Smart City – die vernetzte Stadt

  • Basis für die Smart City der Zukunft ist die Vernetzung, Analyse und Auswertung aller Daten- und Informationsströme innerhalb einer Stadt in Echtzeit, mit dem Ziel die Infrastruktur, Mobilität oder Energieströme zu optimieren und so erhebliche Einsparungseffekte im Ressourcen- und Energieverbrauch zu generieren. © stock.adobe.com – denisismagilov
  • Die smarte City braucht smarte Gebäude: Das Technologiezentrum war das erste Gebäude, das 2012 in der Seestadt Aspern errichtet wurde. Gleichzeitig ist es auch das erste Plusenergie-Gewerbegebäude, das im Passivhausstandard errichtet wurde und mehr Energie erzeugt, als es selbst verbraucht.© Daniel Hawelka
  • Aspern Smart City Research ist Europas größtes Energieforschungsprojekt. 2013 von Siemens, Wien Energie, Wiener Netze und der Entwicklungsgesellschaft Wien 3420 sowie der Wirtschaftsagentur Wien ins Leben gerufen, forscht die Aspern Smart City Research GmbH & Co KG mit Echtdaten aus dem Stadtentwicklungsgebiet Seestadt Aspern an Lösungen für die Energie-zukunft im urbanen Raum.© Daniel Hawelka
  • Luftaufnahme des Nachhaltigkeitspavillons auf der Expo 2020 Dubai. Die gesamte Dachfläche ist mit Photovoltaik-Paneelen überzogen und dient als Energielieferant für das Gebäude und sein Umfeld.© Siemens
  • Preisgekrönt: Der Österreich-Pavillon ist inspiriert von arabischen Windtürmen und verbindet traditionelle Bautechnik mit Know-how aus Österreich. Er kommt ohne technische Kälteerzeugung aus und benötigt 70 Prozent weniger Energie als konventionell klimatisierte Gebäude in Dubai. Dafür wurde das Generalplanerteam von querkraft Architekten mit dem renommierten „Global Architecture & Design Award 2021“ ausgezeichnet.© WKO/keller-fotografie.de
  • Village im Dritten: Durch eine Kombination aus Erdwärme, Photovoltaik und Fernwärme auf Basis einer optimierten Anlagensteuerung soll die gesamte Energieversorgung im neuen Stadtgebiet auf den ehemaligen Aspanggründen in höchstem Maße ökologisch betrieben werden.© Village im Dritten
  • Schematische Darstellung der Funktion der Energiegemeinschaften im „Viertel Zwei“.© Illustrationo: Wien-Energie
  • Das „Viertel Zwei“ im zweiten Wiener Gemeindebezirk nahe dem Grünen Prater ist nicht nur eines der grünsten Stadtentwicklungsgebiete Österreichs, sondern auch eines der ökologischsten. Ein Großteil der im Viertel verbrauchten Energie wird auch direkt vor Ort produziert.© IC Development
  • Photovoltaikanlage zur Selbstversorgung mit grüner Energie: Im Wiener „Viertel Zwei“ entsteht eine der ersten Energiegemeinschaften Europas.© Wien-Energie

Die Verstädterung der menschlichen Lebensräume verlangt nach innovativen Lösungen. Mehr Einwohner, Verkehr, Infrastruktur, Energiebedarf und damit einhergehend mehr Luft- und Umweltverschmutzung: Welche Ideen und Konzepte braucht es, welche Möglichkeiten für die Stadtentwicklung gibt es, um nicht nur den Status quo in puncto urbane Lebensqualität aufrechtzuerhalten, sondern Städte an sich vielleicht sogar (noch) lebenswerter zu machen.

