Nachhaltige Smart City-Projekte

Was sind nachhaltige Smart City-Projekte? Betrachten wir zunächst die Arbeitsdefinition, dass es sich bei Smart City-Projekten um stadtentwicklungsrelevante Vorhaben handelt, die den Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien vorsehen.

Nachhaltig werden IKT-gestützte Vorhaben in der Stadtentwicklung erst dann, wenn sie im Einklang mit den Leitlinien der integrierten und nachhaltigen Stadtentwicklung stehen. Weiterhin sollten ihre Umsetzbarkeit und ihr Fortbestand im Rahmen des politisch-administrativen Systems gegeben sein. Hierfür sind insbesondere folgende Punkte relevant:

Open Source Code

Der Einsatz offenen Codes sichert eine transparente Arbeitskultur und verringert Betreiberkosten. Er ist zudem die technische Voraussetzung für die einfachere Übertragbarkeit und Langfristigkeit von Projekten.

Mehrwert erkennbar

Ein deutlich ersichtlicher Mehrwert für die Stadtgesellschaft sorgt für positive mediale Präsenz und erhöht den Rückenwind der Kommunalpolitik und Bürger*innen.

Rechtlich erkundet

Wie steht es um datenschutz- und vergaberechtliche Abläufe, die für die Umsetzung der Projekte relevant sind? Wurde diesbezüglich Vorarbeit geleistet, auf die bei einer erneuten Umsetzung zurückgegriffen werden kann?

Integrierbar

Projekte fügen sich in das Orchester der ganzheitlichen Stadtentwicklung ein. Statt Einzelfalllösungen wie bspw. Smart Poles in einem Straßenzug, wird von Beginn an in ganzheitlichen städtischen sowie technischen Systemen gedacht.

Partizipativ

Projekte gewinnen durch die Beteiligung der Stadtgesellschaft Akzeptanz, lokales Expertenwissen und Erkenntnisse für das eigene Anforderungsmanagement.

Ökologisch

Projekte müssen eng mit den Leitlinien der ökologischen Nachhaltigkeit und klimagerechten Stadtentwicklung abgestimmt sein bzw. diese fördern.

Übertragbar

Nicht jedes Projekt passt zu jeder Stadt, denn dazu sind Städte viel zu individuell. Für eine umsetzungsorientierte Betrachtung sind dennoch jene Projekte spannend, die sich potenziell "in der Fläche" replizieren ließen.

Langfristig

Gesucht sind Projekte mit einem Nachnutzungsszenario für die Zeit nach der Fördermittelphase, das bedeutet mit einem tragfähigen Finanzierungskonzept.

Die folgende Übersicht stellt eine Sammlung an jenen Smart City-Projekten dar, die mindestens vier der acht vorgestellten Punkte erfüllen. Unterhalb der Filtereinstellungen findet sich die Möglichkeit, einen fachlichen Austausch mit den Projektverantwortlichen zu initiieren.

Filtereinstellungen

Projektveranwortliche

Wir können die projektbezogenen Ansprechpartner*innen nicht öffentlich teilen. Bei einer direkten Anfrage leiten wir diese gerne an die gewünschte Person weiter.

Danksagung

Diese Projektübersicht ist mit Hilfe des fachlichen Inputs und Feedbacks folgender Personen entstanden:

  • Andreas Blümner | Stadt Halle (Saale)
  • Andreas Helsper | Stadt Solingen
  • Dr. André Wolf, Stefanie Heeke, Thomas Terstiege, Henning Spenthoff | Stadt Münster
  • Arnd Zimmermann | Stadt Remscheid
  • David Adler | Bundesstadt Bonn
  • Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jasperneite, Jens-Peter Seick | Lemgo Digital
  • Markus Lewitzki | Stadt Krefeld
  • Martin Platzer, Florian Spieß, Kajetan Lis | Stadt Mönchengladbach
  • Peter Adelskamp | Stadt Essen
  • Ralf Sagroll | Stadt Frankfurt
  • Sabine Meigel | Stadt Ulm
  • Stephan Siegert | Stadt Soest

Support

Sie wünschen weitere Informationen zur Übersicht? Wir sind erreichbar unter info@urban-digital.de oder +49 16059 19759 von Mo bis Fr 9.00-18.00 Uhr.

