Smart City: Definition, Konzepte, Projekte und Ausblick

Im Rahmen der Digitalisierung reden Politiker, Stadtplaner und Ingenieure in den letzten Jahren zunehmend von einem Thema: Smart Cities. Was es damit auf sich hat, welche Chancen die neuen urbanen Projekte für ihre Bewohner bieten, wie der Stand der Dinge bei der neuen Form der Stadtentwicklung ist, und welche futuristischen Konzepte es gibt - das und mehr zeigen wir in diesem Special auf.

Fangen wir damit an, was wir nicht meinen: Mit Smart City sind hier weder die städtischen Niederlassungen der Daimler-Tochter Smart, noch die UCI Kinowelt Wandsbek, die einst den Namen "Smart City" trug, gemeint. Stattdessen handelt dieses Special von modernen Städten, wie sie seit einigen Jahren weltweit konzipiert und schrittweise umgesetzt werden.

Bei Wikipedia wird der Begriff Smart City bzw. Smart Cities (Plural) so definiert: "Smart City ist ein Sammelbegriff für gesamtheitliche Entwicklungskonzepte, die darauf abzielen, Städte effizienter, technologisch fortschrittlicher, grüner und sozial inklusiver zu gestalten." 

Das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) versteht unter dem Konzept Smart City „die Aus- und Aufrüstung der Städte und ihrer Infrastrukturen mit digitaler Technologie, die Verknüpfung bisher getrennter Infrastrukturen oder ihrer Teilsysteme“, wozu die „die Modernisierung kommunaler Entscheidungs-, Planungs- und Managementprozesse unter Einbezug von Bürgern, privatwirtschaftlichem Kapital und intensiver Nutzung von Daten“ gehört.

Anders ausgedrückt: Die Städte der Zukunft sollen durch neue Technologien das Leben der Einwohner in verschiedenen Bereichen angenehmer gestalten.

Neben der Bezeichnung Smart City gibt es mehrere ähnliche Begriffe: Connected City, Digital City, Digitalstadt, Green City, Sustainable City, smarte Stadt, Digitalisierung der Stadt, Stadt der Zukunft, Ökostadt oder klimaneutrale Stadt.

Bei einer Ökostadt und einer Smart City liegen teilweise unterschiedliche Konzepte zugrunde, doch in vielen Bereichen überschneiden sie sich: Um eine Stadt möglichst ökologisch verträglich zu gestalten, können digitale Dienstleistungen und Produkte helfen. Die Stadt der Zukunft wird im besten Fall wohl „intelligent“ und klimaneutral zugleich sein. Deswegen definiert der Bundesverband Smart City e.V. den Begriff Smart City folgendermaßen: „Eine Smart City ist eine nahezu decarbonisierte Stadt, in der Nachhaltigkeit konsequent gelebt wird, in der die Handlungen der Stadtgemeinschaft verallgemeinerbar sind und in der die Lebensqualität aller Bewohner (Menschen und Tiere) sowie der Erhalt des Klimas und der lebendigen Umwelt, in den Mittelpunkt der Stadtentwicklung gestellt wird.“

Es wird nicht die smarte Stadt geben. Der Themenbereich ist umfangreich, komplex und hat zahlreicher Akteure, so dass es nicht einen Masterplan für die Stadtplanung der Zukunft geben kann.

In den letzten Jahren wurden verschiedene Konzepte niedergeschrieben, wie die Städte der Zukunft aussehen könnten. Hier ein paar Beispiele:

• Die Einwohner besitzen keine eigenen Fahrzeuge mehr, sondern setzen auf Carsharing. Per App bestellen sie sich ein „Roboter-Taxi“, ein selbständig fahrendes Auto , das die Passagiere sicher von A nach B bringt. Die autonomen Fahrzeuge tauschen ihre Verkehrsinformationen drahtlos aus und optimieren je nach Verkehrslage eigenständig ihre Routen. Sollte es auf den Straßen zu viel Verkehr geben, weichen die Robo-Taxis auf Tunnelsysteme aus, in denen sie zum Beispiel auf ebenfalls autonom agierenden Schlitten schnellstmöglich transportiert werden.
• Müllautos fahren nicht mehr wie bisher stur ihre geplanten Routen ab. Stattdessen steuern die selbstständig fahrenden LKW nur die Ziele an, bei denen wirklich der Müll geleert werden muss. Die dafür benötigten Informationen erhalten die Fahrzeuge durch smarte Mülltonnen, die mit ihren Sensoren erkennen, wie voll sie sind – diese Daten schicken sie eigenständig an das Netzwerk des zuständigen Entsorgungsbetriebes.
• Wann müssen die Türen geöffnet werden, wo wird wirklich eine Kühlung durch die Klimaanlage benötigt, welche Wasserleitungen sind gerade defekt? Diese und weitere Dinge weiß das vernetzte Gebäude der Zukunft von selbst. Das Smart Building soll ein wichtiger Bestandteil der Smart Cities werden. Die intelligenten Häuser sorgen dafür, dass Ressourcen sinnvoller genutzt werden – und das nicht nur in den eigenen vier Wänden, da sie untereinander vernetzt sind.

