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Schon heute lebt die Hälfte der Menschheit in Städten,  2050 sollen es bereits 70 Prozent sein. Damit die Megacities der Zukunft genug Lebensmittel, Wasser und Energie haben und nicht an Verkehrsstaus, Müll und Kriminalität ersticken, setzen die Stadtplaner auch auf das Internet der Dinge (IoT). Lesen Sie in diesem Blogbeitrag, wie IoT-Anwendungen und Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M) bereits heute aus einer Stadt eine Smart City machen. 

Platz und Ressourcen besser nutzen

Damit das Zusammenleben von so vielen Menschen auf so wenig Raum klappt, muss es bestens organisiert sein. Und zwar ohne den Einwohnern dabei jegliche Art von Freiheit oder Selbstbestimmung zu rauben. Ein Mittel, um dieses Ziel zu erreichen, ist die Steigerung der Effizienz - sei es nun bei der Nutzung von Energie oder auch im Verkehr. Das Internet der Dinge ist prädestiniert für diese Aufgaben. Denn, vereinfacht gesagt: Wenn möglichst viele Elemente einer Stadt miteinander vernetzt sind, können sie sich gegenseitig auch absprechen, um mit einem Minimum an Mitteleinsatz ein Maximum an Output zu erreichen. Diese „Elemente“ können Einwohner, Mülltonnen, Straßenlaternen, Gebäude oder auch Rasensprenger sein. 

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Teilweise nutzen wir das Internet der Dinge heute schon wie selbstverständlich, ohne uns darüber im Klaren zu sein. Diese 10  Anwendungen zeigen, welchen konkreten Nutzen IoT für das Zusammenleben in Städten haben kann. 

1. Verkehrsstaus umfahren

Wenn es schnell gehen soll, dann ist für viele Städter das Auto instinktiv die primäre Wahl. Spätestens beim ersten Stau kommt der Fahrer dann ins Grübeln. Apps, die auf Echtzeit-Verkehrsinformationen zugreifen, wie etwa Google Maps, zeigen, an welchen Stellen es sich staut. Google Maps ist ein Beispiel für eine IoT-Anwendung, die wir schon wie selbstverständlich nutzen: Mobilfunkbetreiber liefern anonyme Daten aus dem Funknetz über Tempo und Bewegungsrichtungen, von Handys, die in den Autos mitfahren. Auch um zu zeigen, dass es für die eigene Mobilität ernsthafte Alternativen zum Auto gibt, hat die Stadt Wien das Forschungsprojekt „Smile“ durchgeführt. Dabei konnten 1.000 Test-User eine spezielle Mobilitäts-App testen. Diese informierte über alle Mobilitätsmöglichkeiten, angefangen von CarSharing und Taxis über Züge und U-Bahnen, bis hin zu Leihrädern. Der User konnte dann seine bevorzugten Verkehrsmittel auch gleich buchen und bezahlen. 

2. Parkplätze schneller finden

An normalen Tagen verursacht die Suche nach einem Parkplatz etwa 40 Prozent des innerstädtischen Individualverkehrs. An Adventsamstagen kann sich dies sogar auf 90 Prozent erhöhen. Eine bessere Parkraumbewirtschaftung kann also die Städte von der Verkehrsbelastung enorm entlasten. Lösungen dafür gibt es bereits viele. So bringt etwa das Wiener Startup Payuca Parkgaragenbesitzer und Autofahrer zusammen, die einen Parkplatz suchen. Der PKW-Fahrer sieht auf dem Smartphone, ob und welche Plätze in seiner Nähe frei sind. Mittels Handy kann sich der Parkplatzsuchende auch Zufahrt zu den Parkmöglichkeiten verschaffen. Diese hat Payuca zuvor mit einem Zutrittssystem ausgestattet, das mit M2M-Technologie arbeitet. 

3. Öffis attraktiver machen

Automatisierte Kommunikation, wie sie das Internet der Dinge ermöglicht, macht die Nutzung und auch den Betrieb von Öffentlichen Verkehrsmitteln effizienter und für den Fahrgast angenehmer. In Linz sind etwa mehrere Straßenbahngarnituren über M2M mit der Zentrale vernetzt. Dadurch konnte der Energiebedarf dieser Garnituren allein durch effizientere Nutzung bei Beschleunigungs- und Bremsvorgängen und der Heizsysteme um über 10 Prozent gesenkt werden. Das System erlaubt aber auch, einem wartenden Fahrgast anzuzeigen, ob ein Waggon leer, halbvoll oder voll ist. Auch bei der gerade im Bau befindlichen und führerlos geplanten U5 in Wien ist M2M ein Thema: Damit können Züge etwa selbständig Defekte melden und die Wiener Linien können blitzschnell darauf reagieren. Im öffentlichen Personentransport in Budapest wird ein modulares Verkehrsleit- und Fahrgastinformationssystem von T-Systems Hungary namens FUTAR eingesetzt. Dabei sind etwa 2300 Fahrzeuge miteinander verbunden. FUTAR kann Fahrgästen Echtzeit-Informationen zur Verfügung stellen und das Budapester Transportzentrum bei der Planung neuer Fahrpläne und bei der Optimierung von Routen unterstützen. 

4. Städter aufs Rad locken

Um Städte von den Belastungen des motorisierten Verkehrs zu entlasten, setzen viele Stadtregierungen auf das Rad. In Wien werden etwa 7 Prozent aller Fahrten mit dem Rad zurückgelegt - im niederländischen Eindhoven sind es immerhin schon 40 Prozent. Um den Wienern das Fahrradfahren noch schmackhafter zu machen, kann M2M-Technologie einen großen Beitrag leisten. Dadurch lässt sich etwa Fahrradverleih für den Kunden optimieren, wie das französische Unternehmen Smoove beweist. Eine am Leihrad montierte Box weist den Fahrer auf nahegelegene Stationen hin und sammelt Daten über die einzelnen Fahrten. Damit kann dann die Stadtverwaltung neue Standorte für die Verleihstationen planen. Gemeinsam mit dem Fahrradhersteller Canyon hat die Deutsche Telekom auch ein Fahrrad entwickelt, das bei der Lösung eines dringenden urbanen Problems hilft: Fahrraddiebstahl. Der vernetzte Drahtesel kennt nämlich immer den eigenen Standort. Wenn es gestohlen wird, kann es der Besitzer orten. 

5. Gebäude aktiver managen und schützen

Dank des Internets der Dinge, lassen sich auch Gebäude effizienter betreiben und vor Schäden schützen. Solche Lösungen zur Gebäudeüberwachungen bietet etwa der niederösterreichische M2M-Spezialist Microtronics an: Wenn Daten wie Energieverbrauch, Temperatur und Luftfeuchtigkeit permanent gemessen werden, dann lässt sich nicht nur die Heizung optimal in Echtzeit einstellen. Die Daten geben auch Auskunft darüber, ob für im Gebäude eingelagerte Waren auch optimale Bedingungen herrschen und die Luftfeuchtigkeit oder Temperatur nicht zu hoch oder zu niedrig ist. Sollten sich die Werte ganz plötzlich verändern, kann eine solche M2M-Lösung den Gebäudetechniker alarmieren. Durch ein schnelles Eingreifen sind auch Schäden am Gebäude selbst vermeidbar. Das ist gerade bei historischen oder infrastrukturell wichtigen Bauten, wie etwa Brücken, essentiell. So lassen sich beispielsweise Brückenschwingungen mittels Sensoren messen und dank M2M-Technik an eine Überwachungsstation weiterleiten. Diese Daten dienen als Indikator für eine mögliche Überlastung des Bauwerks.

 6. Lärm reduzieren

Lärm kann die Lebensqualität ganz schön eintrüben. Die Quelle der unliebsamen Geräusche sind dabei oft Verkehrsmittel wie PKW, LKW, Mopeds oder Motorräder. Allein in Wien sind - abhängig von der Tageszeit 31 bis 36 Prozent der Bevölkerung Lärmbelästigungen ausgesetzt, die als störend empfunden werden. Eine M2M-Lösung könnte hier Erleichterung bringen: Sensoren messen den Lärmpegel an bestimmten Orten entlang einer Straße. Ist dieser zu hoch, dann wird die zulässige Höchstgeschwindigkeit herabgesetzt und so die Lärmbelastung reduziert. In Österreich existieren bereits multifunktionale Lärmschutzanlagen - etwa an den Autobahnteilstücken die an Pörtschach oder an Gleisdorf vorbeiführen, die allerdings nicht mit M2M-Technologie arbeiten.

 7. Beleuchtung optimieren

Wie wichtig Licht in Städten ist, weiß jeder, der schon einmal einen Stromausfall im urbanen Gebiet erlebt hat. Das Internet der Dinge erlaubt es, die städtische Beleuchtung ressourcenschonender einzusetzen. Ein Beispiel dafür:  In Helsinki (Finnland) und im benachbarten Vantaa steuerte ein intelligentes Straßenbeleuchtungssystem über 130.000 Lampen. Die mit Sensoren ausgestatteten Leuchten senden ihre Daten über das Mobilfunknetz an einen Server. Über eine Cloud-basierte Software können die Leuchten dann ein- und ausgeschaltet oder gedimmt werden. Auf diese Weise lassen sich die Elektrizitätskosten um bis zu 70 Prozent, die Kosten für Wartungen um bis zu 10 Prozent senken. Die Straßenbeleuchtung kommt in einer Smart City überhaupt eine tragende Rolle zu. Denn dort findet sich auch Platz für Akustik-, Luftverschmutzungs- und Temperatursensoren sowie Bewegungsmelder. 