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#10 Modellhaftes LoRaWAN-Funknetz der Stadt Delbrück

Die nordrhein-westfälischen Stadt Delbrück wird als Mitglied der Digitalen Modellregion Ostwestfalen-Lippe vom Land NRW beim Ausbau ihres LoRaWAN-Funknetzes unterstützt (Fördervolumen ca. 1 Mio Euro). Zweck des zweiteiligen Förderprojektes ist es, Erfahrungen mit dieser Technologie zu generieren, die ihren Einsatz in weiteren Kommunen in technischer, organisatorischer und rechtlicher Hinsicht, erleichtern sollen.

In der dreimonatigen Konzipierungsphase (bis Februar 2019) wurden in Zusammenarbeit mit der regio iT GmbH als technischem Dienstleister, drei Gateways und 30 Sensoren installiert. Mit diesen konnten 12 Anwendungsfälle in einzelnen Stadtteilbereichen umgesetzt werden, darunter auch eine Pumpwerküberwachung zur Vermeidung von Ausfallzeiten und Störungen, Grundwasserpegelmessung zur automatisierten Erfassung und Übertragung der Pegelstände sowie das automatisierte Monitoring von Wasser-, Öl- und Stromverbräuchen der stadteigenen Liegenschaften. In der aktuellen Projektphase (bis 2022) wird die Schaffung eines öffentlichen und flächendeckenden Netzes angepeilt, mit insg. >10 Gateways und über 1300 Sensoren für 25 Anwendungsfälle in der Stadtentwicklung. Getreu des regionalen Modellcharakters arbeitet die Stadt Delbrück an einer kooperativen Regionalisierung des LoRaWAN-Netzes zu den nahe gelegenen Partnerstädten Soest, Lippstadt und Paderborn.

Bezogen auf die Merkmale lassen sich folgende weiterführende Informationen festhalten:

  • Anpassungen der Visualisierungsplattform, die durch das Projektbudget finanziert werden, stehen kostenfrei zur Verfügung. Betrieb, Customizing und Pflege der Plattform bleibt kostenpflichtig.
  • Sehr gerne werden alle Unterlagen und anderweitig dokumentierte Erfahrungen – sofern (vergabe-)rechtlich zulässig - zur Verfügung gestellt. Dies wird gebündelt im laufend fortgeschriebenen „Übertragbarkeitskonzept“ verfügbar gemacht. Auf Anfrage wird das Konzept im Entwurfsstadium an Interessenten übersendet. Die finale Version kann nach Projektende auf der städtischen Homepage heruntergeladen werden.
  • Im Pilotprojekt wurden insgesamt 9 zielgruppenspezifische Workshops mit Teilnehmer*innen der Stadtgesellschaft durchgeführt. Der Input aus den Workshops ist in die Konzeption des Folgeprojekts geflossen.
  • Das LoRaWAN-Netz und die Anwendungsfälle werden dauerhaft betrieben. Nach Ende der Förderung wird der Betrieb entweder durch eigene Mitarbeiter*innen oder eine Netzagentur fortgeführt. Die Implementierung weiterer Anwendungsfälle ist explizit vorgesehen.

Quellen: Stadt Delbrück, Digitale Heimat Paderborn | Abb.: Stadt Delbrück



#9 Hamburg’s Urban Data Platform Cockpit und Urban Data Hub

Das Urban Data Platform Cockpit ist eine automatisiert und visuell aufbereitete Übersicht, die Auskunft über die Nutzung veröffentlichter stadtbezogener Datensätze der Urban Data Platform der Stadt Hamburg, erteilt. Diese stadtbezogenen Datensätze speisen sich v.a. aus unterschiedlichen Fachbereichen der Hamburger Verwaltung und laufen im Hintergrund in einem zentralisierten urbanen Datenmanagement zusammen.

