17.03.2021

Smarte Küstenregion - Building Block Smart Environment & Energy

Überlastung der städtischen Infrastruktur, zunehmende Umweltbelastungen, hoher Energieverbrauch und knapper Wohnraum gehören zu den Standardherausforderungen einer Stadt. Das Handlungsfeld Smart Environment & Energie bezieht sich technologisch recht konkret auf diese Herausforderungen indem es sich auf den nachhaltigen Umgang mit Ressourcen und Gütern im urbanen Raum unter Nutzung dafür notwendiger Infrastrukturen konzentriert.

Somit schafft dieses Handlungsfeld verschiedene infrastrukturelle Vorraussetzungen, welche durch die anderen Handlungsfelder Economy, Mobility, Living, People, Governance auf Anwendungsebene genutzt werden können.

Die Literatur unterscheidet drei verschiedene Umgebungstypen für eine intelligente Stadt:

physische Umgebungen stehen für Sensoren und Controller in unterschiedlichsten Formfaktoren, die von Nano- über Mikro- bis hin zu Makrogröße reichen können und über verschiedene Infrastrukturen in Verbindung gebracht werden. Die technische Ausgestaltung dieser Umgebung bezieht sich im Wesentlichen auf IoT-basierte Systeme.

virtuelle & verteilte Umgebungen ermöglichen smarten Geräten einen omnipräsenten Zugriff auf entsprechende Dienste über entsprechende kabelgebundene bzw. kabellose Infrastrukturen (z.B. LAN, WLAN, LoRaWAN, 5G). Somit wird die Stadt für den Endverbraucher und Unternehmen zur digitalen Plattform mit vielen verschiedenen Services. Kreislaufwirtschaft, E-Partizipation oder Sharing Economy können beispielsweise durch den Einsatz intelligenter Sensorik als Dienst genutzt werden - siehe Veranstaltungen Smart Economy, Mobility & Governance

menschliche Umgebungen bilden den Anwendungs-Kontext für zu zuvor genannten intelligenten Umgebungstypen (siehe Punkt 1+2). So wird insbesondere die menschliche Umgebung bzw. die Orte an denen sich die Menschen aufhalten von körpernahen Geräten begleitet wie z.B. Wearables (SmartPhones, oberflächenmontierte (AR-Kontaktlinsen) oder eingebettete Geräten (Herzschrittmacher).

Nachhaltige Stadtentwicklung: Die Umgebungen im urbanen Raum beziehen sich auf eine Kombination der oben genannten Umgebungen/Umwelten. Die smarte nachhaltige Stadtentwicklung kann als eine Managementpraxis verstanden werden, welche bestehende Referatsfunktionen- und Strukturen, um einen kohärenten Ansatz von digitalen Architekturprinzipien, Standardisierungsrichtlinien und Führungs-Regimes ergänzt. Diese Ansätze sollen bei der Planung, Transformation und Kontrolle von Zielen einer smarten Stadt mit ihren digitalen Umgebungen/ Umwelten und den damit verbundenen Handlungsfeldern unterstützen. Somit müssen zu den bestehenden Aufgabenbereichen der Stadtentwicklung neue Fähigkeitsprofile ergänzt werden. Zum einen müssen z.B. Nachhaltigkeitsziele erfasst, eingearbeitet und angewendet werden. Des Weiteren müssen Fähigkeiten zum langfristigen Aufbau einer digitalen städtischen Plattformarchitektur geschaffen werden.

Ein zweiter Aspekt in diesem Handlungsfeld betrifft das Thema Ressourcen schonende und erneuerbare Energien. Die Energiegewinnung erfolgt mit Wind-, Wasser- und Solarkraft über dezentrale Stromerzeuger. Die Herausforderung bei einer wetterabhängigen dezentralen Energiegewinnung ist die Netzstabilität und die Vermeidung von Engpässen. Intelligente Stromnetze, so genannte Smart Grids, sollen diese Herausforderung bewältigen indem sie die Kommunikation der Energieerzeuger, -speicher und -verbraucher untereinander über ein Energiemanagementsystem verwalten. Somit stimmen diese Systeme die Erzeugung, Speicherung und den Verbrauch (Smart Meter auf Verbraucherseite für die Erfassung notwendig) des Stroms aufeinander ab, um Leistungsschwankungen & Stromausfälle zu vermeiden. Dabei unterstützen Daten, welche ebenfalls über das Stromnetz transportiert, in Echtzeit analysiert und z.T. in Vorhersagemodellen verarbeitet werden.

Abnehmer sind der Smart Gid sind z.B. die smarten und nachhaltigen Gebäude einer Stadt, welche neben einer ganze Reihe von Sensorik unter Nutzung nachhaltiger Rohstoffe gebaut bzw. erneuert wurden. Die verbaute Sensorik der Gebäude hängt selbstverständlich vom Gebäudezweck ab, aber grundsätzlich interagieren diese Gebäude mit Nutzern, Systemen und ihrer Umgebung. Auf der Basis erfasster und analysierter Daten lernen die Gebäude aus vergangenen Situationen und passen sich an die Nutzer in Echtzeit an, um Komfort, Energie- und Ressourceneffizienz und Sicherheit zu erhöhen. Eine umfassende Integration dieser Gebäudetypen kann z.B. eine nachhaltige Stadtentwicklung fördern.

Weitere Veranstaltungen zu dem Thema: