Vision einer nachhaltigen Stadt

„Morgenstadt“-Initiative der Fraunhofer-Gesellschaft

Nachhaltig, wandlungsfähig und lebenswert soll sie sein – die Stadt von morgen. Im Kontext aktueller Heraus-
forderungen wie etwa der Urbanisierung sind Städte mehr denn je gefordert, zukunftsorientierte Konzepte der Stadtgestaltung auf den Weg zu bringen. Dazu hat die Fraunhofer-Gesellschaft bereits im Jahr 2012 mit der „Morgenstadt“-
Initiative wichtige Grundlagen gelegt. Wir stellen Ihnen die Initiative und das jüngst daraus hervorgegangene EU-Smart-City-Projekt „Triangulum“ vor.

Urbane Innovationen realisieren

Derzeit werden weltweit Städte mit tiefgreifenden Entwicklungen konfrontiert: Der demographische Wandel, die Energiewende, der Klimaschutz sowie die zunehmende Vernetzung und Nutzung von Daten verlangen nach neuen Lösungen, um Städte in Zukunft nachhaltig und lebenswert zu gestalten.

Die Fraunhofer Morgenstadt-Initiative versteht sich mit ihrem Kernprojekt „Morgenstadt: City Insights“ als multidisziplinäres Forschungs- und Umsetzungsvorhaben mit dem Ziel, neue Lösungen und Strategien für die Städte von morgen vorauszudenken, zu entwickeln und umzusetzen. Das geschieht auf nationaler und europäischer Ebene in enger, partnerschaftlicher Zusammenarbeit zwischen Kommunen, Industrie und Fraunhofer-Instituten mit unterschiedlichen Forschungsschwerpunkten. Dazu zählen unter anderem die Fraunhofer-Institute für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO sowie für Bauphysik IBP, die gleichzeitig die Projektleitung innehaben sowie weitere Fraunhofer Forschungseinrichtungen, die je nach Thema mit ihren Fachkompetenzen beteiligt sind.
In Deutschland ist die Fraunhofer-Initiative politisch in die Hightech-Strategie 2020 der Bundesregierung eingebunden. Sie soll bis zum Jahr 2020 zu einer führenden Position der Bundesrepublik in der Entwicklung und Etablierung nachhaltiger Stadtsysteme beitragen, die Zusammenarbeit zwischen Städten, Wissenschaft und Wirtschaft vertiefen und die Rahmenbedingungen für Innovationen weiter verbessern.

Zukunftskonzepte für lebenswerte urbane Räume

Im Mittelpunkt der Fraunhofer Morgenstadt-Initiative steht die Entwicklung einer urbanen Technologie- und Umsetzungsroadmap, die zukünftige Anforderungen für Bewohner, ihre Abläufe für Leben und Arbeiten, Geschäftsmodelle und Dienstleistungen als Grundlage der gesamten Wertschöpfung, Informations- und Kommunikationstechnologien sowie Verkehrsinfrastrukturen erfasst. Daraus werden Zukunftskonzepte für die Gestaltung nachhaltiger Stadträume abgeleitet.

Morgenstadt-Arbeitsmodell

Der zugrunde liegende Forschungsansatz basiert auf einem präzisen Arbeitsmodell, das Stadtsysteme in ihrer Gesamtheit betrachtet und eine Vielzahl städtischer Kernbereiche wie Gesellschaft, Umwelt, Energie, Mobilität, Information und Kommunikation sowie Sicherheit umfassend analysiert. Unter anderem werden dabei lokale Wirkfaktoren und wichtige Rahmenbedingungen einer Stadt identifiziert sowie der aktuelle und zukünftige Handlungsbedarf aufgezeigt. Darauf aufbauend entstehen in einem letzten Schritt bedarfs- und umsetzungsorientierte Konzepte für eine nachhaltige Stadtentwicklung.
Im Fokus steht jedoch nicht nur die technische Umsetzung – auch die Belange von Bürgern, Verwaltungsfunktionen und involvierten Unternehmen spielen eine Rolle. Erst das gezielte Zusammenwirken aller Beteiligten ermöglicht eine schnelle und wirksame Implementierung der erarbeiteten Technologiekonzepte und Lösungsstrategien.

