Smart City: wie die Stadt der Zukunft das urbane Leben revolutioniert

Seit den frühen 2000er Jahren wird der Ausdruck „Smart City“ von Akteuren aus Politik, Wirtschaft, Verwaltung, Stadtplanung und Wissenschaft benutzt, um technologische Entwicklungen und Innovationen in Städten und Quartieren zu beschreiben. Diese Entwicklung ist eng mit der Nutzung digitaler sowie effizienter Technologien verbunden und stellt eine Antwort auf aktuelle Herausforderungen dar, wie Umweltverschmutzung, demografische Veränderungen, Bevölkerungszuwachs, Finanzkrisen und Ressourcenmangel. Der Begriff umfasst auch nicht-technische Neuerungen, die zur Verbesserung und Nachhaltigkeit des städtischen Lebens beitragen, wie zum Beispiel Sharing- und Schwarm-Konzepte. 

Verschiedene Möglichkeiten und Ansätze werden genutzt, um die nachhaltige Idee einer Smart City in die Realität umzusetzen.

Der Begriff „smart“ aus dem Englischen lässt sich als intelligent, clever oder geschickt sowie komfortabel übersetzen und wird oft im Kontext mit Technologie verwendet, wie bei „Smartphone“. In einer Smart City kommt daher intelligente Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) zum Einsatz, um die Teilhabe der Menschen am städtischen Leben zu verbessern und die Lebensqualität zu erhöhen. Ziel ist es, eine Kommune oder Region zu schaffen, die ökonomisch, ökologisch und sozial nachhaltig ist. In diesem Zusammenhang wird oft auch von „Smart Region“ gesprochen, ein Begriff, der das Konzept der Smart City erweitert und einbezieht.

Durch die zunehmende Integration des Internet of Things (IoT) bieten Smart Citys zahlreiche Vorteile gegenüber weniger vernetzten Räumen. Diese intelligenten Technologien tragen zur Sicherheit in Gemeinden bei, besonders in Gebieten, die anfällig für Naturereignisse wie Brände, Überschwemmungen oder Stürme sind. Smart-City-Systeme analysieren Echtzeitdaten, um solche Ereignisse vorherzusagen und Warnungen auszusenden, wodurch schnellere Reaktionen möglich werden.

Kameras und Sensoren in Smart Citys können die Ampelsteuerung basierend auf Verkehrsaufkommen, Tageszeit und Wetter optimieren und so zu einem effizienteren Verkehrsfluss beitragen. Dies verringert Staus und das Risiko von Verkehrsunfällen und macht teure Straßenerweiterungen überflüssig, indem der vorhandene Raum besser genutzt wird.

Der Vorteil von Smart Citys erstreckt sich auch auf die Unabhängigkeit und Energie-Autarkie. Die Häuser produzieren mehr Strom als benötigt, tauschen Überschüsse untereinander aus und nutzen diese in einem Gemeinschaftsspeicher oder für Elektromobilität. Diese selbstversorgende Energieinfrastruktur reduziert Umweltauswirkungen, fördert eine nachhaltige Ressourcennutzung und senkt Energiekosten, was einen entscheidenden Beitrag zur Gesamtnachhaltigkeit und Unabhängigkeit der Smart City leistet.

Darüber hinaus helfen Smart Citys, die Lebensqualität zu verbessern und zukunftsorientierte Lösungen zu erarbeiten. So können intelligente Sensoren beispielsweise Wasserverluste durch Lecks frühzeitig erkennen, was zu schnelleren Reparaturen, Einsparungen von Wasser und Vermeidung von Umweltschäden führt. Dem Klimaschutz wird bei Smart Citys eine besondere Bedeutung zugeschrieben.

Am besten für das Klima ist es, endliche Rohstoffe nicht zu verwenden und sie stattdessen auf der Erde zu lassen. Eine zukunftsorientierte Smart City zu planen und zu bauen bedeutet daher auch, Materialien zu ersetzen und wiederzuverwenden.

Durch den Einsatz einer Volldach-Photovoltaikanlage, das sogenannte Powerroof, kann man über fünf Tonnen Dachpfannen einsparen, die normalerweise unter konventionellen Solaranlagen installiert werden. Diese Anlagen, wie sie beispielsweise von Viebrockhaus in Harsefeld angeboten werden, nutzen eine umweltfreundliche Unterkonstruktion, die die Effizienz der Solarzellen nicht beeinträchtigt und die Dachdichtigkeit bewahrt. Zudem verwendet das Unternehmen anstelle der herkömmlichen Frostschürzen eine Untersohlendämmung mit Frostschirm, wodurch jährlich tausende Tonnen Beton gespart werden. Neuerdings besteht dieser Frostschirm aus recycelten PET-Flaschen, was zusätzlich Ressourcen schont.

Eine umweltfreundliche Bauweise kann auch durch die Wiederverwendung von Mauerziegeln aus abgerissenen Gebäuden erreicht werden. Zudem tragen recycelte Fensterrahmen, die aus zerkleinerten alten Rahmen und Holzspänen hergestellt werden, dazu bei, den Bedarf an neuen Ressourcen und fossilen Brennstoffen zu reduzieren.

Heute kann man bereits das zukunftsorientierte Bauen in Harsefeld, Niedersachsen, erleben, wo auf zehn aneinander liegenden Grundstücken 18 Wohnhäuser entstanden sind. Diese Häuser vereinen fortschrittliche Methoden des klimafreundlichen Bauens mit nachhaltiger Energieerzeugung und -speicherung, was sie CO2-neutral macht. Ein zentraler Aspekt war die Energieversorgung, die so konzipiert wurde, dass die Bewohner unabhängig von den steigenden Energiepreisen sind und ihren Strom komplett aus erneuerbaren Quellen beziehen. Gebaut als Schwarm City produzieren die Häuser mehr Strom als sie benötigen und tauschen diesen nach Bedarf untereinander aus. 

Jedes Haus in der SmartCity ist energetisch vernetzt. Dies ermöglicht nicht nur eine optimale Energieverteilung, sondern auch eine effiziente Energiegewinnung. Dank modernster Batterietechnik und 100 % selbstproduziertem Ökostrom können die Bewohner von einer nachhaltigen und zuverlässigen Energieversorgung profitieren. Bei einem Stromüberschuss wird dieser sogar in die Viebrockhaus Energy-Cloud verschoben, sodass Viebrockhaus Community-Mitglieder in ganz Deutschland davon profitieren können. Eine Wallbox ermöglicht es, Solarüberschüsse in E-Autos zu laden.

Die Ersatzstromfunktion mit einem Back-up-Interface kann Netzunterbrechungen mit gespeichertem Photovoltaik-Strom abpuffern. Das System reagiert auf zeitweise Ausfälle im Stromnetz vollautomatisch. Über die App des Strommanagers erfährt man sofort, wenn die Funktion angesprungen ist.

PV-Smart erhöht den Eigenstromverbrauch der Photovoltaikanlage durch die Wärmepumpe. Die selbst erzeugte, elektrische Energie einer PV-Anlage kann dadurch besonders effizient genutzt werden. Das System ermöglicht das thermische Speichern von Überschüssen in Form von Wärme innerhalb des Gebäudes mit dem Ziel, den Netzbezug zu minimieren und damit Energiekosten einzusparen. Denn mit dem Gebäudekörper und den ohnehin vorhandenen Brauchwasser- und Heizungsspeichern steht eine zum Teil beachtliche Speichermasse für Wärme unentgeltlich und verschleißfrei zur Verfügung. Die Wärmepumpe passt sich den Schwankungen in der Solarstromproduktion an, balanciert Energieüberschüsse oder -defizite aus und ermöglicht die Nutzung von Solarstrom für Elektrofahrzeuge. Der Wechselrichter meldet der Wärmepumpe den PV-Stromüberschuss. Die Wärmepumpe zieht den aktuellen Strombedarf für den Haushalt und den eigenen Betrieb davon ab. Die Leistung der Wärmepumpe passt sich an den so ermittelten tatsächlichen Über- oder Unterschuss an. 

