Energieeffizient, nachhaltig und lebenswert – so soll das Leben in der Stadt der Zukunft aussehen. Doch die Herausforderungen auf dem Weg dorthin sind groß. 2030 werden 70 Prozent der Menschheit in Städten wohnen. Umso wichtiger, dass wir an intelligenten Techniken für das Leben in Metropolen und Ballungsräumen forschen. Denn die Stadt der Zukunft soll städtische Bereiche wie Energie, Mobilität, Kommunikation, Gesundheit und Sicherheit intelligent miteinander verknüpfen.

Der Stadt gehört die Zukunft. Zumindest, wenn man den Statistiken und Prognosen glauben will. Weltweit gibt es über 4.000 Großstädte und über 300 Metropolen, in denen jeweils mehr als eine Million Menschen leben. Und jeden Tag ziehen mehr als 200.000 Menschen vom Land in die Stadt. In den nächsten drei Jahrzehnten werden sich nach Schätzung der Vereinten Nationen fünf Milliarden Menschen in einer Großstadt drängeln – rund zwei Milliarden mehr als heute. Selbst in Deutschland, einem der Länder mit der stärksten urbanen Ausprägung wachsen die Ballungszentren immer weiter. Frankfurt am Main beispielsweise wird laut Hessischem Wirtschaftsministerium in 15 Jahren um 30 Prozent mehr Einwohner zählen. Hinzu kommen rund 20 Prozent mehr Pendler.

Doch wenn der Stadt die Zukunft gehört: Welche Zukunft wird es dann sein? Wie und wo sollen all die Menschen wohnen und arbeiten? Wie kann die Energieversorgung sichergestellt werden? Wie steht es um Trinkwasser? Und was ist mit der Luftverschmutzung? Wie lässt sich der steigenden Erwartung an Mobilität Herr werden? Und wo soll all der Müll hin? Viele Großstädte stehen – vor allem zur Rush Hour – schon heute vor dem Verkehrsinfarkt. Staus und fehlende Parkplätze sind selbstverständlich geworden. Obwohl Städte nur drei Prozent der Erdoberfläche einnehmen, werden laut von Siemens in Auftrag gegebenen Studien derzeit rund zwei Drittel der gesamten Energie und rund 60 Prozent des vorhandenen Trinkwassers hier verbraucht. Zudem werden vier Fünftel des C02-Ausstoßess hier verursacht.

Gigantisches Marktvolumen

Städte und Metropolen müssen also so effizient und intelligent werden, dass sich Ressourcen zielgerichtet einsetzen und Emissionen stark reduzieren lassen. Und sie müssen so ausgestattet sein, dass Menschen in ihr Leben wollen und hier arbeiten können. Das alles ist längst nicht nur eine Frage des Ansehens, das Städte im weltweiten Wettbewerb erzielen wollen. Es ist pure Notwendigkeit. Schon heute, vor allem aber in den nächsten Jahren und Jahrzehnten. Aber es ist auch eine Frage des Geschäfts. Allein in den kommenden fünf Jahren schätzen Experten das Marktvolumen für Stadtentwicklung auf 1.500 Milliarden Dollar. Deutschland könnte dabei aufgrund seines Vorsprungs bei Technologie und Forschung eine Vorreiterrolle übernehmen.

So unglaublich diese Zahlen, so unübersichtlich sind auch die Forschungen, Entwicklungen und Planungen unserer Städte der Zukunft. Allen gemeinsam aber ist der Ansatz, Teilbereiche wie Energie, Mobilität, Emissionen, Kommunikation, Teilhabe am Gemeinwesen, Gesundheit und Sicherheit auszubauen und intelligent miteinander zu verknüpfen. Telekommunikationsunternehmen, Energiekonzerne, Gebäudetechnik-Entwickler, Automobilkonzerne, Planer des öffentlichen Nahverkehrs und natürlich auch Forschungseinrichtungen wie die Fraunhofer-Institute haben eigene technische und sozialwissenschaftliche Arbeitsgruppen, die sich das Thema ans Revers geheftet haben und Lösungen auf und in unterschiedlichsten Bereichen suchen.

