Im Rahmen dieser Arbeit werden dabei die Chancen und Risiken einer Smart City analysiert, unter Berücksichtigung verschiedener Implementierungsansätze differenziert, sowie anhand eines konkreten Städtebeispiels konzeptionell untersucht.
In den vergangenen 30 Jahren ist die Gesamtbevölkerung von 5,32 Mrd. auf heute ca. 7,79 Mrd. Menschen gestiegen. Statistiken und wissenschaftliche Prognosen erwarten bis zum Jahr 2050 eine Weltbevölkerung von ungefähr 9,74 Mrd. Menschen. Unter Berücksichtigung des limitierten Wohn- und Lebensraums müssen folglich Überlegungen angestellt werden, die es ermöglichen diese Steigerung von 25% in Einklang mit den verfügbaren Ressourcen zu bringen. Einhergehend mit diesem Anstieg der Bevölkerungszahl entwickelte sich ein Prozess der Urbanisierung bzw. Verstädterung. Vereinfacht dargestellt verlagern die Menschen bei dieser Entwicklung ihren Wohn- und Lebensraum vom Land in die Stadt.
Urbanisierung beschreibt in diesem Zusammenhang nicht nur ein quantitatives Verhältnis zwischen Stadt- und Landbevölkerung, sondern vielmehr auch eine qualitative Veränderung der städtischen Lebensform. Der Urbanisierungsgrad gibt Aufschluss über das zahlenmäßige Ausmaß dieses Prozesses und definiert das Verhältnis zwischen der Bevölkerung in der Stadt und dem ländlichen Bereich. Folglich resultiert aus dem Urbanisierungsgrad die Auslastung der Städte. Weltweit gesehen leben 55,3% aller Menschen in Städten. Hierbei ist allerdings zu berücksichtigen, dass es global keine einheitliche Definition für eine „Stadt“ gibt und somit von Kontinent sowie Land variiert. Die Kontinente Asien und Afrika liegen mit einem Urbanisierungsgrad von 49,9% bzw. 42,5% unter dem weltweiten Durchschnitt, weisen jedoch einen sehr hohen Anteil an der Weltbevölkerung auf. Europa hingegen hat mit 74,5% ein sehr hohes Ausmaß bei der Beanspruchung der Städte. Die Herausforderung für die Städte ist es, bei einer immer größer werdenden Auslastung der Wohn- und Lebensräume, den Menschen weiterhin eine leistungsfähige Infrastruktur in allen Lebensbereichen gewährleisten zu können. Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und auch die Gesellschaft arbeiten an verschiedensten Modellen und Ansätzen, um diesen Herausforderungen standzuhalten.
Inhalt
Abbildungsverzeichnis
1. Einleitung
2. Smart Cities: Grundlagen und Implementierungsansätze
2.1 Grundlagen und Merkmale einer Smart City
2.2 Realisierungskonzepte und Herausforderungen einer nachhaltigen Raumentwicklung
3. Konzeptionelle Betrachtung eines Modellprojektes am Beispiel der Stadt Solingen
3.1 Modellprojekt Smart Cities solingen.digital (Smart)City
3.2 Auswirkungen und Beurteilung der regionalen Entwicklungskonzepte im Raum Solingen
4 Chancen und Risiken des Smart City Ansatzes
5... Fazit und Ausblick
Literaturverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1 Gestaltungsraster für Smart Cities
Abb. 2 Smart Cities Made in Germany - Handlungsfelder
1. Einleitung
In den vergangenen 30 Jahren ist die Gesamtbevölkerung von 5,32 Mrd. auf heute ca. 7,79 Mrd. Menschen gestiegen. Statistiken und wissenschaftliche Prognosen erwarten bis zum Jahr 2050 eine Weltbevölkerung von ungefähr 9,74 Mrd. Menschen (vgl. Statista 2020). Unter Berücksichtigung des limitierten Wohn- und Lebensraums müssen folglich Überlegungen angestellt werden, die es ermöglichen diese Steigerung von 25% in Einklang mit den verfügbaren Ressourcen zu bringen. Einhergehend mit diesem Anstieg der Bevölkerungszahl entwickelte sich ein Prozess der Urbanisierung bzw. Verstädterung. Vereinfacht dargestellt verlagern die Menschen bei dieser Entwicklung ihren Wohn- und Lebensraum vom Land in die Stadt.
