Wie vernetzte Städte unser Leben verbessern

Auf der grünen Welle durch den Feierabendverkehr – bei dem Verkehrsaufkommen vieler Innenstädte heute kaum vorstellbar, doch smart Cities könnten das in Zukunft ändern. Digital, effizient und nachhaltig – mit einer intelligenten Infrastruktur ist es möglich.

Die Digitalisierung wird unsere Welt in den kommenden Jahrzehnten stark verändern. Ein Bereich, an dem das unter anderem zu beobachten sein wird, ist die städtische Infrastruktur. Sie versorgt mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung mit Energie, Wohnraum und Mobilität. Dabei ist ein Großteil der städtischen Infrastruktur technologisch veraltet. Das gilt vor allem für Länder, in denen die Infrastruktur bereits vor vielen Jahrzehnten aufgebaut wurde und Straßen, Bahngleise, Energiesysteme und Gebäude noch lange nicht im digitalen Informationszeitalter angekommen sind. In ihnen schlummert ein riesiges Potential, denn eine intelligente Infrastruktur mit 5G-Netzen, KI-Computern und IoT-Sensoren macht deutliche Effizienzsteigerungen möglich. Ein wichtiger Schritt zu einer nachhaltigen Stadt der Zukunft. Folgende Bausteine sollen unter anderem dabei helfen.

Intelligenter Verkehr

Stockender Verkehr und Staus gehören in vielen Städten mittlerweile zum Alltag. Eine vernetze Verkehrsinfrastruktur bietet hier viele Lösungsmöglichkeiten. Der Grund: Über die Erhebung von Daten können sich digitale Technologien ein umfassendes Bild über alle Verkehrsströme in einer Stadt errechnen, sich in Echtzeit an gegebene Situationen anpassen und den Verkehrsfluss deutlich optimieren. Etwa, indem Ampelphasen angepasst oder Routen aufgrund von Staus umgeleitet werden. Ein weiterer Faktor ist die sogenannte Car-2-Infrastructure-Communication, die mit der Weiterentwicklung des automatisierten und vernetzen Fahrens eine zunehmend wichtigere Rolle spielen wird.

Autos und Verkehrsinfrastruktur arbeiten zusammen. © Siemens

Intelligentere Beleuchtung

Der Straßenverkehr ist nicht der einzige Bereich, dem eine intelligente Infrastruktur zu mehr Effizienz und Energieeinsparungen verhelfen könnte. Ein weiterer Hebel ist die städtische Beleuchtung, von der für gewöhnlich nur ein geringer Anteil tatsächlich für bessere Sichtverhältnisse bei Verkehrsteilnehmern sorgt. Ein nicht unerheblicher Teil geht aufgrund der hohen Streuung der Lichtquellen im Nachthimmel verloren oder leuchtet Parkplätze und Straßen aus, ohne dass weit und breit ein Mensch zu sehen ist. Mit intelligenten LED-Lampen ließe sich das jedoch verhindern: Die LED-Strahler haben einen geringeren Energieverbrauch und bündeln ihr Licht besser, sodass die Lichtemissionen geringer sind. Werden die Lampen dann auch noch dazu in die Lage versetzt, sich mit ihrer Umwelt zu vernetzen, können sie ihre Effizienz noch einmal deutlich steigern. So zum Beispiel in Leipzig, wo es bereits auf einigen Fuß- und Radwegen eine intelligente Straßenbeleuchtung gibt. Dabei werden die LED-Lampen zum Energiesparen heruntergedimmt, bis eine Person einen Bewegungsmelder auslöst und das Beleuchtungsniveau hochfährt. Damit der Verkehrsteilnehmer stets über ideale Sichtverhältnisse verfügt, geben die Lampen das Signal eines annähernden Passanten weiter und leuchten den Weg entsprechend aus. Eine Technik, mit der Lichtverschmutzung vermieden und für eine höhere Verkehrssicherheit gesorgt werden kann. Zudem werden die Energiekosten gesenkt.

Intelligente Beleuchtung soll Lichtverschmutzung vermeiden und Energie und Kosten sparen. © Siemens

Intelligentere Energie

Auch im Bereich der Energieversorgung werden intelligente Systeme in Zukunft stärker zum Einsatz kommen. Ein wichtiges Konzept hierfür ist das sogenannte Smart Grid, also das intelligente Energienetz. Seine Besonderheit: Anders als derzeitige Energienetze setzt das Smart Grid auf Dezentralität. Das heißt, dass die Energieeinspeisung und -speicherung nicht mehr nur an zentralen Knotenpunkten vorgenommen werden soll, sondern von möglichst vielen Teilnehmenden. Grundlage dafür ist eine dezentrale Energiegewinnung mittels Wind- und Solaranlagen sowie die Verfügbarkeit von verteilten Energiespeichern, wie zum Beispiel stationären Batterien oder Elektro-Autos. Mittels bidirektionalen Ladens ließen sie sich nicht nur auf-, sondern auch entladen und könnten dem Netz je nach Bedarf überschüssige Energie abnehmen oder zuführen. Eine optimale Netzauslastung, die von einem zentralen Energiemanagement organisiert wird, das über möglichst viele Informationen verfügt.

Ob intelligente Verkehrsinfrastruktur oder Energiesysteme - die digitale Steuerung der Systeme spielt eine wichtige Rolle. © Siemens

Dafür sollen intelligente Messsysteme eingesetzt werden, auch Smart Meter genannt. Sie erheben die Daten im Netz und stellen einen möglichst sicheren Austausch zwischen den Verbrauchern, dem Stromnetz und den Energieversorgungsunternehmen her. Smart Meter können unter anderem den Stromverbrauch messen und verschlüsselt an den Lieferanten übermitteln. So bekommt der Netzbetreiber wichtige Informationen über die Situation vor Ort und kann das Netz besser steuern. Ein Ansatz, der zum Beispiel in Baden Württemberg bereits in verschiedenen Projekten erprobt wird.

Um die Vision einer intelligenten Infrastruktur künftig auch in der Breite umzusetzen, werden allerdings noch deutlich mehr solcher Projekte nötig sein. Denn klar ist: Die ganz großen Effizienzgewinne lassen sich nur erzielen, wenn alle Sektoren und Bereiche der Verkehrs- und Energieinfrastruktur miteinander vernetzt werden. Der Mobilitätssektor wird hierbei mit Sicherheit eine wichtige Vorreiterrolle einnehmen. Er befindet sich bereits mitten in einem Wandel zu mehr Nachhaltigkeit und digitalen Technologien. Eine Entwicklung, von der auch unsere Städte künftig profitieren werden.

Die IAA MOBILITY wandelt sich von einer reinen Autoshow zur internationalen Mobilitätsplattform mit vier Säulen: Dem Summit, der Conference, der „Blue Lane“ und dem innerstädtischen Open Space. Unter dem Motto „What will move us next“ steht sie für die digitale und klimaneutrale Mobilität der Zukunft. Vom 7. bis 12. September 2021 kommen die Auto-, Fahrrad- und Tech-Industrie auf der IAA MOBILITY in München zusammen.