SMART CITIES SIND WEIT MEHR ALS NUR EINE VISION. MIT SENSOREN UND OPTISCHER ÜBERTRAGUNGSTECHNIK MACHEN WIR DIE STÄDTE VON HEUTE FIT FÜR IHREN WEG IN DIE HOCHVERNETZTE ZUKUNFT.
Die Stadt von Morgen: Nachhaltiger und lebenswerter
Stadtentwicklung ist immer eine Herausforderung, denn Straßen- und Versorgungsnetze sind oft über Jahrhunderte organisch gewachsen. Eine digitale Vernetzung war zu dieser Zeit noch nicht vorgesehen. Wie weit eine Stadt auf dem Weg zur Smart City ist, hängt nicht zuletzt davon ab, wie mutig die verantwortlichen Stellen handeln. Bei den Stadtwerken München scheuen Dr. Jörg Ochs und sein Team nicht davor zurück, neue Wege zu gehen und ungewöhnliche Gedanken zu denken.
»Smart City« - dieses Zauberwort löst wilde Assoziationen aus: Selbst Zeitgenossen mit Bodenhaftung denken zumindest an automatisierte Infrastrukturen, die den Einwohnern viele lästige Aufgaben abnehmen. Niemand muss mehr die Mülltonne rausstellen oder den Gehweg fegen. Das erledigt die automatisierte Stadt von selbst und die Bürger verlassen ihre Wohnungen eigentlich nur noch, um an der kristallklaren Luft angenehmen Freizeitaktivitäten nachzugehen. Selbst diese Vorstellung wird wohl noch lange Science-Fiction bleiben. Trotzdem können wir uns der Faszination des Themas nicht verschließen, auch wenn wir uns dem Ziel nur mit winzigen Trippelschritten nähern.
Alle Städte wollen smart werden
Letztendlich basiert die Smart City auf demselben Grundgedanken wie die Industrie 4.0 – nur eben auf einer größeren Bühne. Beide Ideen stehen und fallen mit der Vernetzung. Digitalisierung und neue Technologien sollen zu einer nachhaltigen Stadtentwicklung führen, die ökologische und soziale Verbesserungspotenziale effizient nutzt. Am Ende umfasst das Gesamtkonzept möglichst viele Lebensbereiche. Diese Idee ist so zukunftsweisend, dass über Völker-, Staaten- und Kulturgrenzen hinweg Städte fieberhaft am Ausbau ihrer digitalen Strukturen arbeiten. Eine der bekanntesten Smart-City-Entwicklungen ist aktuell die neue ägyptische Verwaltungshauptstadt im Osten von Kairo; die südkoreanische Retortenstadt New Songdo City rühmt sich mit dem Titel »smarteste Stadt der Welt«.
Alte Netze – Neue Netze
Viele dieser Vorzeigeprojekte wurden schon auf dem Reißbrett als Smart Cities geplant. Das macht die Sache natürlich erheblich einfacher, denn die Grundlagen für die vernetzten Infrastrukturen können bereits gelegt werden, bevor überhaupt der Bau des ersten Gebäudes beginnt. Ein wenig schwieriger sieht es da bei den meisten europäischen Städten aus. »Die ältesten Teile des Münchner Wassernetzes sind über 200 Jahre alt und seitdem ist es organisch mit der Stadt gewachsen«, sagt Dr. Jörg Ochs, Leiter IT bei der Stadtwerke München GmbH und treibende Kraft hinter vielen Digitalisierungs- und Netzausbauprojekten der bayerischen Landeshauptstadt. »Ähnlich sieht es beim Stromnetz aus. Unsere wichtigste Herausforderung ist daher, bestehende Infrastrukturen „smart“ zu machen.«
»DIE HERAUSFORDERUNG IST ES, ZWEI WELTEN ZUSAMMENZUBRINGEN.«
DR. JÖRG OCHS / Leiter Informationstechnologie bei den Stadtwerken München (SWM)
Wie unterhalten sich Sensoren?
Als Rückgrat aller digitalen Lösungen gilt gemeinhin das Glasfasernetz. Als es daran ging, die smarten Strukturen auszubauen, war Dr. Ochs trotzdem überrascht: »Die Glasfaser ist wichtig für die Digitalisierung, aber sie ist nicht das Netz der Smart City, denn dort habe ich vor allem ein Problem: Ich möchte so viele Messwerte wie möglich haben, aber vor Ort gibt es keinen Stromanschluss für ein Glasfaser- oder Funkmodem, um die Daten der Sensoren zu übertragen. Für diese Kommunikationsebene haben wir uns daher für ein LoRaWAN entschieden - ein Long Range Wide Area Network. Das ist eine sehr energieeffiziente Funktechnologie, bei der man einen Sensor zwei bis fünf Jahre lang mit einer Batterie betreiben kann. Inzwischen haben wir rund 50 LoRa-Basisstationen in der Stadt verteilt und können damit ins Internet der Dinge einsteigen. Die Basisstationen sind natürlich dann wieder an das Glasfasernetz angeschlossen.«
Das Lauschen nach dem Loch
Ein gutes Beispiel für den Einsatz vernetzter Sensoren ist das Wassernetz – das älteste Netz der Stadt mit rund 3.200 km Rohrleitungen. Zudem ist es im Vergleich zu anderen Versorgungsnetzen sehr komplex: Es gibt verschiedene Druckzonen und das Wasser kann je nach Verbrauch seine Fließrichtung verändern. Über die Jahrhunderte kommt es immer wieder zu Schwachstellen in den Rohren und das Wasser versickert unbemerkt im kieshaltigen Münchener Boden. »Wasser ist eine wertvolle Ressource«, weiß Dr. Ochs. »Deshalb müssen wir jedes Leck aufspüren und schnell reparieren.« In den Außenbereichen lässt sich der durchschnittliche Verbrauch für bestimmte Zonen mit Durchflussmessern ermitteln. Dabei ist es wichtig, dass diese sogenannten »Wasserbilanzzonen« nur wenige Verbindungspunkte zum Nachbarnetz aufweisen. In der Innenstadt ist das nicht möglich, denn dort ist das Netz zu stark vermascht. Hier haben die Stadtwerke gemeinsam mit der LMU München eine neue Strategie getestet. Sie »horchten« mit Mikrophon-Sensoren in das Netz, um Lecks zu »erlauschen«. Eine künstliche Intelligenz wertete die Daten dieser Rund-um-die-Uhr-Überwachung aus und konnte so Leckagen zuverlässig erkennen und lokalisieren.