Urbanisierung beschreibt in diesem Zusammenhang nicht nur ein quantitatives Verhältnis zwischen Stadt- und Landbevölkerung, sondern vielmehr auch eine qualitative Veränderung der städtischen Lebensform. Der Urbanisierungsgrad gibt Aufschluss über das zahlenmäßige Ausmaß dieses Prozesses und definiert das Verhältnis zwischen der Bevölkerung in der Stadt und dem ländlichen Bereich. Folglich resultiert aus dem Urbanisierungsgrad die Auslastung der Städte. Weltweit gesehen leben 55,3% aller Menschen in Städten. Hierbei ist allerdings zu berücksichtigen, dass es global keine einheitliche Definition für eine „Stadt“ gibt und somit von Kontinent sowie Land variiert. Die Kontinente Asien und Afrika liegen mit einem Urbanisierungsgrad von 49,9% bzw. 42,5% unter dem weltweiten Durchschnitt, weisen jedoch einen sehr hohen Anteil an der Weltbevölkerung auf. Europa hingegen hat mit 74,5% ein sehr hohes Ausmaß bei der Beanspruchung der Städte (vgl. ebd). Die Herausforderung für die Städte ist es, bei einer immer größer werdenden Auslastung der Wohn- und Lebensräume, den Menschen weiterhin eine leistungsfähige Infrastruktur in allen Lebensbereichen gewährleisten zu können. Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und auch die Gesellschaft arbeiten an verschiedensten Modellen und Ansätzen, um diesen Herausforderungen standzuhalten.
Ein weltweit populäres und sehr verbreitetes Konzept ist die Idee einer Smart City. Im Rahmen dieser Arbeit werden dabei die Chancen und Risiken einer Smart City analysiert, unter Berücksichtigung verschiedener Implementierungsansätze differenziert, sowie anhand eines konkreten Städtebeispiels konzeptionell untersucht.
2. Smart Cities: Grundlagen und Implementierungsansätze
Die konzeptionelle Neu- bzw. Umstrukturierung von Städten zu Smart Cities erfolgt weltweit unter Berücksichtigung von verschiedensten Realisierungsansätzen, Ideologien und Schwerpunkten. Hierbei spielen vorrangig infrastrukturelle, gesellschaftliche, wirtschaftliche sowie politische Faktoren eine entscheidende Rolle. Dieser Prozess einer integrierten Stadtentwicklung basiert auf wesentlichen Bestandteilen und Merkmalen, die die Kennzeichen einer Smart City darstellen.
2.1 Grundlagen und Merkmale einer Smart City
Um im Folgenden nach den Ansprüchen und Kriterien einer Smart City differenzieren zu können, bedarf es im Vorfeld einer Begriffsdefinition zu Smart City. Eine Wort-für-Wort-Übersetzung aus dem Englischen lässt auf eine intelligente, kluge, clevere Stadt schließen. Weitere assoziative Wortbedeutungen von „smart“ im Zusammenhang eines Smart City Konzeptes werden von Cocchia mit „angenehm/umgänglich/zuvorkommend“ (Cocchia 2014, S.17) verbunden.
Die Erreichung von Smartness und damit vernetzten, intelligenten Raumstrukturen einer Stadt bzw. einer Region stellen ein untergeordnetes Kriterium der digitalen Entwicklungsstufen dar. Smartness ist in diesem Zusammenhang die intelligente Vernetzung zwischen Raum- und Infrastruktur und stellt somit einen fundamentalen Faktor zur nachhaltigen Sicherung von Lebensqualität dar. „Voraussetzungen .smarter' Raumentwicklung sind (hoch)leistungsfähige digitale Netze und darauf aufbauend Kommunikations- und Leistungsdienste“ (Beirat für Raumentwicklung, 2017). Unter Zuhilfenahme dieser Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) sollen dabei sowohl effiziente als auch ressourcensparende Entwicklungen in der Stadt vorangetrieben werden.
Dieser Prozess stellt ebenfalls eine konstitutive Basis innerhalb der intelligenten Stadtentwicklung dar. Außerdem bilden gut ausgebaute und flächendeckende IKT-Netze einen wesentlichen Bestandteil der zukünftigen städtischen Infrastruktur, um räumlich bedingte Strukturnachteile oder gar Diskriminierungen der Urbanisierung zu miniminieren. Ein hinreichendes Fundament bildet es dennoch nicht, sondern dient vielmehr als notwendige Grundlage.