Als verwaltungsinterne Organisationseinheit ist der Urban Data Hub neben dem technischen Betrieb der urbanen Datenplattform, auch für die Etablierung von einheitlichen Standards bei technischen Daten- und Prozessschnittstellen zuständig, um eine Interoperabilität zwischen den Fachbereichen sicherzustellen. Darüber hinaus beschäftigt sich die Einheit mit organisatorischen Aspekten wie der Bedarfsaufnahme von privaten und öffentlichen Stakeholdern. Auf diese Weise kann sie als zentrale Anlaufstelle deren Einbindung in das urbane Datenmanagement und darauf aufbauend die Mehrfachnutzung von Datensätzen, ermöglichen. Das im Jahr 2012 beschlossene Hamburger Transparenzgesetz (2012) leitete mit dem darauf folgendem Portal frühzeitig eine Öffnung des Datenmanagements zur der Stadtgesellschaft ein.

Der Urban Data Hub ist ein Kooperationsprojekt zwischen dem Hamburger Landesbetrieb Geoinformation und dem CityScienceLab. Er kooperiert auf nationaler Ebene im Rahmen des Modellprojekte Smart Cities-Förderprogramms mit den Städten München und Leipzig zwecks digitaler urbaner Zwillinge. Auf europäischer Ebene kamen Partnerschaften über das Horizon 2020-Rahmenprogramm und die EIP-SCC-Initiative zu Stande.

Quellen: LGV Hamburg, Digitalisierungsstrategie S. 31 | Abb.: UD-HUB



#8 Erfassung von Umweltdaten mit der BürgerWolke in Soest

Ziel des Projektes ist es, die Folgen des Klimawandels im Soester Stadtgebiet (86 km²) genauer erfassen zu können und darauf aufbauend Maßnahmen für den Umgang mit dem Klimawandel, wie bspw. ein Warnsystem für Extremwetterlagen und für urbane Hitzeinseln, entwicklen zu können.

Die insgesamt 100 Sensorboxen werden stadtweit bei Bürger*innen und öffentlichen Einrichtungen installiert und versenden per LoRaWAN-Netzwerk ihre Werte für die Temperatur, relative Luftfeuchte, Beleuchtungsstäke, UV-Intensität, Luftdruck und stellenweise auch den Niederschlag, Feinstaub und die Globalstrahlung. Auf einer Online-Karte sind die Messdaten der Messstationen öffentlich einsehbar. Im weiteren Projektverlauf ist die Nutzung der Messdaten für Klimamodellierungen geplant.

BürgerWolke Soest ist ein Projekt, das im Rahmen des Förderprogramms "Digitale Modellregion in NRW" umgesetzt wird. Das Projekt ist ein Konsortium, bestehend aus der Stadt Soest als Projektkoordinatorin, der Soester Stadtwerke als Netzaufbauer, den Soester Bürger*innen als Installateure und Pflege der Sensoren sowie dem Fraunhofer IOSB-INA und dem Deutschen Wetterdienst, die für die Datenverarbeitung und -auswertung zuständig sind. Die Einbettung der Daten in die regionale Datenplattform der smarten Region Südwestfalen ist ebenfalls geplant.

Quellen: Soest Digital, Mitdenken Soest | Abb.: © Fraunhofer IOSB-INA



#7 CovDi-Software erleichtert Management von COVID-19-Fällen

Das Bonner Gesundheitsamt nutzt seit Mai 2020 die Software-Eigenentwicklung "CovDi", um die Erhebung und Bearbeitung von COVID-19-Infektionen effizienter abzuwickeln. Die Software wird in Zusammenarbeit mit der IT-Abteilung der Bonner Stadtverwaltung entwickelt und steht als Open Source-Lösung auf Github zum Download bereit.

Bis April 2020 hat das Gesundheitsamt Informationen über Infektionsfälle mit Hilfe von Papierformularen aufgenommen und anschließend mit insg. 7000 Datensätzen auf einem Sharepoint abgelegt. Da mit weiterem Verlauf der Pandemie, Unübersichtlichkeit, Duplikate und nicht stemmbarer Arbeitsaufwand drohte, wurde eine Kollaboration mit der IT-Abteilung angestoßen. Daraufhin digitalisierte diese das Papierformular in eine Webanwendung, die im Hintergrund eine exportierfähige Datenbank ohne Duplikate aufbaut.

