich Bhubaneswar auf die Themen E-Government, Abfall-, Wasser- und Energiemanagement, urbane Mobilität sowie Gesundheit und Bildung. So gibt es beispielsweise in der Stadt eine intelligente Ampelsteuerung, Simulations- und Modellierungssoftware optimieren den Verkehrsfluss. Kernstück der gesamten Projekte ist das Intelligent City Operation and Management Center (ICOMC) das die digitale Plattform für die Integration und Bereitstellung bürgernaher Funktionen bietet. Dazu zählen auch ein stadteigenes Zahlungssystem und ein Open-Dataprojekt.

5. Seoul

Seoul, die Hauptstadt Koreas hat als eine der ersten Städte der Welt Induktionsschleifen für E-Busse in den Straßen verlegt. So können die Fahrzeuge während der Fahrt aufgeladen werden. Bereits seit 2012 gibt es eine Open-Gouvernement Richtlinie, die die Zusammenarbeit der einzelnen Verwaltungsabteilungen vereinfachen soll, aber gleichzeitig sensible Daten der Bürger schützt. Dabei gibt es für die Bürger die Möglichkeit sich über eine digitale Plattform direkt mit den Beamten in Verbindung zu setzen. Umgekehrt können diese über die Plattform neue Projekte vorstellen. Bereits legendär sind die virtuellen Läden, die es in jeder U-Bahn-Station gibt. Die unter Zeitdruck stehenden Koreaner können dort per Smartphone-Scan für das Abendessen einkaufen und sich die Waren nach Hause oder zu einer Abholstation liefern lassen. Seoul ist auch Pionier der 5G-Technik. Es entstehen derzeit eine Fülle neuer Anwendungen, die sich die Vorteile der neuen Technik zu Nutze machen.

6. Yinchuan

Auch in China ist man beim Thema Smart City sehr aktiv. Unter den fast 200 Projekten ragt eines besonders heraus: Yinchuan. Die fast 2 Millionen-Stadt am Oberlauf des Gelben Flusses hat bereits eine Vielzahl innovativer Projekte umgesetzt. Eines davon ist das bargeldlose Bezahlen im Bus. Das funktioniert hier nämlich per Gesichtserkennung, das Geld wird direkt vom Konto abgebucht. Als Resultat sind die Einsteige-Prozesse deutlich schneller geworden. Ein anderes Beispiel: Wer Lebensmittel per Smartphone bestellt, braucht nicht auf die Lieferung zu warten. Er kann seine Bestellung ganz einfach in einem der vielen gekühlten Lager abholen, die über die ganze Stadt verteilt sind. Der Erfolg von Yinchuan beruht auf einer riesigen Datenbank, die räumliche und geografische Informationen wie solche zu Bevölkerung, Gebäuden, Infrastruktur und Wirtschaft bereithält. Eine Anwendungsdatenbank umfasst zudem Verkehr und Transport, Bildungseinrichtungen sowie den städtischen öffentlichen Dienst. Beide Datenbanken bilden zusammen die Grundlage für Entscheidungen der Stadt und helfen auch Dienstleistungen für die Bürger bereitzustellen.

7. New York

Wer die USA kennt, der weiß: Nicht überall wird modernste Technik verwendet. Das gilt auch für New York, wo beispielsweise immer noch ein Gutteil der Lampen von Hand geschaltet wird und Glühlampen statt LEDs ihren Dienst tun. In New York war dies Grund, vor einigen Jahren den Startschuss für eine umfangreiche Modernisierung zu geben, die den Big Apple mit an die Spitze der aktivsten Smart Cities gespült hat. So wurden mittlerweile 800.000 Gebäude mit Funk-Wasseruhren ausgestattet, um einen besseren Überblick über den Wasserverbrauch zu bekommen.

Die Überwachung der Luftqualität hat Argumente geliefert um umweltbelastende Öl-Heizungen zu verbieten und Umrüstsubventionen auszuschreiben. Natürlich hat New York auch mehr Spektakuläreres zu bieten. Etwa das Kiosk-System Link NYC, das aus simplen Telefonzellen WLAN-Hotspots und Informationszentralen gemacht hat oder den datengesteuerten Ansatz zur Verbrechensbekämpfung. Mit BigBelly hat auch New York einen intelligenten Mistkübel, der den Abfall mittels integrierter Müllpresse komprimiert, angetrieben durch Sonnenenergie. Außerdem kann die Abholung per Funk angefordert werden. Und wie es sich für eine Smart City gehört gibt es mit City 24/7 auch eine offene Informationsplattform für die Bürger.