Darüber hinaus haben Meier und Zimmermann ein Modell entwickelt, welches unter Berücksichtigung von sieben Dimensionen den digitalen Fortschritt abbildet. Das Modell umfasst die folgenden sieben Faktoren (vgl. Meier, Portmann, 2016, S. 6).
1. ) Smart Governance umfasst die erforderlichen Voraussetzungen für das Konzept einer Smart City unter Berücksichtigung staatlicher bzw. kommunaler Zuständigkeiten und Bestimmungen. Hierbei besteht der Anspruch eine hohe Intensität und Dynamik im Veränderungsprozess von den Verwaltungen zu fordern.
2. ) Smart Citizen bzw. vernetzte Bürger werden in der zweiten Dimension berücksichtigt. Diese zielt darauf ab, den individuellen Lebensraum „innovativ und nachhaltig zu gestalten“ (Meier, Portmann, 2016, S. 6). Mit Hilfe der IKT tauschen sich Interessengemeinschaften über das Know-How zur Realisierung hobbybasierter Projekte und Herausforderungen aus.
3. ) Smart Education stellt einen wichtigen Bestandteil zur Wahrung und Sicherung der Arbeits- sowie (Aus-)Bildungsstrukturen dar. In dieser Dimension des Modells werden orts- und zeitunabhängige Methoden wie Home Office oder Home Schooling in den Fokus gerückt. Deutlich wird diese Funktion von Smart Education auch in der derzeitigen pandemischen Lage des Corona-Virus.
4. ) Smart Living zielt auf eine intelligente Gestaltung und Automatisierung greifbarer und veränderbarer Lebensbedingungen der Smart Citizen. Unter dieser Dimension ist auch der bereits bekannte Bereich des Smart Homes zur vielseitigen Steuerung einzelner Komponenten wie Überwachungsund Sicherheitssysteme, Belüftungs- und Heizungsanlagen oder auch die Beleuchtung einzusortieren.
5. ) Smart Mobility vereint Car- oder Bike-Sharing-Modelle, die Elektromobilität aber auch alternative Fortbewegungs- und Antriebsmittel. Nachhaltige Fortbewegungsmodelle und innovative Verkehrssysteme tragen maßgeblich zur Energiewende und auch dem Umwelt- und Klimaschutz bei. Unter diesem Aspekt ist ebenfalls eine reibungslose Verkehrsflusssteuerung anzusiedeln, sodass Hauptverkehrszeiten sowie der ÖPNV intelligent und nachhaltig gesteuert werden.
6. ) Smart Environment beschäftigt sich mit sensorgesteuerter Überwachung der Infrastrukturnetzwerke zur Erkennung von Anomalien in den Bereichen Frischwasser, Abwasser, Müllentsorgung, Verkehr und Energieversorgung. Das vorrangige Ziel dabei ist eine nachhaltige und ressourcensparende Bereitstellung und Versorgung der Konsumenten.
7. ) Der letzte Abschnitt in diesem Modell umfasst die Smart Economy. Das massive Bevölkerungswachstum in den Städten, die Veränderung des Konsumverhaltens und das stärkere Bewusstsein für Nachhaltigkeit haben ökonomische Konsequenzen in der gesamtwirtschaftlichen Entwicklung. Neben Preis und Qualität haben nun auch soziale, kulturelle und ökologische Elemente einen Einfluss bei der Kaufentscheidung. Diese sieben Differenzierungen können somit als prozessuale Bewertungsgrundlage für den Entwicklungsfortschritt herangezogen werden.
Die beschriebenen sieben Einflussgrößen können mit Hilfe eines Gestaltungsrasters (siehe Abbildung 1) Aufschluss über den Entwicklungsfortschritt der zu untersuchenden Stadt geben. Außerdem ermöglicht dieses Modell eine konkrete Bewertung in Bezug auf genau diese sieben Einflussgrößen bei der vergleichenden Betrachtung mehrererStädte.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 1: Gestaltungsraster für Smart Cities
All diese Faktoren gilt es nicht separat voneinander zu betrachten, sondern vielmehr langfristig in einen vernetzen Entwicklungsprozess zu integrieren und voranzubringen.
