In den vergangenen Jahren ging der Trend zur Urbanisierung. Da die Flächen in Städten begrenzt sind, müssen sie optimal genutzt werden. Erweiterter Wohnraum entsteht beispielsweise durch nachhaltige Aufstockung der Immobilien in Holzbauweise. Die Basis für intelligente Städte und damit eine effiziente und sichere Energieversorgung ist jedoch die Elektrifizierung und Digitalisierung der Infrastruktur. Ist dieser Schritt erreicht, sind die wirtschaftliche Nutzung von Wind und Sonne als nachhaltige Energiequellen (Smart Grids) und die Koppelung der Sektoren möglich.
Schlüsselfaktor Innovation
Technologische Entwicklungen und Innovationen spielen eine Schlüsselrolle in den Konzepten zu Smart Cities. Sie ermöglichen völlig neue Lösungsansätze, die für Politik und Gesellschaft nun absolute Aktualität besitzen. Die Erfindung der Lithium-Ionen- Batterie war beispielsweise entscheidend für die Entwicklung einer nachhaltigen Elektromobilität. Die wirtschaftliche Nutzung von Wind und Sonne als regenerative Energien ist nur durch technische Höchstleistungen bei Erzeugung, Übertragung und Verteilung ("Smart Grid") möglich. Von zentraler Bedeutung ist dabei die Weiterentwicklung der Informations- und Kommunikationstechnologie, um eine sichere und effiziente Vernetzung sicherzustellen. Im "Endausbau" einer Smart City werden Menschen, Orte und Infrastrukturen miteinander vernetzt sein. Bereits heute schon Realität: die insgesamt stärkere Vernetzung und Datenerhebung von technischen Gewerken innerhalb von Gebäuden.
Smart Buildings – die Basis der intelligenten Stadt
Intelligente Gebäude sind die Basis einer Smart City. Dort verbringen die Bewohner einen Großteil ihrer Zeit, sei es beim Wohnen ("Smart Home") oder beim Arbeiten in Zweckgebäuden ("Smart Building"). Durch eine umfassende Vernetzung stehen die Daten der zahlreichen Sensoren allen Gewerken zur Verfügung und sorgen damit unter anderem für einen geringeren Energieverbrauch. So sind mit intelligenter Gebäudeautomation laut des Zentralverbands Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) Einsparungen von 30 bis 40 % des Energiebedarfs und der CO₂-Emissionen möglich. Selbstlernende Systeme ermöglichen dabei die intensive Einbindung der Gebäudenutzer, beispielsweise durch bedarfsgerechte Steuerung von Licht, Klima und Heizung oder durch die Anzeige individueller Fluchtrouten auf Mobilgeräten. Außerdem lassen sich zum Beispiel Sicherheitssysteme realisieren, die Gefahren wie Feuer oder Einbruch nicht nur erkennen, sondern vorhersagen können.
Smart Lighting – ein Baustein zur Energieeinsparung
Einen weiteren wichtigen Anteil am Energieeinsparpotenzial nimmt die Beleuchtung ein. Nach Angaben der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen entfallen etwa 13 % des deutschen Stromverbrauchs auf die Beleuchtung. Die Einführung von LED-Leuchten bedeutete für die Lichttechnik einen riesigen Sprung nach vorne. Sie sparen bis zu 80 % an Energie verglichen mit herkömmlichen Leuchten. Smartes Licht hat ebenso einen starken Einfluss auf das Wohlbefinden und auf das Sicherheitsgefühl von Menschen. Durch die Einstellung von Lichttemperatur und Lichtfarbe von LED-Leuchten lassen sich individuelle Szenarien realisieren, die Wohlbefinden und Produktivität steigern ("Human Centric Lighting"). Im größeren Rahmen können LED-Straßenleuchten das Rückgrat einer intelligenten Stadt bilden. Ausgerüstet mit WLAN, Ladefunktion für E- Autos, Notrufknopf oder Sensoren zur Verkehrs- und Wettermessung sind sie wichtiger Bestandteil des vernetzten IoT. Pilotprojekte wurden bereits in Berlin-Adlershof und im spanischen Santander installiert.
Smarte Mobilität nur mit E-Ladeinfrastruktur
Viele Städte leiden schon lange unter einem Verkehrsinfarkt und hohen Schadstoffbelastungen. Neue Mobilitätskonzepte sind deshalb die Basis zukünftiger Smart Cities. Neben intelligentem Verkehrsmanagement und einer Vernetzung der Verkehrsträger ist der intensive Ausbau der Elektromobilität der Schlüssel dazu. Während die Zeichen bei der Zulassung von Elektrofahrzeugen auf Wachstum stehen, gibt es beim Ausbau der nötigen Ladeinfrastruktur noch Nachholbedarf. In der Smart City müssen ausreichend Ladepunkte verfügbar sein, die mit einem intelligenten Lademanagement gekoppelt sind. Im Optimalfall ist letzteres in ein intelligentes Stromnetz ("Smart Grid") integriert, das regenerative Energie zeitunabhängig und wirtschaftlich bereitstellt. Dann kann die Überlastung der Infrastruktur vermieden werden.
Fazit und Ausblick
Die Herausforderungen der Zukunft wie Urbanisierung und Klimawandel können nur mit zukunftsweisenden Konzepten und innovativen Ideen gelöst werden. Smart Cities sind dabei keine Vision mehr, sondern schon in der Umsetzung. Bereits 2014 hat die EU 240 europäische Städte benannt, die mehr oder weniger fortgeschrittene Smart City-Konzepte verfolgen.
Um über Einzelmaßnahmen und Pilotprojekte hinaus zu effizienten Lösungen zu gelangen, ist ein intensiver Austausch zwischen allen Beteiligten notwendig, sowohl national als auch international. Nur wenn politische Entscheider, Städteplaner, Gebäudebetreiber, Architekten, Fachplaner, Errichter und auch Bürgervertreter sich austauschen und gemeinsam tragfähige Lösungen erarbeiten, werden Smart Cities bereits in naher Zukunft Realität und von ihren Bewohnern akzeptiert.
Eine geeignete Plattform für diesen wichtigen Austausch bietet die Herbstausgabe der Light + Building 2022 in Frankfurt am Main. Hier stehen Konzepte zu Gebäudeautomation, Smart City, intelligentem Quartier- und Energiemanagement sowie fortschrittliche E- Ladeinfrastruktur und vernetze Sicherheit im Fokus.
Die Light + Building findet vom 2. bis 6. Oktober 2022 auf dem Gelände der Messe Frankfurt statt. Begleitet wird sie durch die Light + Building Digital Extension vom 2. bis 14. Oktober 2022.
