Von:
Awraam Zapounidis,
Vice President Central and Eastern Europe
bei Aveva
Jahrzehntelang hatte Deutschland einen starken Zuzug in die Großstädte zu verzeichnen. Seit der Corona-Pandemie hat sich dieser Trend zwar umgekehrt, aber nur scheinbar: Viele Menschen ziehen aus dem zentralen Stadtgebiet weg, flüchten aber nicht auf das “platte Land”, sondern richten ihr Heim im sogenannten Speckgürtel der Großstadt ein.
Diese kämpfen mit einer Vielzahl an Herausforderungen. Dazu gehören der Mangel an Wohnraum, Ressourcenknappheit, Staus, Luftverschmutzung und die Instandhaltung der städtischen Infrastruktur. Knappe Kassen, Fachkräftemangel sowie kommunalpolitische Dispute verstärken diese Herausforderungen. Ein Hebel, der die Probleme deutlich besser verwaltbar machen kann, ist die Digitalisierung.
Smart-City – das Stadtkonzept der Zukunft
So konnte die Stadt Bremen mehr als 1.200 Gebäude in ein einziges Gebäudemanagementsystem integrieren und über 30.000 Euro pro Jahr an Energiekosten sparen. Aus solchen digitalisierten Einzelprojekten kann schließlich eine vernetzte Smart City entstehen. Eine solche Smart City kann städtische Systeme effizienter und nachhaltiger gestalten sowie die Lebensqualität der Bürger:innen steigern.
Am umfassendsten lassen sich Smart-City-Technologien in Projekten auf der grünen Wiese implementieren, wie das spanische Zaragoza zeigt. Dass auch bestehende Städte zu Smart Cities werden können, beweist das Beispiel Barcelona.
Zaragoza: Nachhaltigkeit im Viertel Valdespatera
Dort, wo zuvor alte Armeebaracken standen, plante Zaragoza bereits 1999 ein nachhaltiges Stadtviertel zu errichten. Nachdem das Gelände vom spanischen Verteidigungsministerium abgekauft wurde, begannen im Jahr 2003 die Arbeiten an der Infrastruktur. Seit 2007 leben dort Menschen. Mittlerweile zählt das Viertel Valdespartera rund 20.000 Einwohner:innen.
Damit Valdespartera die bioklimatischen Anforderungen des Stadtplans erfüllen kann, wurden neun verschiedene Infrastruktursysteme mit 196 Kontrollpunkten in die Smart City integriert und bis heute von dort überwacht. Das Ziel der Stadtplaner:innern war es, die städtischen Versorgungssysteme beobachten und zeitnah reagieren zu können. Es bedurfte einer gemeinsamen Infrastruktur, die die notwendigen Daten erfasste und an ein einheitliches Kontrollzentrum übermitteln konnte – nur so war es möglich, die Umweltkriterien zu überwachen und dauerhaft einzuhalten.
Digitaler Zwilling bildet reale Stadt ab
Die Stadtplaner:innen entschieden sich für die Aveva System Platform. So entstand eine Art digitaler Zwilling der Smart City – ein einziges, einheitliches und logisches Modell der städtischen Systeme. Dazu gehören die physischen Anlagen wie Kläranlagen und Solaranlagen, aber auch alle Datenströme. Das erleichtert die Instandhaltung dieser Systeme ungemein und erlaubt eine prädiktive Wartung, die anhand aktueller Messungen präziser voraussagt, wann eine Komponente tatsächlich getauscht werden muss.
Das unterscheidet sie von einer präventiven Wartung, bei der Komponenten getauscht werden, weil man lediglich vermutet, dass sie bald verschleißen. Nicht zuletzt hat das Team ein Human-Machine-Interface (HMI) implementiert, mit dem sie aus der Ferne auf die Systeme zugreifen und zum Beispiel spezifische Ventile öffnen oder schließen können. Dieser Fernzugriff hilft den städtischen Angestellten dabei, effizienter zu arbeiten, es erhöht außerdem die Nachhaltigkeit, da die Teams zeitnah auf energieintensive Störungen reagieren können. All diese Systeme sind agnostisch, das heißt, sie funktionieren ohne Komplikationen auch mit anderen Systemen. So müssen die Stadtverwalter:innen sich nicht um die Kompatibilität sorgen.
Alle aufgezeichneten Daten werden gesammelt und ausgewertet. Das übernimmt ein Team der Universität von Zaragoza. Es ermittelt Parameter für die Nachhaltigkeit und kann so aufzeichnen, ob Valdespartera die Nachhaltigkeitsanforderungen erfüllt und wie sich diese Parameter im Verlauf der Jahre verändern. Das Ziel der Stadtplaner:innen von Valdespartera war es, zu zeigen, dass nachhaltiges urbanes Design möglich ist – man braucht nur eine Stadt, die in der Lage ist, Daten ihrer Aktivitäten zu erheben, auszuwerten und zu vergleichen.
Barcelona: Gaudìs Vermächtnis wird smart
Eine nachhaltige, smarte Stadt auf der grünen Wiese zu errichten, ist zwar beeindruckend, für viele deutsche Gemeinden aber kein direktes Vorbild. Anders verhält es sich mit dem Vorsatz Barcelonas, eine smarte Überwachung seines Wasserverbrauchs aufzubauen. Außerdem erhofften sich die Stadtverwalter:innen besseren Einblick in den Zustand von öffentlichen Fahrstühlen, Rolltreppen, Fontänen, Parks und Gärten. Auch hier war bis zur digitalen Transformation immer eine händische Überprüfung vor Ort notwendig.
Die Stadtverwalter:innen statteten gemeinsam mit einem Team aus IT-Expert:innen diese öffentlichen Einrichtungen mit Sensoren aus und integrierten diese Daten in einer gemeinsamen, digitalen Plattform. Im Jahr 2014 wurde zudem das Barcelona Cicle de l’Aigua SA, (BCASA) gegründet, das das Wassermanagement der Stadt Barcelona sowie umliegender Gemeinden zentralisiert. Dazu gehören das Abwassernetz, Grundwasser, städtische Brunnen und Trinkwasser.
Smarte Überwachung des Wasserverbrauchs
An verschiedenen Punkten dieser Netze wurden hier ebenfalls Sensoren installiert, die Parameter wie Feuchtigkeit, Salzgehalt, Temperatur und Wind messen können. All diese Daten werden kontinuierlich und automatisch erhoben und anschließend in die digitale Plattform hochgeladen. Die Stadtverwalter:innen haben seitdem nicht nur einen Einblick in den aktuellen Wasserverbrauch der verschiedenen Netze. Das System regelt automatisch die Bewässerung der städtischen Grünflächen, sodass die knappe Ressource Wasser möglichst effizient eingesetzt und Wasserverschwendung vermieden wird.
Die Smart City Barcelona verfügt nun über einen Kontrollraum, in dem alle Informationen zusammenlaufen. Je nach Bedarf können weitere Datenpunkte hinzugefügt und Versorgungssysteme über die Plattform überwacht und verwaltet werden.
Städte smart zu machen, ist ein wichtiger Bestandteil in den Bemühungen vieler Kommunen, resilienter zu werden und Problemen wie dem Klimawandel und zunehmender Wasserknappheit wirkungsvoll zu begegnen. (sg)