(Bild: Millenium Immobilier)

Obwohl viele Politiker, Wissenschaftler und Unternehmer von den Smart Cities reden, um beispielsweise die Platz-, Verkehrs- und Umweltprobleme der zunehmenden Mega Cities zu lösen, gibt es einen weiteren Aspekt, der nicht vergessen werden darf und ebenso wichtig ist: Die Entwicklung des Smart Village - dem smarten Dorf.

Dörfer und Gemeinden müssen in den nächsten Jahren mit modernsten Technologien ausgestattet werden, um das Leben der Einwohner zu verbessern und die Probleme vor Ort zu lösen. Zum Beispiel in Indien und Afrika, wo die unzähligen kleinen Kommunen Solarpanelen, intelligente Stromspeicher (Smart Grids) und Internet-Zugänge benötigen. Gerade der Anschluss ins World Wide Web ist wichtig: Über entsprechende Online-Angebote wie E-Libraries und E-Health-Apps erhalten die Menschen Zugang zu Wissen und medizinischer Beratung.

Alles, was sich digitalisieren lässt, könnte digitalisiert werden. Diese Transformation betrifft mehrere Facetten des städtischen Lebens und der kommunalen Infrastrukturen. Das sind:

• Mobilität und Verkehr
• Energie und Umwelt
• Wirtschaft und Handel
• Verwaltung
• Lebensräume
• Bildung
• Gesundheit
• Sicherheit

Das bedeutet: Viele Dinge, die heute noch analog oder nur teilweise digital funktionierten, könnten in Zukunft voll digitalisiert sein. Bürger müssen dann nicht mehr von Amt zu Amt rennen, um wichtige Formulare auszufüllen; Bildungsinhalte werden auf die Tablets der Schüler und Studenten gestreamt; Dank smarter Verkehrsleitsysteme reduzieren sich Staus und Unfälle; Und Ärzte können ihre Patienten quasi online besuchen und aus der Ferne behandeln.

Die Digitalisierung der Infrastruktur wird vorangetrieben, weil sich manche Probleme und Herausforderungen kaum anders lösen lassen.

Eines der Hauptprobleme ist: Die Weltbevölkerung nimmt rasant zu. Anfang 2017 lebten in etwa 7,5 Milliarden Menschen auf der Erde, den Prognosen nach sollen es bis 2050 knapp zehn Milliarden sein. Die meisten Menschen werden in Ballungsgebieten, den sogenannten Mega Cities, leben. Mega Cities sind Städte mit mehr als zehn Millionen Einwohnern, wovon es heutzutage bereits mehr als 500 gibt, im Jahr 2030 könnten es bereits mehr als 650 sein.

Wohnungsmangel, verstopfte Straßen, Engpässe bei der Strom- und Wasserversorgung oder Umweltverschmutzung: Die hohe Anzahl von Menschen auf begrenztem Raum sorgen für unzählige Probleme, welche durch digitale Produkte und Dienstleistungen verringert oder gar gelöst werden können. Dazu kommen Klimaschutzziele, die eingehalten werden müssen, um die Menschen vor den schlimmsten Folgen der Klimawandels (z.B. ein schneller Anstieg des Meeresspiegels) zu bewahren. Hierfür ist es unerlässlich, dass unter anderem der Ausstoß von CO2 verringert wird. Smart Cities benötigen deswegen auch ökologische Lösungen, um sich zu Green Cities zu verwandeln.

Zusammenfassung: Es werden smarte Städte benötigt, um …

• … das erträgliche Zusammenleben in den Städten zu ermöglichen.
• … die Lebensqualität zu erhöhen.
• … die Umweltverschmutzung zu reduzieren.
• … den Einwohnern neue, einfachere Services anzubieten.

Ein weiterer wichtiger Aspekt, warum das Thema Smart City in der Bundesrepublik vorangetrieben wird, ist: Mit der Entwicklung der benötigten Technologien soll der Innovationsstandort Deutschland für die Wirtschaft erhalten bleiben.

Die Digitale Transformation im Gesamten bedeutet einen gewaltigen Umbruch. Der Wandel zu „intelligenten“ und vernetzen Städten ist ebenso eine Mammutaufgabe, die von der Politik und anderen Akteuren nicht von heute auf morgen geleistet werden kann.