Erste Entwicklungen

Erste sichtbare Ergebnisse sind derzeit nur Spots, die die gesamtheitliche Entwicklung eben nur schlaglichtartig beleuchten können. In Wien, Luxemburg oder Berlin entstehen offene Plattformen, über die Informationen zu Parkplätzen ausgetauscht oder Schäden an Infrastrukturen gemeldet werden können. Entwicklungen im Bereich des E-Government werden in fast allen deutschen Großstädten vorangetrieben. In Hamburg entsteht das Wohnquartier Jenfelder Au, in dem die dort anfallenden Bioressourcen in Strom und Wärme verwandelt werden. In Karlsruhe müssen Eltern auf der Suche nach einer Kindertagestätte nicht mehr jeden Kindergarten einzeln anschreiben, sondern können sich zentral über ein Portal bewerben. Und in Städten wie Singapur werden die Menschen via Smartphone über den aktuell schnellsten Weg zur Arbeit informiert. Derartige Initiativen aber sind freilich nur der Anfang einer Kette von Entwicklungen, die das Stadtleben der Zukunft fundamental verändern werden.

Szenarien der Zukunft

Wie aber könnten einige der nächsten Schritte aussehen? Allen voran steht wohl das Problem der Mobilität auf der Agenda. Sie ist eine der Schlüsselfaktoren für das Funktionieren der Städte. Emissionsarme, elektrisch angetriebene Fortbewegungsmittel werden deshalb schnell und in fast allen Bereichen den Antrieben mit Verbrennungsmotoren folgen. Sie können zudem auch als Zwischenspeicher für gerade überschüssige Energiekapazitäten aus Sonnen- und Windkraftwerken genutzt werden. Das über Car-Sharing-Portale geteilte Elektromobil könnte dabei weiterhin als „Schnittstelle“ zwischen den Fortbewegungsmitteln fungieren. Auch soll eine automatische Auswertung von Sensoren etwa in Ampeln, Fahrzeugen, Maschinen, Containern oder Nahverkehrsmitteln über das Internet eine intelligente Entscheidungsfindung in Echtzeit ermöglichen.

Die Erwartung: Das Management wichtiger öffentlicher Informationen, Ressourcen und Vorgänge wie Verkehrsfluss, Fuhrparksteuerungen, Parkplatzbelegung oder Routenoptimierungen und Ankündigungen von ÖPNV-Ankunftszeiten wird dadurch stark vereinfacht. Selbstfahrende Fahrzeuge werden zudem in der Lage sein, ihre Passagiere beispielsweise am Bahnhof abzusetzen und dann im Parkhaus eine Warteposition anzufahren. Im Idealfall könnten selbstfahrende oder –fliegende Mobile auch einen Teil der klassischen Lieferdienste übernehmen. Selbstfahrende Roboter übernehmen dann zunehmend Aufgaben in der Stadtreinigung. Durch neue Techniken der Lärm- und Emissionsvermeidung werden auch die Arbeitsstätten und sogar Fabriken wieder in die Stadt einziehen. Ähnlich wie neueste Wohngebäude verfügen sie über innovative Fassadenteile für ein energieoptimiertes „Betriebsklima“  und nutzen Photovoltaik-Anlagen sowie leistungsfähige Wärmepumpen, die als Kleinstkraftwerke genutzt werden können. Eine Vielzahl an Möglichkeiten, Herausforderungen und (noch) zu lösenden Problemen von Zukunftsstädten zeigt vor allem die Morgenstadt-Initiative des Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO).

Smart Cities

Herz fast aller bereichsumfassenden Zukunftsszenarien ist dabei die Smart City, die intelligente Stadt. Sie ist ein Synonym für die Fähigkeit zur Vernetzung und Kommunikation unterschiedlicher städtischer Komponenten und Systeme – vom Gebäudenetzwerk bis hin zur Energie- und Verkehrsleitzentrale. Smart Cities bauen auf einem Netzwerk auf, das auf einer systematischen Datenansammlung basiert. Dafür müssen in den Städten Kameras und Sensoren installiert sein, die Bewegungen, Temperaturveränderungen, Luftverschmutzung und weitere Informationen sammeln und sie an eine Zentrale weiterleiten. Die Daten werden ausgewertet und öffentlichen sowie teilweise auch privaten Unternehmen und natürlich auch den Bürgern zur Verfügung gestellt. Sie sollen die Möglichkeit haben aktiv an der Stadtgestaltung teilzunehmen und mit der lokalen Regierung zu interagieren. Das Nutzen und die Abhängigkeit von »Big Data« zeigt aber gleichzeitig auch Risiken auf: Unsere Städte werden zwar deutlich smarter, dafür steigt aber auch der Komplexitätsgrad beständig. Es entstehen nicht nur technische Risiken sondern auch neue soziale Wechselwirkungen. Planer, Verantwortliche und Bewohner müssen lernen, diese zu erkennen und zu beherrschen. Nur dann ist die Zukunftsstadt auch eine sichere, komfortable und freie Menschenstadt. (aku)

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