2.2 Realisierungskonzepte und Herausforderungen einer nachhaltigen Raumentwicklung
Weltweit werden technologiebasierte intelligente Stadtmodelle und Smart City Konzeptionierungen entwickelt, um die Lebensqualität der Bürgerinnen und Bürger zu erhöhen und eine ressourcenschonende Raumentwicklung zu garantieren. Dabei sollen ganzheitliche Lösungsansätze verfolgt und realisiert werden. Diese legen unter anderem den Fokus auf soziale, ökologische, wirtschaftliche, nachhaltige, effiziente sowie auch innovative Aspekte der Stadt- bzw. Raumentwicklung.
Bei der Realisierung und Implementierung unterschiedlicher Konzeptionierungen können verschiedene Herangehensweisen in Betracht gezogen werden. Zum einen können Smart City Modellprojekte die Basis zur Errichtung neuer, innovativer und intelligenter Städte dienen. Dabei wird in allen infrastrukturellen Bereichen ein möglicher Einsatz moderner und digitaler Technik bereits bei der Konzeptionierung als Entscheidungsgrundlage herangezogen, sodass darauf aufbauend bei der Implementierung derselben eine Verflechtung aller Einflussgrößen des Gestaltungsrasters (s. Abbildung 1) erzielt werden kann. Beispiele für diese Vorgehensweise stellen unter anderem die Smart Cities Masdar in den Vereinigten Arabischen Emiraten und Songdo-City in Korea dar (vgl. Beirat für Raumentwicklung, 2017, S. 15).
Andererseits können Teile von Smart City Konzepten in bereits bestehende Städte integriert werden mit dem Ziel, Probleme wie Wohnraummangel, Umweltbelastungen, Armut, steigender Ressourcenbedarf und -verbrauch sowie Diskriminierungen in der Bereitstellung von Infrastrukturen (vgl. Mandl & Schaner, 2012) bei einem rasanten Bevölkerungswachstum bewältigen zu können. In diesem Zusammenhang können Städte wie Barcelona, Berlin und auch Stockholm als Beispiele herangezogen werden, um diese Form der Implementierung von Smart City Konzepten näherzu erläutern.
Die Herausforderung zukünftiger Smart Cities besteht in der operativen und wirtschaftlichen Dynamik von Städten (vgl. Portmann & Finger, 2015, S. 475). Cosgrave stellte 2014 darüber hinaus fest, dass Big Data-basierte Datenanalysen dazu beitragen können, die Lebensqualität zu verbessern, Unternehmen kosteneffizienter zu gestalten und Umweltbelastungen zu reduzieren. Effizienzsteigerungen in den unterschiedlichen Bereichen und innovative Stadtmodelle basieren auf flächendeckenden IKT-Systemen sowie deren ständigen Austausch über Informationen und Daten. Somit stellt nicht nur allein die Umrüstung auf smarte, digitale Anwendungen eine große Herausforderung dar, sondern auch die bereits erwähnte Verflechtung der einzelnen Teilbereiche untereinander. Besonders in föderalistischen Staaten sei „es keine leichte Aufgabe, Informationen aus unterschiedlichen Systemen von verschiedenen Verwaltungsbereichen zusammenzuführen“ (Nam und Pardo, 2011).
Neben staatlichen, öffentlichen und kommunalen Einrichtungen engagieren sich auch immer mehr Firmen und Konzerne (Microsoft, Volkswagen, Audi, etc.), um den Digitalisierungsprozess voranzutreiben und damit ökonomische, ökologische und innovative Konzepte nachhaltig zu implementieren. Audi hat beispielsweise mit „Ampelinformationen online“ eine Verbindung zwischen der Infrastruktur der Stadt und dem Fahrzeug geschaffen, um komfortabel, effizient und sicher durch den Stadtverkehr geführt zu werden.