Ergänzend bietet CovDi Funktionen, die für eine standardisierte und schnelle Kommunikation mit anderen hilfreich sind. So werden Informationen rundum Quarantäneanordnungen automatisch an Betroffene per E-Mail verschickt. Auch das Ordnungsamt wird über diese Fälle entsprechend digital benachrichtigt. Wenn die Infektionsketten einer Schulklasse eingespeist werden müssen, so lassen sich die von der Schule übermittelten Daten, automatisiert importieren. Eine weitere Funktion ermöglicht die effiziente Dienstplanung von Einsatzzeiten der Mitarbeiter*innen. Über 40.000 COVID-19 Fälle wurden mittels der Software im Bonner Gesundheitsamt erfasst und mehrere Städte und Landkreise äußerten bereits ihr Interesse zur Nutzung der Software.

Bezogen auf die Merkmale lassen sich folgende weiterführende Informationen festhalten:

  • [Rechtlich erkundet] Es wird alles im eigenen Netz gehostet. Vergaberechtlich gab es nichts zu beachten, da wir die Anwendung mit Bordmitteln eigenständig programmiert haben.
  • [Open Source-Code] Ja, in Verbindung mit der Low Code Plattform Intrexx.
  • [Mehrwert erkennbar] Ja, bessere Fallbearbeitung und dadurch höhere Geschwindigkeit.
  • [Langfristigkeit] Hoffentlich bald ein auslaufendes bzw. verwaltendes Projekt. 😉

Quelle & Abb.: Bertelsmann Stiftung, Stadt Bonn, Kommunal



#6 Solinger App für die Stadtgesellschaft

Die „Mensch, Solingen“-App ist wesentlicher Bestandteil der Solinger Digitalisierungsstrategie. Die App fungiert als mobiles Bürgerbüro, auf das die Bürger*innen im Alltag Zugriff haben - sei es zur Abwicklung von Verwaltungsdienstleistungen, als Mängelmelder oder zum Erhalt von aktuellen Informationen über das Stadtleben einschließlich lokaler Entwicklungschancen und Freizeitangebote.

In Zeiten der Pandemie hat die App einen separaten Menüpunkt "Coronainfo". In diesem Menübereich können Bürger*innen Testtermine vereinbaren, sich über lokal geltende Schutzmaßnahmen informieren und auf einen Quarantäne-Assistenten für die Mitteilung ihres Gesundheitszustandes an das Gesundheitsamt, zugreifen.

Seit Sommer 2020 ist die Solinger App auch für Smart Watches verfügbar. Ab dem Jahr 2021 können so Benachrichtigungen über Starkregenereignisse oder Fahrradrouten noch kompakter und alltagstauglicher bereitstellen zu können. Für die Entwicklung der App wird die Stadtgesellschaft fortlaufend einbezogen, um weitere Entwicklungsstufen entlang der Wünsche von Nutzer*innen ausrichten zu können.

Quelle: Stadt Solingen | Abb.: Stadt Solingen



#5 Masterportal-Projekt ermöglicht offene Geodateninfrastruktur

Die Bedeutung einer strukturierten Organisation kommunaler Datenbestände ist für die kommunale Digitalisierung unumstritten und mündet früher oder später in die Frage, wie diese im Frontend nutzerfreundlich aufbereitet werden können. Das Masterportal ist eine Open-Source-Lösung, die es Kommunen und Landkreisen ermöglicht, eigene Schaufenster für ihre Geodaten niedrigschwellig und kostenfrei zu erstellen.

Ursprünglich vom Hamburger Landesbetrieb Geoinformation und Vermessung (LGV) entwickelt, erlangte das Masterportal-Projekt seinen interkommunalen Austauschcharakter mit einer im Jahr 2018 initiierten Kooperationsvereinbarung zwischen fünf deutschen Städten.