8. Chicago

Chicago gilt als eine der ehrgeizigsten der amerikanischen Smart Cities. Der bis zum Mai dieses Jahres regierende Bürgermeister Rahm Emanuel gab die Devise aus, die Stadt zur „am meisten von Daten gesteuerten Kommune der Welt“ zu machen. Das „Open 311 project“, das Chicagos Bevölkerung eine Anlaufstelle für Schadensmeldungen, wie Straßenschäden oder defekte Lichtanlagen, aber auch viele weitere Serviceanfragen bietet, bescherte der Stadt weltweite Bekanntheit und den Ruf einer innovativen Smart City. Im Rahmen des Projektes „Array of Things“ wurden in der Stadt eine große Anzahl verschiedenartige Sensoren verteilt, die unter anderem auch die Populationen von Ratten und Mäusen in Echtzeit überwachen können. Dafür holte sich die Stadtverwaltung auch die University of Chicago ins Boot, das Argonne National Laboratory sollte die Kommune im Bereich Big Data Analyse voranbringen. Diese Daten werden auch bei der administrativen Entscheidungsfindung benutzt, etwa bei der Priorisierung von Lebensmittelkontrollen.

9. San Francisco

San Francisco ist die Heimat vieler High-Tech-Unternehmen. Und so ist es quasi selbstredend, dass die Stadt sich dem Thema Smart City annimmt. Schwerpunkt der West-Coast-Metropole ist der Verkehr. So haben Unternehmen wie Uber, GM, Waymo und Zoox Tests mit selbstfahrenden Fahrzeugen in der Stadt gestartet. Autonom fahrende Busse sollen den Pendelverkehr zu Treasure Island übernehmen. Um den Verkehr einzudämmen arbeitet die Stadt an Projekten zum Ridesharing, also der gemeinsamen Nutzung von Autos, Einzelfahrten sollen um 10 Prozent reduziert werden. In einigen Pilotzonen bereits erfolgreich umgesetzt, hat die Stadt ein neues Parkleitsystem genannt SFPark. Das Parkleitsystem verarbeitet Echtzeitdaten von Sensoren in der Fahrbahn und berechnet die Parkkosten je nach Nachfrage. Die Daten können die Nutzer am Handy abrufen. Durch die Maßnahme konnten der Verkehr und die Emissionen um 30 Prozent gesenkt werden.

10. Melbourne

Auf dem australischen Kontinent ist Melbourne die fortschrittlichste Smart City. Zumindest ist sie das in den Augen der Internationalen Entwicklungsbank ICF, die ihr 2017 offiziell diese Auszeichnung verlieh. Dabei will die Stadt neue Technologien nicht um ihrer selbst willen einführen, sondern stets auf die Bedürfnisse der Bewohner und Besucher achten. Für die Entwicklung neuer Ideen gibt es das CityLab, das auch Hackathons durchführt – also Versuche gemeinschaftlich Probleme zu lösen. Eine Open Data Plattform macht die von der Stadt erhobenen Daten für die Bürger zugänglich. Ein sogenannter Technologieprüfstand bereitet die Stadt auf den Start von 5G vor, der im März kommenden Jahres erfolgen soll. Die Themen Telemedizin und intelligente Verkehrsleit– und Energiesysteme werden evaluiert. Und auch das Internet der Dinge ist ein wichtiger Forschungsgegenstand. Die Ergebnisse sollen dann in die Regierungsarbeit mit einfließen.

Fazit Smart Cities

Moderne Informationstechnologien wie 5G schaffen die Voraussetzungen für neue, intelligentere Städte, die mit frischen Ideen Probleme wie Umweltverschmutzung oder verstopfte Straßen in den Griff bekommen und mit ihren Bürgern besser kommunizieren wollen. Ein Muss hierfür ist ein funktionierendes E-Government. Für viele Probleme wie eine intelligente Parkraumbewirtschaftung und Verkehrsteuerung, effiziente Energienutzung oder Reduzierung der Luftverschmutzung gibt es bereits funktionierende Ansätze. Für Projekte wie autonome Fahrzeuge werden mit der Einführung von 5G gerade erst die Voraussetzungen geschaffen. Die entsprechenden Lösungen werden aber nicht lange auf sich warten lassen, denn die Städte arbeiten intensiv daran.

Das gilt nicht nur für die großen Städte, auch Gemeinden werden die Technik nutzen um ihre speziellen Probleme in den Griff zu bekommen. Weswegen Magenta zum Start von 5G vor allem auch die ländlichen Gebiete versorgt. Sie dürfen den Anschluss an die Entwicklung nicht verlieren und brauchen entsprechende Infrastruktur.

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