Auf der Internetseite von Audi heißt es:
„So kann Sie der Audi connect Service „Ampelinformationen online“ unterstützen Stop and Go Verkehr zu reduzieren. Indem der Dienst „Ampelinformationen“ stets die nötige Geschwindigkeit zum Erreichen der nächsten grünen Ampel anzeigt, trägt er maßgeblich zu einem optimalen Verkehrsfluss bei. Ebenfalls kann Ihnen der digitale Ampel-Assistent von Audi ca. 250 MetervorErreichen dernächsten Ampel vorschlagen, Ihre Geschwindigkeitzu reduzieren, damit Sie pünktlich bei Grün an der nächsten Kreuzung ankommen. Lässt sich ein Stopp an einer roten Ampel nicht vermeiden, zählt ein Countdown die Sekunden bis zur nächsten Grünphase. Ihr Audi kann entspannt ausgerollt werden und somit wird aktiv Kraftstoffgespart.“ (Audi)
3. Konzeptionelle Betrachtung eines Modellprojektes am Beispiel der Stadt Solingen
2014 gab das Europäische Parlament eine Studie in Auftrag, die einen derzeitigen Entwicklungsstand von Smart Cities innerhalb der EU aufzeigen soll. Die Studie zeigt, dass bereits ein Großteil aller europäischer Klein- und Großstädte smarte Entwicklungsstrategien aufweisen. Als besonders fortschrittlich und damit innovativ, nachhaltig, effizient, wurden Großstädte wie Amsterdam, Helsinki, Kopenhagen oder auch Manchester in dieser Studie hervorgehoben. Anhand dieser Studie ist jedoch ebenfalls festzustellen, dass Deutschland bei der Verteilung von Smart Cities im europäischen Vergleich eine nachrangige Rolle einnimmt. Damit Deutschland im europäischen Vergleich wettbewerbsfähig bleibt, entwickelte das Bundesministerium des Innern, für Bau und Heimat (BMI) 2019 ein Modellprojekt für Smart Cities zur strategischen Förderung kommunaler Raum- und Strukturentwicklung. Ziel dieser Modellprojekte ist es resiliente und zukunftsfähige Städte in einen Digitalisierungsprozess zu integrieren und digitale Technologien miteinander zu verbinden, sodass hierdurch die Lebensqualität in Städten erhöht wird.
Im Rahmen des Förderprogramms des Bundesministeriums des Innern, für Bau und Heimat wurde auch das Modellprojekt solingen.digital (Smart)City 2030 ausgewählt, das im Weiteren näher erläutert wird. Anhand dieses spezifischen Städtebeispiels werden ferner die Chancen und Risiken für Smart Cities in Deutschland analysiert.
3.1 Modellprojekt Smart Cities solingen.digital (Smart)City 2030
Die Kleinstadt Solingen ist vorrangig durch ihr traditionsreiches und qualitativ hochwertiges Klingen- sowie Messerhandwerk bekannt. Mit der Auswahl und Unterstützung des Modellprojektes des Bundesministeriums mit etwa 9 Millionen Euro soll in Solingen nicht nur die bereits 2018 angestoßene Digitalisierungsstrategie weiter vorangetrieben, sondern auch die kommunale Infrastruktur durch moderne und digitale Informations- und Kommunikationstechnologien zukunftsfähig und resilient gemacht werden, um dadurch einen echten Mehrwert für die Bürgerinnen und Bürger zu erstellen (Vgl. solingen.digital, 2020).
Im Zusammenhang des Smart City Dialogs 2019 und des 13. Bundeskongresses Nationale Stadtentwicklungspolitik wurden die Handlungsfelderdereinzelnen, ausgewählten Modellprojekte visualisiert. Bei dieser Betrachtung wurden die folgenden Handlungsfelder berücksichtigt:
- Digitale/IT-lnfrastrukturzurDaseinsvorsorgung
- Wohnen, Städtebau und räumliche Stadtentwicklung
- Lokale Wirtschaft und Innovationskraft
- Soziale Teilhabe und generationsübergreifende digitale Bildung
- Klimafreundliche Energieversorgung und Ressourceneffizienz
- Sektorübergreifende Verwaltung und digitalerKompetenzaufbau
- Digitale Bürgerdienste und Datenplattform
- Wissenstransfer und Vernetzung sowie zu guterLetzt Verkehr, Mobilität und Logistik
Anhand dieser Handlungsfelder werden die Schwerpunkte des jeweiligen Modellprojekts zur Erreichung einer nachhaltigen, innovativen Stadtentwicklung spezifiziert, so auch für unser Städtebeispiel Solingen.
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- Arbeit zitieren
- Jonas Hörnschemeyer (Autor:in), 2021, Smart Cities: Chancen und Risiken, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1169668
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