Smart City als Teil einer urbanen Energiestrategie

Moderne Städte lebenswert und nachhaltig gestalten. Ihre Energieversorgung effizient, erneuerbar und digital werden zu lassen. Sie mit modernster Informations- und Kommunikationsinfrastruktur und Mobilität ausstatten – dafür steht der Begriff „Smart City“.

Mit einer „Smart City“ geht der Anspruch einher, das Leben in Städten deutlich nachhaltiger, ressourcensparender und energieeffizienter zu organisieren und unterschiedliche Bereiche städtischen Lebens und Infrastruktur zusammenzuführen.
Smart City meint eine intelligent vernetzte Stadt
Smart City-Konzepte zielen darauf ab, Städte effizient und nachhaltig mit Ressourcen, Wärme, Energie, Mobilität und Infrastruktur zu versorgen. Vernetzt werden unterschiedliche Bereiche städtischer Infrastruktur. Zu dieser Infrastruktur gehören beispielsweise Gebäude und Quartiere, Stromnetze, Straßen und andere Verkehrswege, Parkräume, Abwasser- und Abfallentsorgung, Beleuchtung und vieles mehr. Dabei verfolgen Smart City-Konzepte in der Regel einen flexiblen, dezentralen Ansatz, dessen Umsetzung mit Hilfe von digitalen Technologien erfolgt. Zugleich sind lokale und regionale Akteure in die Umsetzung involviert. Die Smart City verfolgt ebenfalls einen partizipativen Ansatz. Das wiederum bietet Chancen für regionale Unternehmen, sich an den Gestaltungsprozessen einer Smart City zu beteiligen und Lösungen für sie zu befördern.
Die Energieversorgung ist eine wesentliche Komponente der Smart City
Das zeigt sich besonders deutlich am Beispiel der Energieversorgung in Städten und Kommunen. Hier sind kommunale Versorgungsunternehmen, öffentliche Einrichtungen und Energieunternehmen involviert. Die Energieversorgung in Städten auf erneuerbar umzustellen, ist in vielen Städten erklärtes Ziel. Denn sie ist eine zentrale Komponente, um Städte klimaneutral werden zu lassen. Darüber hinaus ist sie ein wesentlicher Bestandteil der Smart City. Doch damit der Anteil erneuerbarer Energie in Städten steigt, braucht es klare Zielsetzungen sowie ganzheitliche Ansätze und Strategien. Diese berücksichtigen das gesamte Umfeld städtischer Energieversorgung. Digitale Lösungen helfen beim Umzusetzen. Sie sind wiederum die Werkzeuge einer Smart City, bei denen Daten und Algorithmen die Grundlage für automatisierte Steuerungsprozesse bilden. So kann die Energieversorgung in Städten angefangen von der Erzeugung, über die Verteilung, Speicherung, Umwandlung bis hin zum Verbrauch über intelligente Lösungen gemanagt werden. Es lassen sich auf Basis von Daten Prognosen über den Energiebedarf erstellen. Stromüberschüsse aus erneuerbaren Quellen können für andere Bereiche, wie beispielsweise für die Ladeinfrastruktur von Elektrofahrzeugen genutzt werden. Ebenso kann Strom in Wärmeenergie umgewandelt und zur Warmwasser- und Heizenergieversorgung genutzt werden. Daraus ergeben sich Spielräume für Energieversorger nicht nur hinsichtlich der Anpassung der eigenen Versorgungsangebote und Geschäftsmodelle. Ebenso können sektorenübergreifende Lösungen und Angebote entwickelt werden, die die verschiedenen Bereiche städtischer Infrastruktur miteinander koppeln. Dadurch sind Synergieeffekte möglich. Zugleich heben Smart City-Lösungen das Potenzial einer flexiblen, dezentralen Energieversorgung. Das schafft Raum für regionale Wertschöpfung und eine hohe Versorgungssicherheit trotz verstärktem Einsatz von erneuerbaren Energien.
Die Energieerzeugung in Quartieren als Beispiel eines Smart City-Anwendungsfalls
Ein Beispiel, an dem sich Smart City-Ansätze gut darstellen lassen, sind Quartiere in Städten. Hier treffen alle Bereiche städtischer Infrastruktur aufeinander. Dabei können ganzheitliche Konzepte auf lokal begrenztem Raum umgesetzt werden. Das fängt beispielsweise bei der Energieerzeugung durch PV-Anlagen auf den Dächern von Mehrfamilienhäusern an, führt über Stromnetze und vernetzte Gebäude in einzelne Haushalte. Dort schaffen digitale Technologien die Voraussetzung für eine verbrauchsoptimierte Nutzung der Energie. Neben dem fließt ein Teil der auf dem Dach erzeugten PV-Energie in Energiespeicher. Ebenso können hybride Kraftwerke Energie bereitstellen oder sie zur Wärme-/Kälte-/Warmwasserversorgung nutzbar machen. Alternativ kann mit dem Strom die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge im Quartier gekoppelt betrieben werden. Ebenso kann sie für Beleuchtung und andere Zwecke genutzt werden. Entscheidend dabei ist, dass die Prozesse, dank dem Internet-der-Dinge (IoT), Künstlicher Intelligenz (AI), maschinelles Lernen (ML) und anderer digitaler Technologien, automatisiert und digital vernetzt erfolgen. Durch sie können erneuerbare Energieerzeugung, Verteilung, Speicherung und Nutzung ganzheitlich gedacht die urbane Energiewende beflügeln. Zudem ergibt sich aus diesem Zusammenhang heraus ein breites Spektrum für eine Vielzahl von Smart City-Anwendungen. Wie das Zusammenspiel funktionieren kann, wird derzeit in zahlreichen Pilotprojekten in den Städten Europas erprobt. Eine Übersicht zu aktuell laufenden und bereits abgeschlossenen Projekten findet sich beispielsweise auf dem Marktplatz „Smart City“ der Europäischen Kommission.
Fazit
Insgesamt zielt die intelligent vernetzte Stadt auf eine bessere Lebensqualität seiner Bürger ab. Smart City-Konzepte versprechen mehr Services, Mitsprache und Komfort bei weniger Energie- und Ressourcenverbrauch. Durch eine verstärkte Nutzung von erneuerbaren Energien in allen Bereichen einer Stadt können Treibhausgasemissionen vermieden und so das Erreichen des Ziels einer „klimaneutralen“ Stadt gefördert werden. Mit dem Projekt „100 Klimaschutzsiedlungen“ fördert das Wirtschaftsministerium des Landes Nordrhein-Westfalen mit der EnergieAgentur.NRW Projekte zur Vermeidung wärmbedingter CO2-Emissionen in Wohnsiedlungen. 53 Projekte wurden bereits realisiert. Für die Umsetzung können Planer ihre innovativen Energiekonzepte einreichen und eine Förderung über das Förderprogramm „progres.nrw-Markteinführung“ beantragen.

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