Seither besteht die Masterportal-Community aus 25 öffentlichen Institutionen, die Bundesländer, Landkreise, Städte, Kommunen, Metropolregionen, Regionalverbände, Rechenzentren und weitere Gebietskörperschaften umfassen, um im gegenseitigen Austausch das Masterportal – als Geoportallösung und Kernkomponente der Geodateninfrastruktur – gemeinsam zu entwickeln und universell einsetzbar zur Verfügung zu stellen.

Quelle: Interview Michael Ziegert (Hamburger LGV) | Abb.: Masterportal



#4 LoRaPark rundum den Ulmer Weinhof

Seit Sommer 2020 existiert in Ulm der LoRaPark - ein Schaugarten für den Einsatz von IoT-Anwendungen im Stadtraum. Als eine Art Lehrpfad im Freien veranschaulicht die interaktive Ausstellung mit mehr als einem Dutzend an Stationen, die Möglichkeiten der vernetzten Stadt.

In Ulm beschäftigt sich ein engagiertes Netzwerk aus Stadtverwaltung, Wissenschaft, Wirtschaft sowie Zivilgesellschaft bereits seit mehreren mit der Netzwerktechnologie LoRaWAN und betreibt ein stadtweites offenes LoRaWAN-Netzwerk. Beim Innovationswettbewerb der Stadt Ulm für Sensorik getriebene Lösungen hat die citysens GmbH mit ihrem Konzept eines LoRaWAN-Parks gewonnen und schließlich im Auftrag der Digitale Agenda der Stadt Ulm und gemeinsam mit mehreren lokalen Akteuren, umgesetzt.

Für die Zukunft ist ein Ausbau des Parks angedacht und schon heute befinden sich manche Stationen in weiteren Teilen des Stadtgebietes. Das Projekt wird von der Stadtgesellschaft mit Interesse angenommen und auch für Forschungszwecke sowie private Bottom Up-Initiativen i. Z. m. dem Ulmer Verschwörhaus genutzt. Die Messwerte für u.a. den Besucherstrom, die Wetterstation oder auch die Bodenfeuchtigkeit, können öffentlich zugänglich auf einem Grafana-Dashboard abgerufen werden.

Quellen: Stadt Ulm, initiative.ulm.digital e.V. | Abb.: Stadt Ulm



#3 IoT-Sensorik im Aasee der Stadt Münster

In Münster überwachen LoRaWAN-Sensoren die Wasserqualität im Aasee, um ein erneutes Fischsterben vorzubeugen. Das Smart City-Projekt ist die Umsetzung einer Bürgeridee.

Im Hitzesommer des Jahres 2018 führten fehlende Niederschläge und konstant hohe Temperaturen zu einem Tiefpunkt des Sauerstoffgehaltes im Münsteraner Aasee und lösten letztlich ein Fischsterben aus. Im Zuge des Münsterhack, einem jährlich stattfindenden Hackathon, hat der Bürger Michael Hermes mit einem Team nach einer Lösung gesucht. Entstanden ist die Hack-a-Tonne, mit deren Hilfe eine fortlaufende Messung realisiert werden kann. Diese rund um die Uhr ermittelten Messungen zur Gewässeranalytik ergänzen analoge Messungen mit Gewässerproben zur Bestimmung der Wasserqualität im Aasee und erlauben gezielte vorbeugende Eingriffe, um ein erneutes Kippen des Ökosystems zu vermeiden.

Der Einsatz von LoRaWAN eignet sich durch die energiesparsame Datenübermittlung über Entfernungen von mehreren Kilometern. Es werden Sonden der Firma UIT GmbH mit einer Update-Rate von 15 Minuten eingesetzt. Folgende Parameter werden dabei ermittelt: Wassertemperatur, gelöster Sauerstoff, pH, Cholophyll, Cyanobakterien, SAK254, COD, BOD, TOC und Trübung.

Quelle: Stadt Münster | Abb.: Presseamt der Stadt Münster



#2 Digitaler Zwilling des Landes Bremen

Das Landesamt Geoinformation Bremen hat unter Anwendung der Softwaresysteme der virtualcity SYSTEMS GmbH einen digitalen Zwilling aufgebaut. Der digitale Zwilling dient einerseits zur Verbesserung verwaltungsinterner Arbeitsabläufe und andererseits als Informationsdienst für die gesamte Stadtgesellschaft sowie darüber hinaus.