Im Jahr 2007 lebte erstmals in der Geschichte der Menschheit über die Hälfte der Weltbevölkerung in Städten. Die Zahl der Stadtbewohner ist seither weitergewachsen – weltweit auf aktuell über 55 Prozent. Mit steigender Tendenz! So rechnen die Experten des Bevölkerungsfonds der Vereinten Nationen im aktuellen Bericht zur Entwicklung der Städte mit einem Anstieg der urbanen Bevölkerung auf deutlich über zwei Drittel der gesamten Weltbevölkerung bis zum Jahr 2050. Dabei werden 90 Prozent des Wachstums auf Asien und Afrika entfallen. So wird allein in Indien mit einem Anstieg der Stadtbevölkerung um 416 Millionen gerechnet, und auch in China werden bis 2050 über 255 Millionen mehr Menschen in Städten leben.

In Europa verläuft diese Entwicklung deutlich langsamer, allerdings leben hier mit rund 74 Prozent der Gesamtbevölkerung bereits rund drei Viertel aller Menschen in Städten. Noch mehr Stadtbewohner gibt es nur in den USA, hier beträgt der Anteil der Städter an der Gesamtbevölkerung rund 82 Prozent.

Wenig verwunderlich also, dass weltweit Raum- und Städteplaner, Verkehrs- und Infrastrukturexperten, Architekten und vor allem Stadtregierungen nach Antworten auf die drängende Frage suchen, wie Stadt in Zukunft aussehen kann und soll, und welche Weichenstellungen in der Stadtentwicklung es braucht, damit wachsende Städte auch lebenswert bleiben bzw. vielerorts überhaupt erst lebenswert werden.

Urbanisierung hält an

Das Voranschreiten der Urbanisierung ist auch einer der zwölf Megatrends, die das deutsche Zukunftsinstitut im Rahmen ihrer aktuellen Mega-trend-Dokumentation, erschienen im April 2021, identifiziert hat. Demnach ist der Peak der Verstädterung noch nicht erreicht, wenngleich das Land in den vergangenen eineinhalb Jahren – geprägt durch die Corona-Pandemie und Lockdowns – aufseiten der Immobiliensuchenden wieder an Attraktivität gewonnen hat. So hat die Nachfrage nach Immobilien am Land deutlich aufgeholt. „Wohneigentum in Landgemeinden war 2018 auf Rang 11 und von 2019 bis 2021 dreimal auf Rang zehn in der Nachfrageentwicklung. In der Vorschau für 2022 sind Wohnungen am Land plötzlich auf Platz sieben zu finden – aufgrund einer Steigerung um +3,1 Prozent“, wie aus dem aktuellen Immobilienbarometer „RE/MAX Real Estate Future Index“ des Maklerverbandes RE/MAX hervorgeht. Die derzeit begehrteste Wohnung ist demnach übrigens die Eigentumswohnung am Stadtrand, mehr als nur begehrt sind vor allem aber Einfamilienhäuser, die im Nachfrage-Ranking auf Platz 2 landen – ex aequo mit Wohnobjekten in Einzellagen. Für diese sagt RE/MAX im laufenden Jahr eine Nachfrage deutlich über dem Angebot vorher. Insgesamt wird bei Einfamilienhäusern und Einzellagen in diesem Jahr mit einem Nachfrage-Plus von 7,9 Prozent gerechnet.

Eine Umkehr des Urbanisierungstrends sieht das Zukunftsinstitut darin aber trotzdem nicht: „Städte sind und bleiben Magnete für kreative Köpfe. Sie sind die essenziellen Treiber von Innovation und Fortschritt, und sie sind die wirtschaftlichen Machtzentren der Welt. Ein differenzierter Arbeitsmarkt und das individuelle Freiheitsversprechen sowie der Reiz kultureller und sozialer Diversität werden auch in Zukunft mächtige Pull-Faktoren der Städte sein, die den Zustrom in urbane Räume auch in den nächsten Jahrzehnten nicht versiegen lassen. Im Gegenteil!“

Stadt im Umbruch

Eine Entwicklung, die sich seit Längerem abzeichnet, hat die Pandemie nach Einschätzung des Zukunftsinstituts aber tatsächlich beschleunigt: Das Comeback der urbanen Nachbarschaft. Nach der Krise geht es um mehr als heimelige Trends wie Cocooning oder Hygge. Wir werden uns in Zukunft nicht nur stärker auf jene Menschen konzentrieren, zu denen wir eine wirkliche und gute Beziehung haben, sondern auch die Dinge in unserem direkten Umfeld mehr respektieren und wertschätzen“, prognostiziert Oona Horx Strathern, Zukunftsforscherin am Zukunftsinstitut und Mitautorin der Megatrends-Studie.