»HOCHGESCHWINDIGKEITSNETZE SIND DAS RÜCKGRAT DER SMART CITY.«
DR. ANDREAS HORNSTEINER / Leiter Geschäftsbereich Faseroptik
Regelt LiDAR bald den Verkehr?
»München wächst jährlich um 20.000 Einwohner und die müssen wir nicht nur mit Energie versorgen. Auch die Mobilität ist ein großes Thema«, meint Dr. Ochs. »Die Metropolregion München hat zurzeit rund sechs Millionen Einwohner und einen Großteil davon zieht es zur Arbeit nach München.« Eine wichtige Rolle für die Zukunftsplanung der Stadt spielt daher schon jetzt die Verkehrsführung. Intelligente, vernetzte Leitsysteme sollen die Automassen so lenken, dass Staus und Gefahrensituationen vermieden werden. Dabei könnte optische Technologie eine wichtige Rolle spielen. »Die meisten kennen LiDAR-Systeme im Auto, aber sie lassen sich natürlich genauso gut verwenden, um den Verkehrsfluss von außen zu beobachten und zu analysieren«, sagt Winfried Reeb, LiDAR-Experte bei LASER COMPONENTS. Genau das hat die Stadt München in einem Pilotprojekt getan und eine belebte Straßenkreuzung mit einem LiDAR-System ausgestattet. Der Vorteil: Die Technologie erfasst 3D-Daten von allen Verkehrsteilnehmern – egal ob Autos, Fußgänger oder Radfahrer. Sie ist sogar in der Lage verschiedene Fahrzeugtypen (PKW, LKW, Van) zu unterscheiden. Damit können die Planer die Vorgänge an der Kreuzung in Echtzeit genau analysieren. Nutzt man viele dieser Kreuzungs-LiDARs in einem intelligenten Netzwerk, ist es vielleicht bald möglich, den Straßenverkehr vorausschauend zu steuern.
Ein Stadtteil zum Probieren
Um all seine Ideen für das smarte München von morgen auszuprobieren, steht Dr. Ochs gleich ein ganzes Stadtquartier zur Verfügung. Das sogenannte M.Quartier entsteht derzeit auf einem Areal von 460.000 m², die zu 100% im Besitz der Stadtwerke sind. »Da muss ich mich nicht mit irgendwelchen anderen Beteiligten abstimmen«, freut sich der Smart City-Experte. »Dort habe ich nicht nur Bürogebäude sondern auch Wohnungen, Einzelhandel und sogar eine Event-Location – also eine richtige Kleinstadt, mit der ich spielen kann. Ein wichtiges Thema war für uns zum Beispiel Wärmerückgewinnung, aber auch bei der Digitalisierung haben wir viel ausprobiert – von öffentlichen Hotspots über Indoor-Navigation bis hin zu intelligenten Straßenlaternen.«
Das muss schneller gehen!
Für Dr. Ochs ist die Smart City vor allem auch ein Innovationsmotor: »Bei jedem Projekt, das ich bisher angegangen bin, hieß es: ›Wenn wir jetzt damit anfangen, sind wir in 50 Jahren fertig.‹ Ich möchte aber selbst noch erleben, wie sich alles weiterentwickelt. Also müssen neue Lösungen her, mit denen sich diese Herausforderungen schneller bewältigen lassen. In München sind wir eigentlich immer vorne mit dabei. Wir schauen uns jetzt schon das Thema Quantencomputing an und bauen unsere IT in ein agiles produktzentrisches Modell um.«
»ES GEHT UM INFRASTRUKTUR, NACHHALTIGE ENERGIEVERSORGUNG, STADTVERTRÄGLICHE MOBILITÄT UND INFORMATIONS- SOWIE KOMMUNIKATIONSTECHNOLOGIE.«
STADTWERKE MÜNCHEN
In der Smart City sind viele verschiedene Lebensbereiche über das IoT vernetzt. LASER COMPONENTS hat die Bausteine für ein erfolgreiches intelligentes Netz.
»ABGASMESSUNG, LiDAR, MACHINE VISION: ES GIBT KAUM OPTISCHEMESSSYSTEME, FÜR DIE WIR NICHT DIE PASSENDEN KOMPONENTEN HABEN.«
SVEN SCHREIBER
Er kennt sich aus: Der Vertriebsleiter von LASER COMPONENTS Germany hat immer den Überblick über das vielfältige Produktangebot.