Die Basis für die Umsetzung der Smart Cities ist eine leistungsfähige IT-Infrastruktur, ohne geht es nicht. Durch den massiven Breitbandausbau muss auch in entlegensten Stadtbezirken und Regionen ein schnelles Internet gewährleistet sein, um die Anforderungen der kommenden Gigabit-Gesellschaft zu lösen. Wenn Milliarden von Menschen mit ihren Computern, Smartphones, Smartwatches oder Wearables online gehen, müssen die Verbindungen flott und stabil sein. Dazu gesellt sich der steil wachsende Markt mit dem Internet der Dinge (IoT = Internet of Things): Von smarten Kühlschränken über selbstständig fahrende Autos bis hin zu Produktionsanlagen mit intelligent zusammenarbeitenden Robotern – dafür braucht es schnellstmöglich Lösungen in Form von schnellen Datenleitungen und drahtlosen Netzen.

Parallel dazu müssen die gewaltigen Datenmengen (Big Data) sicher und anonymisiert übertragen werden, damit beispielsweise Hacker keinen Zugriff auf Patientendaten oder auf die Steuerung von Kraftwerken erhalten. Hierfür benötigt man passende technische Lösungen und gesetzliche Rahmenbedingungen.

Dörfer, Gemeinden und Städte können nur richtig smart werden, wenn die Konzepte von den Bewohnern mitgetragen werden. Die Einwohner müssen die neuen Angebote akzeptieren und nutzen, Politik und Wirtschaft sollten transparent kommunizieren, was die Veränderungen bedeuten.

Eine Smart City wie aus dem Lehrbuch gibt es derzeit noch nicht. Doch weltweit arbeiten zahlreiche visionäre Lenker aus Politik und Wirtschaft daran, schnellstmöglich den Schritt in die Zukunft zu gehen.

Zu den Vorreitern in Sachen Smart Cities gehören unter anderem Barcelona, Amsterdam, Helsinki, Luxemburg, Wien, Kopenhagen, Toronto, London, New York, Tokio und Masdar City, die diverse urbane Projekte am Laufen haben.

Der IT-Branchenverband Bitkom und der Deutsche Städte- und Gemeindeverbund (DStGB) initiierten Ende 2016 den Wettbewerb „Digitale Stadt“, bei dem am Ende Darmstadt als Sieger hervorging . Die hessische Kommune darf sich seitdem offiziell „Digitale Stadt“ nennen. In den nächsten Jahren werden in Darmstadt einige Modellprojekte umgesetzt, die als Blaupausen für andere deutsche Städte dienen könnten. Zum Beispiel soll es „intelligente Laternen“, „sprechende Mülleimer“ (vernetzte und mit Sensoren ausgestattete Abfalleimer) und ein „Smart Parking System“ geben.

Darmstadt ist nicht die einzige deutsche Stadt, die ihren Einwohner smarte Dienstleistungen und Produkte anbieten möchte. Wie es sich für eine Start-up-Hochburg gehört, besitzt ebenso Berlin eine Smart-City-Strategie, in dessen Charta unter anderem als Ziel steht: „Berlin ist 2030 eine intelligent vernetzte, zukunftsfähige, postfossile und resiliente Stadt zum Nutzen einer gebildeten, toleranten und kreativen Gesellschaft.“ Um dieses Ziel zu erreichen, werden Start-ups und andere innovative Unternehmen gefördert und Kooperationen mit großen Unternehmen geschlossen.

Derartiges geschieht nicht nur in Berlin, sondern in zahlreichen Kommunen. Zum Beispiel in Raunheim, Rüsselsheim und Kelsterbach (zusammen „Drei gewinnt“ genannt), wo alle neuen und bestehenden Parkplätze mit Sensoren ausgestattet werden. Die erhobenen Daten münden in einem umfassenden Verkehrskonzept, dass den Bürgern die Möglichkeit geben soll, schnellstmöglich mit dem Auto, dem Fahrrad und/oder der Bahn von einem Ort zum nächsten zu gelangen.

Die Digitale Transformation wird benötigt und von der Bundesregierung gefordert – doch bei der Unterstützung scheint es zu hapern. Wie uns ein Bürgermeister anvertraute, gibt es keine zentrale Steuerung, um das Thema Smart City flächendeckend und einheitlich umzusetzen. Stattdessen muss sich jede Stadt selbst um ihre Budgets kümmern und eigenständig auswählen, auf welche Schwerpunkte sie setzen möchte.

Bei der Umsetzung bauen die Lokalpolitiker und Entscheider vor Ort auf Kooperationen mit kleinen und großen Unternehmen aus dem In- und Ausland: Deutsche Telekom, O2, Cisco, ZTE, Siemens, Bosch, Hewlett Packard Enterprise, SAP, Samsung … die Liste ist lang. 

Im Rahmen der Digitalisierung werden auch Städte mit digitalen Strukturen und Mehrwertdiensten versehen, um die aktuellen und kommenden Herausforderungen zu meistern. Aktuell befinden wir uns ganz am Anfang dieses Wandels, der stellenweise zu einem radikalen Umbruch führen könnte. Wohin die Reise genau geht, ist ungewiss - bislang gibt es nur zahlreiche Visionen, Konzepte und erste Umsetzungen.