Das führt ganz automatisch auch zu höheren Ansprüchen in Bezug auf die Lebensqualität im unmittelbaren städtischen Umfeld. Eine intakte städtische Umwelt, Konzepte zur psychischen und physischen Gesundheit ihrer Bewohner, soziale Stabilität und demokratische Mitbestimmung sind die wesentlichen Aspekte, die Städte in Zukunft lebenswert machen sollen. „Der Kampf gegen den Klimawandel, der zunehmende Bedarf an qualitativem und leistbarem Wohn- und ebenso öffentlichem Freiraum sowie die Ausgewogenheit zwischen Individualität und sozialer Sicherheit – das sind die Themen, die die Stadtplaner in den kommenden Jahren beschäftigen werden“, so Horx Strathern. Vor diesem Hintergrund hat sich seit der Jahrtausendwende die Idee der Smart City etabliert. 

Die Stadt der Zukunft ist smart

Der Sammelbegriff Smart City steht für Ideen und Konzepte, um Städte durch den Einsatz moderner Technologien effizienter, grüner, klimaschonender und lebenswerter zu machen. Basis dafür sind vernetzte Informations- und Kommunikationstechnologien, die Daten sammeln und in Echtzeit miteinander verknüpfen. So sollen beispielsweise sensorgestützte Parksysteme bei der Suche nach einem passenden freien Parkplatz helfen oder intelligente Verkehrssysteme rechtzeitig auf Staus reagieren, und zwar noch bevor diese entstehen, und Verkehrsströme entsprechend umleiten.

Eines der Kernelemente der Smart City sind ebenso smarte Gebäude, in denen beispielsweise die hauseigene Stromproduktion via Photovoltaik an den tatsächlichen Verbrauch automatisch angepasst wird und Überschüsse in unmittelbarer Nachbarschaft abgegeben werden können. Smarte Verteilernetze wiederum können die Abwärme von Industriefirmen verwenden, um Wohnimmobilien zu heizen. 

Im smarten Gebäude der Zukunft sind nicht nur die Heizung, Jalousien, die Beleuchtung und die Haushaltsgeräte miteinander vernetzt, sondern auch die Mobilität eingebunden. Das heißt, dass beispielsweise Elektroautos als Speicher genutzt werden können, wenn gerade zu viel Energie vom Gebäude produziert wird. Steigt der Strombedarf im Gebäude und kann nicht mehr über die Eigenproduktion abgedeckt werden, speisen die Fahrzeuge den Strom aus ihren Akkus zurück ins Netz. Auf diese Weise lassen sich Lastspitzen ausgleichen und Energie aus regenerativen Quellen optimal in das Energiesystem integrieren.

Blaupause für die Stadt der Zukunft

Pandemiebedingt mit einiger Zeitverzögerung eröffnete die Expo 2020 im vergangenen Oktober die internationale Weltausstellung in Dubai. Es ist die bislang erste Weltausstellung im Mittleren Osten und sie hat das Potenzial, zur Blaupause für Smart Citys rund um den Erdball zu werden, wenn man den Experten von Siemens Glauben schenkt. Als eines der weltweit führenden Technologieunternehmen zeichnet Siemens für die digitale Vernetzung des Weltausstellungsgeländes und seiner Gebäude verantwortlich.  

Als Partnerunternehmen für die Digitalisierung hat Siemens mehr als 130 Gebäude vernetzt. Dafür wurde auf dem Expo-Gelände ein eigener Bereich definiert, der rund doppelt so groß ist wie Monaco und auch nach Beendigung der Weltausstellung im März dieses Jahres erhalten bleiben wird. Das Gelände wird das Zentrum eines neuen Stadtteils in Dubai und soll als „Modell für intelligente Städte der Zukunft dienen, in der der Mensch im Mittelpunkt steht“, so Mohammed Alhashmi, Technischer Direktor der Expo 2020. Der „District 2020“ soll als integrierter Bezirk mit unterschiedlichsten Nutzungen die Idee der Expo weiterführen.

