Im Jahr 2050 werden zwei Drittel der Weltbevölkerung in Städten leben. Daraus ergeben sich völlig neue Herausforderungen. Mehr Menschen in der Stadt benötigen mehr Energie und mehr Ressourcen. Sie brauchen ein öffentliches Nahverkehrsnetz, das dem massiven Bevölkerungszuwachs standhält. Gleichzeitig gilt es, die Städte und Ballungszentren vor dem Verkehrskollaps zu bewahren und die Emissionen zu begrenzen. Effizienz ist daher das Gebot der Stunde. Nicht nur um den Energieeinsatz im Sinne des Klimaschutzes zu minimieren. Die Städte müssen für ihre Bewohner auch bezahlbar und lebenswert bleiben.
Eine Lösung für diese komplexen Herausforderungen bietet das Smart-City-Konzept. „Smart“ bedeutet hier, dass die wesentlichen Funktionen einer Stadt, etwa die Energieversorgung, der öffentliche Nahverkehr oder die Abwasserentsorgung intelligent vernetzt sind. Dabei werden beispielsweise Daten über den Wasserverbrauch oder die Nutzung von Verkehrsmitteln von Sensoren erfasst und anschließend analysiert. Anhand der Ergebnisse lassen sich die entsprechenden Prozesse verbessern, um die Stadt effizienter, umweltfreundlicher und sicherer zu gestalten.
Lösungen für den individuellen Nahverkehr
Schon heute ächzen die Städte unter der Last der Fahrzeuge. In den kommenden Jahren soll der Verkehr noch weiter zunehmen, während der ohnehin schon knappe Platz aufgrund der Nachverdichtung schwindet. Barcelona, eine Vorzeigestadt in Sachen Smart City, setzt daher auf intelligent vernetzte Fahrzeuge und Ampeln, um den Verkehrsfluss zu optimieren. Sensoren im Asphalt ermitteln die Auslastung von Parkplätzen, ein intelligentes Parkleitsystem weist die Fahrer auf freie Parkplätze hin. Zudem hat die spanische Stadt bestimmte Dienstleistungen mithilfe von Smart Data bedarfsabhängig optimiert. Beispiel Müllabfuhr: Über Sensoren werden Füllstand und Geruchsentwicklung der Mülltonnen erfasst - bei einer Überschreitung der Grenzwerte signalisieren sie dem zentralen Leitsystem, dass die Tonnen geleert werden müssen. Auch in Sachen Beleuchtung setzt Barcelona auf energiesparende Technik: Mehr als 1.100 Straßenlaternen wurden auf energiesparende LED-Leuchten umgerüstet. Diese werden heruntergedimmt, sobald keine Fußgänger in der Nähe sind. Um rund 30 Prozent konnte die Stadt den Stromverbrauch ihrer Straßenbeleuchtung auf diese Weise reduzieren.
Wie smarte Technik den öffentlichen Personennahverkehr steuern können, zeigt ein Beispiel aus London. Hier wird die Zahl der U-Bahnfahrgäste über die Fahrkartenkontrolle am U-Bahneingang erfasst, um die Auslastung des Schienennetzes zu verbessern. Auf Basis dieser Zahlen wird die Länge der Züge an das tatsächliche Fahrgastaufkommen angeglichen, also Waggons angehängt oder entfernt. Damit lässt sich erreichen, dass in Stoßzeiten ausreichend Waggons zur Verfügung stehen und bei geringerem Andrang kürzere Züge eingesetzt werden, die entsprechend weniger Energie verbrauchen.
Trinkwasser aus dem Bodensee
Ein weiteres Beispiel für den smarten Einsatz von Automationssoftware ist die intelligente Wasserversorgung, die unerwarteten Bedarfsspitzen gegensteuert und so Engpässe vermeidet. Zur Anwendung kommt das bedarfsgerechte Verfahren zum Beispiel am Bodensee. Rund 125 Millionen Kubikmeter Wasser werden hier pro Jahr entnommen, zu Trinkwasser aufbereitet und in verschiedene Regionen von Baden-Württemberg inklusive dem Ballungszentrum Stuttgart transportiert. Gesteuert werden die Prozesse mithilfe des Human Machine Interface basierend auf der Software Zenon von Copa-Data: Die Software visualisiert unter anderem die Stände der Wasserbehälter, die Zusammensetzung des Trinkwassers und die Aktivitäten der Pumpen. Auf diese Weise lässt sich die Trinkwasserversorgung in Baden-Württemberg auch für die Zukunft sichern. Gleichzeitig wird aus der freiwerdenden Energie Strom erzeugt.
Ein weiterer Vorteil: Das System lässt sich von allen Standorten per Touch-Screen über eine einheitliche Benutzeroberfläche unabhängig vom Endgerät bedienen. Tritt an der Aufbereitungsanlage eine Störung auf, lässt sie sich exakt lokalisieren und diagnostizieren.
Zukunftsprojekt in Sachen Gebäudeleittechnik
Aufzüge, Klimaanlagen, Heizung, Elektrizität – ein Gebäude vereint zahlreiche Systeme, die automatisiert ineinandergreifen. Ein Beispiel hierfür ist die Fachhochschule Salzburg, die ihren Energieverbrauch aufzeichnet, um ihn an den tatsächlichen Bedarf anzupassen. In einem gemeinsamen Projekt mit Copa-Data haben Studierende die Leittechnik des Gebäudes erneuert, eine interaktive Visualisierung für mobile Endgeräte implementiert und so den Grundstein für die Weiterentwicklung zu einer ISO-50001-konformen Energieverwaltung gelegt. Heute können sich die Haustechniker via Touchpad einen Überblick über das gesamte Gebäude verschaffen oder einzelne Räume heranzoomen – via VPN-Anbindung auch mobil oder von zuhause. Gleichzeitig generiert die sensorgestützte Steuerung echte Prozessdaten, mit denen Algorithmen für Forschungszwecke getestet werden können. Damit ist das smarte Hochschulgebäude auch ein wichtiges Zukunftsprojekt.
Neben der Steuerung der Beleuchtung, Klimatisierung und Beschattung ist das System in der Lage, die jeweils aktuelle Parkplatzsituation vor dem Hochschulgebäude zu visualisieren. Geplant ist zudem der Einsatz des Zenon-Moduls Message Control, mit dem sich bei Notfällen Text- und Sprachnachrichten über die Software verschicken lassen.
Windkraftwerk in Südkorea
Ein Beispiel für Energie-Management liefert eine Windkraftanlage auf der koreanischen Insel Jeju, die der Stromversorger Komipo betreibt. Um die Planung und Bereitstellung der Stromversorgung zuverlässiger zu gestalten, implementierte der Copa-Data-Partner Neopis ein Energiespeichersystem, das mit einem elektrischen Steuerungs- und Monitoring-System und einer Power-Management-Software ausgestattet ist. Mit dieser Lösung lässt sich die elektrische Anlage visualisieren, steuern und mit dem Energiespeicher verbinden. Die Automatisierungssoftware Zenon kontrolliert die sieben Windturbinen und legt fest, wie viel Strom direkt ins Netz geliefert wird.
Die Smart City ist keine Utopie
Abgesehen von solchen Vorzeigeprojekten steht der Einsatz von Smart Data vielerorts noch am Anfang. Die bisherigen Erfolge zeigen jedoch: Ob bedarfsgerechte Wasser- und Energieversorgung, Parkleitsysteme oder Smart Buildings - intelligente Technologien auf Basis von Daten funktionieren. Die energieeffiziente, nachhaltige und lebenswerte Stadt der Zukunft ist keine Utopie.