EU-Projekt „Triangulum“: Zukunftsweisende Konzepte für Smart Cities

Konzepte der „Morgenstadt“ werden aktuell im EU-Forschungsprojekt “Triangulum” realisiert – eines von drei Leitprojekten der Initiative “Smart Cities and Communities” der Europäischen Kommission. Das Projekt unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO mit Unterstützung des Steinbeis-Europa-Zentrums wird bis zum Jahr 2020 mit 25 Millionen Euro gefördert und zielt darauf ab, zukunftsweisende Konzepte für intelligenter Stadtquartiere zu erarbeiten.
The three point project: Demonstrate. Dissemate. Replicate.
„Triangulum“ steht für „The three point project: Demonstrate. Dissemate. Replicate“ und wird zunächst in den drei Vorreiterstädten Manchester (Großbritannien), Eindhoven (Niederlande) und Stavanger (Norwegen) Smart-City-Ansätze in den Bereichen Energieversorgung, Mobilität und Informationstechnologie erproben und evaluieren. Später sollen die Konzepte auf die Follower-Städte Leipzig (Deutschland), Prag (Tschechien) und Sabadell (Spanien) übertragen werden. Die chinesische Stadt Tianjin ist als „Beobachterstadt“ beteiligt. Insgesamt arbeiten 23 europäische Partner aus den teilnehmenden Städten, aus der Forschung und aus der Industrie, beispielsweise IT-Unternehmen, Bauträger, Verkehrsbetriebe und Energieversorger mit.

Sechs Städte – sechs verschiedene Ausgangssituationen

Um verschiedene städtische Anforderungen im Rahmen des Projektes zu berücksichtigen, unterscheiden sich die sechs Städte nicht nur in Bezug auf ihre geografische Gegebenheit, sondern auch hinsichtlich ihrer Ausgangssituation. So fließen von Anfang an individuelle Erfahrungen aus den einzelnen Städten in die übergeordneten Stadtentwicklungskonzepte ein.

Klare Vorgaben für die zukunftsweisenden Konzepte im Bereich Energieversorgung, Mobilität und Informationstechnologie, die in allen beteiligten Städten mit unterschiedlichen Schwerpunkten erprobt werden, hat die Europäische Kommission bereits vor Projektbeginn festgelegt: So soll der Gesamt-Energieverbrauch von Gebäuden mit einer Fläche von über 100 Quadratmetern um ein Drittel reduziert und zu mindestens 75 Prozent aus erneuerbaren Energien abgedeckt werden.
Im Bereich Mobilität ist eine höhere Einsatzquote von Elektro-Fahrzeugen und der entsprechenden Lade-Infrastruktur, insbesondere für E-Autos, E-Busse und E-Bikes vorgesehen.
Darüber hinaus soll eine Datenmanagement-Plattform entwickelt werden, um Informationen und Daten, beispielsweise über den Energieverbrauch von Gebäuden oder über die Nutzung öffentlicher Verkehrsmittel, zu sammeln und daraus ergänzende Dienstleistungen zu schaffen.
Ein weiterer Dreh- und Angelpunkt des Projektes ist die Einbindung und Förderung der Bürgerbeteiligung in den Städten. Wie das aussehen kann, zeigen die unterschiedlichen Planungen der drei Städte Manchester, Eindhoven und Stavanger.

Leuchtturmstädte verfolgen ehrgeizige Ziele

Manchester: Studentisches Zentrum wird energieeffizient

In Manchester wird das studentische Zentrum „Manchester Corridor“ – der größte akademische Campus in Großbritannien mit rund 72 000 Studierenden – in ein Vorreiter-Quartier für Energieeffizienz umgewandelt. Neben der Sanierung historischer Gebäude wird ein autarkes Energienetz aus Erd- und Fernwärme aufgebaut, welches das gesamte Quartier mit Strom und Wärme versorgen soll. 
Darüber hinaus sollen alle Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor aus dem Viertel verbannt werden: Nur noch Elektrofahrzeuge, Fahrräder sowie die städtische E-Tram Metrolink dürfen nach der Vision der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Quartier verkehren.