Internet der Dinge

„MindSphere“ nennt sich das zentrale Nervensystem der Expo, das als Internet der Dinge (IoT)-Betriebssystem die Infrastruktur der Ausstellung optimiert. So können vom Expo-Management-Team alle Betriebsabläufe auf dem Gelände bzw. in den Gebäuden überwacht und laufend angepasst werden, um beispielsweise Emissionen ebenso wie den Wasser- und Energieverbrauch zu reduzieren oder die Sicherheit der Besucher und Besucherinnen zu gewährleisten. Dafür sind alle Daten in Echtzeit verfügbar und an ein Analysesystem gekoppelt, das beispielsweise bei der Optimierung des Energiesystems in den Gebäuden oder der Bewässerungssysteme auf dem Gelände hilft. Maßnahmen, die vor allem im Nahen Osten einen hohen Stellenwert haben. Immerhin gehen rund 80 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs auf das Konto des Gebäudesektors. Für den einfachen Gebrauch wurde von Siemens dafür auch eine eigene Smart-City-App entwickelt. „Wir betrachten die Expo 2020 Dubai als Meilenstein, nicht nur für Siemens, sondern für die ganze Welt“, sagte Matthias Rebellius, Vorstandsmitglied der Siemens AG und CEO von Smart Infrastructure. „Hier, auf der am stärksten vernetzten Weltausstellung aller Zeiten, zeigen wir, wie Städte mit Siemens zu effizienteren, nachhaltigeren, sichereren und komfortableren Orten zum Leben und Arbeiten werden können, die die Umwelt so wenig wie möglich belasten.“ Nach Beendigung der Weltausstellung wird Siemens seinen Hauptsitz in Dubai in das ehemalige Expo-Gelände verlegen und damit einer der ersten Bewohner des neuen „District 2020“ sein. 

Smart City Wien

Die Stadt Wien ist schon seit dem Jahr 2014 auf dem Weg zur Smart City und damit weltweit ein Vorreiter der Idee der smarten, vernetzten Stadt. Damals wurde von der Wiener Stadtregierung ihre „Smart City Strategie“ präsentiert, die seither konsequent verfolgt und weiterentwickelt wurde, mit dem Ziel, maximale Lebensqualität bei minimalem Ressourcenverbrauch zu gewährleisten, um die Stadt Wien als einen nachhaltigen Lebens- und Wirtschaftsraum zu erhalten.

Die Grundzüge der smarten Stadtentwicklung beschreibt auch die 2010 vom Klima- und Energiefonds und dem Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität und Technologie (BMK) ins Leben gerufene „Smart Cities Initiative“. Dieser zufolge gehört die Minderung der Folgen des Klimawandels, die Stärkung der sanften Mobilität und die Schaffung attraktiver Freiräume ebenso wie die Förderung der Partizipation und Inklusion in der Stadt berücksichtigt. All das lässt sich natürlich am besten in der Stadt der kurzen Wege realisieren, wo der Individualverkehr durch möglichst grüne öffentliche Verkehrsmittel und ein gut ausgebautes Netz an alternativer Mobilität abgelöst wird. Wo jedes Stadtquartier und jedes Grätzel über eine attraktive Durchmischung verschiedenster Versorgungsdienstleitungen verfügt, in denen ein entsprechendes Angebot von Wohnungen und Arbeitsplätzen vorhanden ist und damit lange Wege für die tägliche Versorgung oder von und zur Arbeit deutlich reduziert werden können. Schlüsselfaktor für das Gelingen der Smart City ist dabei der Einsatz der Digitalisierung, die im Zuge der Pandemie in den vergangenen eineinhalb Jahren nicht nur in Österreich einen deutlichen Sprung nach vorne gemacht hat. So hat die Coronakrise zumindest in diesem Bereich auch irgendetwas Positives bewirkt.