Man setzt zusätzlich auf nachhaltige Gründächer als weiteres ökologisches Element. Die Wohnhäuser sind mit Gründächern ausgestattet, die nicht nur die Ästhetik der Umgebung verbessern, sondern auch ökologische Vorteile bieten. Gründächer tragen zur Verbesserung der Luftqualität bei, fördern die Biodiversität und dienen als natürliche Isolierung, was zu einer effizienteren Energieausnutzung der Gebäude beiträgt. Grüne Dächer mit niedrig wachsenden Gräsern, Kräutern und Sedum sehen nicht nur attraktiv aus, sondern bieten auch weitere Vorteile. Sie binden Feinstaub, filtern Schadstoffe, verbessern das Mikroklima und erzeugen Sauerstoff. In einigen Städten – wie etwa in Hamburg – gibt es bereits eine »Gründachstrategie«, die Dachbegrünungen teilweise sogar über den Bebauungsplan oder eine Gründachverordnung einfordert – aber auch großzügig fördert. Unabhängig von direkten Förderungen können Sie in vielen Kommunen von einer Reduktion der Abwassergebühr profitieren – um teilweise bis zu 90 Prozent! Das liegt daran, dass die Kanalisation dank der Regenrückhaltefunktion von Gründächern entlastet wird.

Das Projekt, von Viebrockhaus initiiert und umgesetzt, startete im Oktober 2021 mit der Grundsteinlegung und wurde etwa zwei Jahre später als SmartCity eröffnet.

Weltweit und national gibt es zahlreiche finanzielle Unterstützungen für die Realisierung von Smart-City-Projekten. Die Vielfalt der Förderprogramme spiegelt die Autonomie wider, die viele Städte in ihrer Entwicklung genießen. In Deutschland verfolgen verschiedene Bundesministerien unterschiedliche Förderansätze zur Digitalisierung von Städten und Regionen.

Die Bundesregierung unterstützt aktuell 73 Smart-City-Modellprojekte, die seit 2019 in drei Phasen ausgewählt wurden, mit insgesamt 820 Millionen Euro. Unter diesen Projekten sind Großstädte wie Leipzig und Köln, mittelgroße Städte wie Bamberg und Jena sowie kleinere Städte und ländliche Gemeinden. Parallel dazu wurde 2020 das Programm „Heimat 2.0“ ins Leben gerufen, das sich auf strukturschwache ländliche Regionen konzentriert. Dieses Programm fördert Projekte, die Digitalisierung nutzen, um Chancen und Lebensbedingungen in ländlichen Gebieten zu verbessern. 

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt mit dem Programm „Zukunftsstadt“ innovative Konzepte in den Bereichen Digitalisierung, urbane Mobilität und Stadtklima. Um den digitalen Wandel im ländlichen Raum zu unterstützen, fördert das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft das Projekt „Land.Digital“ mit 61 Modellkonzepten.

Die zunehmende Digitalisierung bringt sowohl bestehende als auch neue Herausforderungen mit sich. Smart Citys haben das Potenzial, die Integration in die Gesellschaft und den Zugang zu Dienstleistungen zu verbessern, könnten jedoch auch dazu führen, dass bestehende soziale und technologische Ungleichheiten verstärkt werden, besonders in Bezug auf den Zugang zu digitalen Technologien und Fähigkeiten.

Camille Viros, eine Ökonomin und Stadtpolitikanalystin bei der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD), betont, dass eine der größten Herausforderungen für Smart Citys darin besteht, sicherzustellen, dass die Vorteile der Digitalisierung alle Menschen erreichen und niemanden ausschließen.

In Europa, wo erwartet wird, dass bis 2050 fast 85 Prozent der Bevölkerung in Städten leben werden, liegt es in der Verantwortung der Politik, darauf zu achten, dass die gesamte Gesellschaft an der Entwicklung teilhat.