Eindhoven: Stadtviertel „Strijp-S“ und „Eckhart Vaartbroek“ werden zu nachhaltigen Lebensräumen

In Eindhoven wird das ehemalige Industriegelände der Firma Philips im Stadtteil „Strijp-S“ schrittweise in ein kreatives Innovations-Quartier verwandelt, das insbesondere Start-Up-Unternehmen mit intelligenten Dienstleistungen rund um Mobilität, Energie und Sicherheit anlocken soll. Erste Projekte in diesen Bereichen wurden bereits realisiert: So ermöglicht das „Mobility S“-Programm über eine App den Zugriff auf verschiedene Bereiche der Infrastruktur, um zum Beispiel Carsharing-Fahrzeuge zu buchen oder verfügbare Parkplätze für Fahrräder und Autos abzufragen.
Eine andere Herausforderung bringt der Stadtteil „Eckhart Vaartbroek“ mit sich: Das Wohnviertel weist einen hohen Anteil an Altbauten und Sozialwohnungen auf, die im Zuge des Projektes saniert werden. Zur genauen Berechnung der Energieeinsparung kommt ein IT-basiertes Instrument zum Einsatz, das Aufwand und Ertrag in einer 3D-Visualisierung des Quartiers abbilden kann.

Stavanger: Vorreiter in puncto Elektromobilität

Elektromobilität gehört für das norwegische Stavanger – die Stadt mit der europaweit höchsten Dichte an Elektrofahrzeugen – bereits zum Alltag. Mit dem „Triangulum“-Projekt soll die Elektromobilität weiterentwickelt und verbessert werden. So werden im öffentlichen Verkehr moderne, batteriebetriebene Elektrobusse mit einer jährlichen Fahrleistungskapazität von je 70.000 km eingesetzt. 
Zudem wird ein hoch leistungsfähiges Glasfasernetz für schnellsten Datenaustausch realisiert. Auf seiner Basis werden neue IT-basierte Dienstleistungen, wie zum Beispiel Videolösungen oder Smart Metering, zur Verfügung gestellt – damit sind intelligente Zähler- und Messsysteme etwa für Strom oder Gas gemeint, die Auskunft über den Energieverbrauch geben und die Daten direkt an den Netzbetreiber übermitteln.
Bild 1: In Manchester wird das studentische Zentrum „Manchester Corridor“ in ein Vorreiter-Quartier für Energieeffizienz umgewandelt.
Bild 2 und 3: Die Stadtviertel „Strijp-S“ und „Eckhart Vaartbroek“ in Eindhoven werden zu nachhaltigen Lebensräumen.
Bild 4: Die Stadt Stavanger in Norwegen besitzt europaweit die höchste Dichte an Elektrofahrzeugen. 
Bild 5: Im öffentlichen Verkehr von Stavanger sind bereits mehrere Elektrobusse im Einsatz.
Bilder: LAVA, Fraunhofer/Fisch Blowing Bubbles GmbH, Jung Visuelle Kommunikation / fotolia, Manchester City Council, Ben van Veelen, Gemeente Eindhoven, City of Stavanger, Lyse AS, Fraunhofer.
 

„Smart City Framework“ als Projektziel

Leitplanken für die kommunale Zukunftsplanung

Aus den gewonnenen Erkenntnissen der „Morgenstadt“ und des Triangulum-Projektes wollen die beteiligten Partner ein Modell an Smart-City-Bausteinen – ein „Smart City Framework“ – mit einem umfassenden Leitfaden aus Empfehlungen, Vorgehensweisen und Methoden erstellen. So können die „Follower-Städte“ und andere Kommunen bei der Erschließung von Stadtvierteln, die es intelligenter zu machen gilt, bereits bestehende Konzepte in die eigene Infrastruktur integrieren und damit mögliche Startprobleme vermeiden.
Darüber hinaus liefert das Smart-City-Modell mit intelligenten Systemlösungen wesentliche Leitplanken für die kommunale Zukunftsplanung. Hierbei gehören eine nachhaltige Stadtgestaltung, umweltverträgliches und energieeffizientes Bauen, ein modernes Mobilitätsmanagement sowie nutzerorientierte Serviceangebote zu den tragenden Säulen. Zum Gelingen dieses Prozesses trägt zudem die institutions- und sektorenübergreifende Zusammenarbeit und Vernetzung aller beteiligten Akteure entscheidend bei.

