Smarte Städte, smarte Daten, smartes Stadtwerk

Gepostet von Marcel Linnemann

Ein Blick in die Glaskugel: Unsere Städte von Morgen

Urbanisierung, postfossile Gesellschaft, Care City: Ein Blick in die Glaskugel vieler Experten offenbart Begriffe, deren Bedeutung noch nicht entschlüsselt ist. Vor allem smart soll sie werden, die Stadt der Zukunft, und vernetzt agieren. Doch was heißt eigentlich smart? Was bedeutet es, im Zusammenhang mit Stadtentwicklung von intelligent und vernetzt zu sprechen? Gibt es bald nur noch fliegende Autos, deren Verkehrswege sich bis unter das Dach riesiger Häuser erschließen, automatisierte Mülleimer, die ihren Inhalt selbstständig zur Deponie bringen oder Kühlschränke, die geduldig in Reih und Glied an der Supermarktkasse stehen, um sich selbst zu befüllen?
An kreativen Visionen mangelt es auf jeden Fall schon mal nicht. Die Stadt der Zukunft kann alles sein. Auf jeden Fall wird sie zusammenhängender agieren als sie es heute zu leisten vermag. Automatisierung und sich selbst optimierende Systeme bestimmen dann den Lebensalltag bis in die kleinste Zelle und zwar ineinander verzahnt und selbststeuernd.
Denken Sie an die Werbespots mancher Unternehmen, in denen Autos von alleine bremsen, wenn ein Kind auf die Straße läuft, oder sich sämtliche Fahrzeuge innerhalb einer Stadt gegenseitig steuern und kontrollieren.

Doch bei allen Zukunftsszenarien bleibt eine Frage völlig offen: Wie schafft man es, eine Stadt erfolgreich zu vernetzen und zu steuern und woher kommen die Daten, um die beschriebenen Zukunftsszenarien zu realisieren?

Smart Data: der Rohstoff der Zukunft

Bevor wir im Zeitalter fliegender Autos und sich selbst verwaltender Städte ankommen, werden noch viele Jahre vergehen. Denn der intelligente Umgang und das Bewusstsein für den Einsatz großer Datenmengen für urbane Stadtentwicklung muss erst erlernt und getestet werden. Einige mutige Schritte sind dazu schon getan worden und
auf den ersten Erfahrungen wurzeln neue Visionen und Ziele.
Das Allesnetz (IoT), das Internet der Dinge, ist das Zuhause vieler Technologien, die den Wandel unserer Gesellschaft zu einer globalen Informationsgesellschaft ermöglichen werden, inklusive einer Infrastruktur, die dies unterstützt.
Denn bei IoT geht es vor allem um eins: Den Bewohnern einer Stadt sinnvolle Mehrwerte zu schaffen, ohne dass es ihnen bewusst ist. Dies gelingt durch die Verzahnung von Assets, wodurch diese miteinander interagieren können.

Die Mehrzahl der Technologien und deren Anwendungs- und Geschäftsfälle basieren dabei auf Algorithmen, welche zur zukunftsweisenden Optimierung vor allem eins brauchen: Daten, Daten und Daten. Sie sind der Grundrohstoff der Use-Cases. Doch woher kommen diese Daten? In der Praxis liegen diese meist unzureichend oder in inkonsistenter Form vor. Bislang war es schlicht und einfach zu teuer, permanent Daten zu erheben, da dies mit einem hohen manuellen Aufwand oder hohen Kommunikationskosten verbunden war. Daher ist es zu Beginn wichtig, die Assets in einer Stadt zu vernetzen, um eine ausreichende Datengrundlage zu schaffen. Erst dann können neue Geschäftsmodelle erfolgreich umgesetzt werden.
Doch gibt es überhaupt eine solche Technologie, die kostengünstig implementiert werden kann, die über die technisch notwendigen Eigenschaften verfügt und zu einem späteren Zeitpunkt Hunderttausende oder gar Millionen Geräte vernetzen kann?

Bei der Abwägung und Auswahl gibt es viel zu beachten. Differenzierte Blicke sind notwendig, um Entscheidungsvorlagen herzustellen, die alle Kriterien in Bezug auf Hardware, Infrastruktur, IT-Anforderung und betriebswirtschaftliche Anforderungen beinhalten. 