Um gegenwärtigen Herausforderungen des Hochwasser- und Umweltschutzes, der Mobilitätswende, Kampfmittelräumung, städtebaulichen Entwicklung u.v.m. begegnen zu können, sind Lösungsansätze der intergrierten Stadtentwicklung unerlässlich. Eine entsprechende Bereitstellung der dafür notwendigen technischen Infrastruktur ist damit die logische Folge. Vor diesem Hintergrund positioniert sich das "Kompetenzzentrum Digitaler Zwilling" des Landesamts Geoinformation als zentrale Anlaufstelle für stadtraumbezogene Daten für alle Fachabteilungen. Auf diese Weise soll eine Vereinheitlichung der Datenschnittstellen und gebündelte Haltung der urbanen Daten erreicht werden.

Die virtuelle Abbildung der rund 260.000 Bremer Gebäude speist sich aus Luftbildern und einer im Jahr 2019 durchgeführten Befliegung. Eine Möglichkeit zum 3D-Druck einzelner Stadtbereiche existiert ebenfalls und wird vom Landesamt sogar als Dienstleistung angeboten, was auf ein rege Nachfrage seitens der lokalen Akteure der Architektur- und Immobilienbranche trifft.

Quelle: Treffpunkt Kommune | Abb.: Landesamt Geoinformation Bremen



#1 Bürgerbeteiligung mit CONSUL in Detmold

Als Vorreiter in Deutschland nutzt die Stadt Detmold die Bürgerbeteiligungs-Software CONSUL, eine Open Source-Software für Beteiligungsprozesse in der Stadtentwicklung. Ursprünglich für bürgernahe politische Willensbildungsprozesse wurde sie in Madrid entwickelt und wird seither von über 120 Organisationen und Städten, u.a. Buenos Aires, Paris, New York und Barcelona, genutzt. In Deutschland steht der Verein Mehr Demokratie e.V. Kommunen beim Einsatz von CONSUL beratend zur Seite.

In Detmold wurde die Beteiligungsplattform zum Start dafür genutzt, die Schwerpunktthemen der Digitalen Agenda herauszuarbeiten, um sich diesen auf einer anschließend stattfindenden Zukunftskonferenz mit mehr Aufmerksamkeit zu widmen. Auch die Umgestaltung einer Fußgängerzone war ein Diskussionsthema auf der Detmolder Beteiligungsplattform.

Das Tool zeichnet sich neben seiner kostenfreien Nutzung auch durch seine Ganzheitlichkeit und den modularen Aufbau aus. Ersteres prägt sich durch die fünf Funktionen aus, zu denen CONSUL genutzt werden kann: Abstimmungen zu Bürgerhaushalten, Aufnahme und Rating von Bürgervorschlägen, als Diskussionsplattform, um die öffentliche Meinung abzubilden und die kollaborative Ausarbeitung von Gesetzestexten bzw. Aktionsplänen. Der modulare Aufbau ermöglicht es, stadtspezifische Versionen des Tools zu nutzen.

Bezogen auf die Merkmale lassen sich folgende weiterführende Informationen festhalten:

  • Die Stadt Detmold nutzt eine datensparsame Anmeldefunktion und hat die Software datenschutzkonform auf einem Server in Deutschland aufgesetzt. Hierzu gibt die Stadt Detmold gerne Auskunft. Da die Software von der eigenen IT-Abteilung aufgesetzt wurde, gab es keine vergaberechtlichen Abläufe zu berücksichtigen.
  • Die Stadt Detmold erarbeitet derzeit in der letzten Phase eine Nachhaltigkeitsstrategie als Dachstrategie für die Stadt.
  • Ein tragfähiges Finanzierungskonzept ist vorhanden und das Projekt ist uneingeschränkt übertragbar.

Quellen: Demo Online, Mehr Demokratie e.V. | Abb.: CONSUL.Detmold



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