 8. Schneller Schnee wegräumen

Die Verkehrswege nach Schneefall wieder befahrbar und sicher zu machen, ist eine Kernaufgabe der Stadtverwaltung. Wie diese effizienter und kostenschonender zu erfüllen ist, zeigt die M2M-Lösung, die die Abfallwirtschaft und Stadtreinigung Freiburg (AFS) in Deutschland verwendet. Das System besteht aus einem Bordrechner mit GPS-Modul und einer M2M-SIM-Karte, die mit der Steuerungstechnik des Räum- und Streufahrzeugs verbunden ist. Der Rechner erfasst den aktuellen Standort des Fahrzeugs, die Position des Räumschilds, den Status der Streuanlage sowie die Streubreite und den Salzverbrauch. Die Mobilfunkeinheit überträgt die Daten über das Mobilfunknetz der Telekom an einen Server in der Zentrale. Die Mitarbeiter überwachen über eine dahinter geschaltete Software das Räum- und Streuverhalten der Fahrzeuge, und können so beispielsweise die Routenplanung der Fahrzeuge und die Salzreserven optimieren. Über die Anzeige- und Bedieneinheit tragen die Mitarbeiter zudem ihre Arbeitszeiten und Tätigkeiten in ein Zeiterfassungssystem ein. Die ASF spart allein durch die automatisierte Leistungserfassung jährlich rund 15.000 Euro.

 9. Müllentsorgung optimieren

Die städtische Müllabfuhr steuert Abfalleimer in festen Intervallen an, um diese zu entleeren. Vernetzte Mülltonnen könnten über ihren Füllstand Auskunft geben. Mit dieser Information wären die Müllentsorger in der Lage, ihre Routen besser zu planen. Zukunftsmusik. Mitnichten: Das niederösterreichische Unternehmen Friendly Energy bietet vernetzte Mülleimer „Big Belly Solar“ an. Die verfügen noch dazu über eine integrierte Müllpresse und können somit ein vielfaches des Volumens aufnehmen. Der Mülleimer arbeitet dabei autark. Die notwendige Energie bezieht er von der Sonne. Einer dieser schlauen Mistkübel steht übrigens in der Salzburger Getreidegasse. 

10. Blumen und Gemüse kultivieren

M2M kann der Stadtverwaltung die Erhaltung des urbanen Grün wesentlich erleichtern. In den Parks- und anderen Grünflächen können Sensoren die Bodenfeuchtigkeit und Temperatur messen. Ein intelligentes Bewässerungssystem kombiniert diese Daten dann mit der Wettervorhersage und bringt genau jene Menge an Wasser aus, die die Pflanzen benötigen. Das funktioniert auch in der Horizontalen: Mit einer solchen Lösung hat etwa das Wiener Startup Adaptivia die Fassade des Bürogebäudes der Wiener Magistratsabteilung 48 (Müllabfuhr) begrünt.

Dank M2M-Technologie kann die Stadt auch zur Ackerfläche werden. Startups wie Plants & Machines aus Deutschland bietet vollautomatisierte Gewächshäuser an, die völlig unabhängig vom Standort den Anbau von Nahrungsmitteln erlauben. Diese stapelbaren Modelle funktionieren nach dem Prinzip der Aquaponik: Mikroorganismen und Pflanzen bilden dabei ein künstliches Ökosystem. Der Vorteil: Die Gewächshäuser benötigen etwa ein Zehntel der sonst notwendigen Wassermenge und Düngemittel sind völlig überflüssig. In Südkorea dienen Hochhäuser überhaupt schon als Agrarflächen. Mit „Vertical Farming“ lässt sich das Gemüse das ganze Jahr über in den Städten kultivieren. Weiteres Plus dieses Systems: Weite Transportwege entfallen, denn das Gemüse wächst ja genau dort, wo es viele Abnehmer findet: In der Stadt. M2M machts möglich. 

Fazit: Diese 10 IoT-Anwendungen machen aus der Stadt eine Smart City

Das Internet der Dinge erleichtert bereits heute das Zusammenleben in den Städten wesentlich. Maschinen, Geräte und Apparate über Mobilfunk miteinander zu vernetzten, eröffnet allerdings noch viele weitere Möglichkeiten und Chancen. Diese zu nutzen wird angesichts der rasanten Urbanisierung auch notwendig sein.

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