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Abbildung 01: Vergleichskriterien IoT-Netze

Smarte Städte und smarte Daten: LPWAN-Technologie und LoRaWAN

Low Power Wide Area Networks (LPWAN) sind Netze, die seit zwei Jahren zunehmend an Aufmerksamkeit gewinnen. Eine Netz-Technologie, welche darunter besonders hervorsticht, ist LoRaWAN. Dabei handelt es sich um eine LPWAN-Technologie, welche den 400 MHz- und 800 MHz-Bereich nutzt und dadurch eine gute Gebäudedurchdringung bis in die Keller aufweist. Bei der Technologie LoRaWAN ist zwischen den Begrifflichkeiten LoRaWAN und LoRa zu unterscheiden. Ersteres beschreibt die grundlegende Systemarchitektur des Netzwerkes sowie das verwendete Kommunikationsprotokoll. LoRa stellt hingegen die Übertragungsschicht dar, welche die Kommunikation über größere Entfernungen ermöglicht. LoRaWAN ist mit seiner Netzwerkarchitektur und seinem Protokoll hauptverantwortlich für den energieeffizienten Betrieb des Netzwerks.
Implementierte Sensorik kann bei LoRaWAN ohne Stromanschluss eine Lebenszeit von bis zu 10 Jahren erreichen, so dass ein aufwendiger Wechselprozess innerhalb kurzer Zeitabstände entfällt. Kosten können so minimiert werden. Ein einzelnes Gateway kann bis zu 40.000 Assets verwalten und eine Reichweite über mehrere Kilometer abdecken.
Bereits heute verfügt LoRa über ein großes Ökosystem an Hardware und mit der LoRa-Alliance über ein großes Unterstützernetzwerk. Durch den Open-Source-Ansatz ist es zudem möglich, selbstständig ein IoT-Netz für die eigene Kommune zu betreiben.
Aber es gibt nicht nur LoRaWAN, sondern auch viele weitere Technologien wie z. B. Sig Fox oder NB-IoT, welche sich jedoch innerhalb eines geschlossenen Ökosystems bewegen. Genauso könnte über LTE als zusätzliche Technologie nachgedacht werden, diese ist jedoch aufgrund der Energieintensivität sowie den Kosten weniger geeignet. Einen Vergleich der verschiedenen Technologien gibt die folgende Abbildung wieder:

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Abbildung_02: Vergleich der LoRaWAN-Technolgien mit LTE, sigFox, NB-IoT

 

Digitale Infrastruktur smarter Städte: Das ist doch was für Stadtwerke!

Seit mehr als 100 Jahren sind Stadtwerke in einem Gebiet besondere Experten: dem Betrieb von Infrastruktur. Strom-, Wasser- und Gasnetze stellen wesentliche Lebensadern unserer Städte dar, ohne die eine öffentliche Versorgung zusammenbrechen würde. Mit der zunehmenden Vernetzung unserer Städte wird jeder Stadt eine neue Lebensader hinzugefügt. Was läge also näher, als dass Stadtwerke die Aufgabe des Betriebs eines IoT-Netzes übernehmen und das infrastrukturelle Wachstum der City zukunftsweisend steuern.
Ob zur eigenen Prozessoptimierung oder als Grundlage für neue Geschäftsmodelle – die Einsatzszenarien mit IoT-Netzen sind vielfältig und bereiten den Weg für ein nachhaltiges Verantwortungsmanagement in den Händen eines kommunal verankerten Dienstleisters. Die Übernahme der zukünftigen Daseinsvorsorge für die eigene Kommune, bei gleichzeitiger Erweiterung des Produktportfolios außerhalb des klassischen Stromvertriebs, ist eine lohnende Vision, die es zu durchdenken gilt.
Viele Versorger stehen durch die steigende Wechselbereitschaft ihrer Versorgungskunden und die Änderungen, welche die Energiewende mit sich führt, vor der Fragestellung langfristig erfolgreicher Vertriebsmargen. Der Betrieb eines IoT-Netzes, beispielsweise durch LoRaWAN, würde völlig neue Möglichkeiten für Kommunen und Städte erschließen: Smart Parking, intelligente Abfallentsorgung oder dem intelligenten Schloss für Fahrräder oder Strandkörbe – der Fantasie sind hierbei keine Grenzen gesetzt und den Handlungsfeldern der Stadtwerke der Zukunft auch nicht.

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Abbildung_03: Potentiale für Stadtwerke durch IoT

 

Was meinen Sie? Wie sieht die Stadt der Zukunft aus und welche Technologien weisen den Weg in diese Richtung? Welche Rolle besetzen Sie in diesem Szenarium?

Diskutieren Sie mit uns und lassen Sie uns darüber austauschen, wie man die Glaskugeldeutungen der Experten im wahren Leben verankern kann.

Jede Stadt kann smart werden, es braucht nur den Willen und den Mut es umzusetzen!

 

Marcel Linnemann
Innovationsmanager Energiewirtschaft | items GmbH

 

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+++Stadtwerke bauen das digitale Gehirn der Stadt +++
Die Stadwerke Lübeck entwickeln eine städtische Infrastruktur für Daten
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Hier geht es zum Beitrag aus der LNONline vom 16.07.2018

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