Interview mit dem Projektkoordinator von „Triangulum“:

Damian Wagner

Über die wichtigsten Eckpunkte und Vorteile des „Triangulum“-Projektes für andere Städte haben wir mit dem Projektkoordinator Damian Wagner vom Fraunhofer Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO gesprochen.

1. Herr Wagner, welches Ziel liegt dem EU-Projekt „Triangulum“ zugrunde?

Grundsätzlich geht es darum, intelligente Lösungen aus den Bereichen Energie, Buildings, Mobilität, IKT und Governance für unsere Städte der Zukunft zu erproben, umzusetzen und übertragbar zu machen. Diese Lösungen werden von Triangulum Partnern aus Stadtverwaltungen, Wissenschaft und Wirtschaft, z.B. mit Energie-, Kommunikations- oder Bauunternehmen entwickelt. Letztlich müssen diese Städte aber auch lebenswert für diejenigen sein, die darin wohnen. Darum liegt ein besonderer Schwerpunkt auf der Zusammenarbeit mit den Bürgern. Die EU fördert diese wichtige Entwicklung über das Smart Cites and Communities Programm (SCC) unter Horizon 2020.

2. Die drei Vorreiterstädte Manchester, Eindhoven und Stavanger bringen unterschiedliche Voraussetzungen mit. Was verbindet sie bei der Umsetzung der nachhaltigen Lösungskonzepte?

Alle drei Städte befinden sich derzeit in einer spannenden Phase des Wandels. Angesichts der zunehmenden Digitalisierung und zunehmend komplexer werdenden Anforderungen an ihre Stadtsysteme haben sie die Notwendigkeit des Handelns erkannt und wollen die zukünftige Stadtentwicklung aktiv mitgestalten. Im Mittelpunkt steht ganz klar die Fragestellung, wie die Nutzerfreundlichkeit und die Lebensqualität in den Städten erhöht werden kann und welche Rolle Unternehmen und Stadtverwaltungen dabei übernehmen können. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist der regelmäßige und interdisziplinäre Austausch unter den Projektpartnern, wodurch die zahlreichen Anknüpfungspunkte und Stärken letztlich erst zu Lösungen werden.

3. Demonstrieren, verbreiten, wiederholen – so lauten wesentliche Eckpunkte von „Triangulum“. Wie sieht die Übertragung der erarbeiteten Lösungsstrategien auf andere Städte in der Praxis konkret aus?

Im Laufe des Projektes erstellen wir ein sogenanntes Smart City „Replication Framework“ – womit übertragbare Lösungsmodule (z.B. aus dem Bereich Governance/Strategie) herausgearbeitet werden, quasi als Leitfaden mit Empfehlungen und bewährten Methoden, die es den Follower-Städten erleichtert, die Lösungsstrategien umzusetzen. So verschieden die im Projekt erarbeiteten Konzepte auch sein mögen, haben sie doch eines gemeinsam: Alle Smart-City-Lösungen setzen auf Technologieseite eine umfassende Informations- und Kommunikationstechnik-Unterstützung und intelligente Vernetzungs-
lösung für die Planung und den Betrieb voraus. Damit schaffen wir die Grundlage für Systemimplementierungen und Verwaltungsansätze, die sich auch auf andere Städte übertragen lassen.

4. Wie können weitere Städte von den Erkenntnissen und Lösungsansätzen des „Triangulum“-Projektes profitieren?

Grundsätzlich sollen die Lösungsstrategien der Städte und der SCC Projekte dazu anregen, über den Tellerrand hinaus zu blicken und ganzheitliche Konzepte sowie Strategien zu aktuellen Fragestellungen und den Herausforderungen von morgen zu entwickeln. Dies schließt ausdrücklich auch die Entwicklung von Finanzierungspfaden und Business Cases für Unternehmen und die Anforderungen seitens der Bürger mit ein. Im Fall von Triangulum sind dies umgesetzte Projekte mit Vorbildcharakter in Manchester, Stavanger und Eindhoven und ein Framework, welches Antworten und Lösungsmodule für die relevanten Bereiche (z.B. Datenplattformen, Governance, Technologien) und Strategien für die Smart Cities von morgen bereitstellt.

Weitere Informationen

Website der Fraunhofer-Initiative „Morgenstadt“:
www.morgenstadt.de
Website des Smart-City-Projektes „Triangulum“:
www.triangulum-project.eu