Einige Ideen und Projekte wurden in Wien bereits realisiert. So wurde im Jahr 2013 beispielsweise in der Seestadt Aspern Europas größtes und innovativstes Energieforschungsprojekt ins Leben gerufen. Mit Echtdaten aus dem neuen Stadtentwicklungsgebiet wird hier an Lösungen für die Energiezukunft im urbanen Raum gearbeitet.

Auch die neuen innerstädtischen Entwicklungsgebiete unterliegen in Wien dem Konzept der Smart City. So wird beispielsweise das bis zum Jahr 2024 abgeschlossene Stadtentwicklungsgebiet „Viertel Zwei“ über einen überdurchschnittlich hohen Grünraumanteil verfügen und einen Großteil der im Quartier verbrauchten Energie auch direkt im Grätzel produzieren. Demselben Gedanken folgt auch das „Village im Dritten“. Bis 2026 wird hier noch an der nachhaltigen Alternative zur Stadterweiterung bzw. Verdichtung gebaut. Hier entwickelt Wien Energie als größter regionaler Energiedienstleister ein Energiekonzept, das auf der Nutzung von lokal vorhandenen, erneuerbaren und klimafreundlichen Ressourcen basiert, wie der Nutzung von Erdwärme und Photovoltaik in Kombination mit Fernwärme. Auf dem ehemaligen Gelände der Aspanggründe entsteht damit eines der nachhaltigsten Immobilienprojekte Europas, das beispielgebend für die Entwicklung in anderen Städten sein soll. Und als Alternative zu fossilen Energieträgern oder vermeintlich grüner Atomenergie hoffentlich weit über die Landes- und Staatsgrenzen hinaus Schule machen wird … 

SMART City – nicht ohne BIM!

Betrachtet man die Komplexität des Zusammenwirkens von urbaner Infrastruktur, Verkehr, technischer Ver- und Entsorgung und jedem einzelnen Gebäude der Stadt als Energielieferant auf der einen und/oder Energieverbraucher auf der anderen Seite, ist die Planung der „Stadt der Zukunft“ ohne ausgefeilte Planungssoftware faktisch unmöglich. Hier kommt BIM ins Spiel, und damit ist in diesem Fall nicht das öffentliche Verkehrsmittel gemeint, sondern Building Information Management (BIM). BIM vernetzt Planungsprozesse sowie die Planer, die hinter diesen Prozessen stehen, und öffnet damit Türen für die interdisziplinäre Zusammenarbeit. Über die einzelnen Spezialdisziplinen hinweg können damit standardisiert Informationen ausgetauscht und von allen mitberücksichtigt bzw. eingeplant werden. Langfristig ist dieser Informationsaustausch die einzige Möglichkeit, wie intelligente und vor allem lebenswerte Städte von morgen es mit der Massenurbanisierung und dem Wirtschaftswachstum aufnehmen können.          

Smart City

Eine Smart City bietet ihren Bewohner/innen maximale Lebensqualität bei minimalem Energieverbrauch. Folgende Schwerpunkte ergeben sich daraus:

  • Milderung der Klimawandelfolgen
  • Stadt der kurzen Wege
  • Stärkung der sanften Mobilität
  • Schaffung attraktiver öffentlicher Räume
  • Förderung der Partizipation und Inklusion
  • Nachhaltige kommunale Wärmewände
  • Flexibilisierung des Stromnetzes
  • Steigerung der Ressourceneffizienz
  • Initiative Sanierung des Gebäudebestandes
  • Einsatz von Digitalisierung

QUELLE: Smart Cities Initiative | Klima- und Energiefonds

Zitat:

"Städte sind und bleiben Magnete für kreative Köpfe. Sie sind die essenziellen Treiber von Innovation und Fortschritt, und sie sind die wirtschaftlichen Machtzentren der Welt.“
Deutsches Zukunftsinstitut