Prof. Heuser: Der Begriff Smart City, wie er heute als Fachbegriff verwendet und verstanden wird, meint vorrangig die Digitalisierung der Stadt. Zu Beginn der Smart City-Bewegung vor etwa sieben bis acht Jahren, wurde das Thema „smart“ auch breiter diskutiert – im Sinne von smarten Menschen und smarten Bürgern –, aber im Moment zeichnet es sich ab, dass sich Smart City auf die digitale Transformation der Stadt bezieht – und das ist mittlerweile landläufig anerkannt.

Dabei deckt die digitale Transformation alle Bereiche einer Stadt ab – von der Verwaltung über die öffentlichen Infrastrukturen bis hin zu den Liegenschaften – alles das, was eine Stadt ausmacht.

Prof. Heuser: Das sind konkrete Fragestellungen, die mittels Digitalisierung besser gelöst werden können. Es gibt keine Stadt, die sagt: „Ich muss jetzt digitalisieren“. Anlass ist immer ein konkretes Handlungsfeld, das nach einer Lösung verlangt. Die Handlungsfelder sind – gerade auch in Deutschland – sehr stark geprägt vom weiteren Wachstum vieler Städte.

Der Trend zur Urbanisierung ist weiterhin da und durch dieses Wachstum wird auch die Infrastruktur stärker gefordert, als das in der Vergangenheit der Fall war. Das heißt: mehr Verkehr, mehr Photovoltaik-Anlagen auf den Dächern, sprich mehr von allem. Die bisherige Infrastruktur ist dafür nicht ausgelegt und muss jetzt quasi „nachziehen“. Dabei stellt man fest, dass die Digitalisierung viel mehr Effizienz bringt, als klassisch vorzugehen.

Ein Beispiel: Man kann Verkehrsstraßen nicht einfach um eine weitere Spur erweitern. Folglich muss man über andere Wege nachdenken, wie man das Thema Verkehr adressiert. Hier spielt mittlerweile die Digitalisierung, also das zur Verfügung stellen von digitaler Information, die zentrale Rolle.

Ähnlich ist es beim Parkraum. Die Parkraumsuche erfolgt heutzutage nach dem Hoffnungsprinzip. Ich weiß ungefähr, wo ein Parkplatz sein könnte und hoffe, dass ich dort einen finde. Das ist wie in der total analogen Welt, wir haben eigentlich keine Information.

Durch die Digitalisierung werden wir in Echtzeit Informationen bekommen – wir werden nicht mehr hoffen, sondern wir werden wissen. Mit diesem Wissen treffen wir unsere Entscheidung. Und diese Entscheidung ist – wie der Amerikaner sagt – eine „educated decision“. Sie hat sozusagen das Wissen eingearbeitet und wird sinnvoller sein, als die vorhergehende Entscheidung nach dem Prinzip „Ich probiere das, es wird schon klappen“.

Meine These lautet: Solange ich nicht weiß, was in der Stadt los ist, werde ich immer hoffen, dass es gerade bei mir anders sein wird. Wenn ich jetzt aber die Informationen habe, die Stadt ist komplett dicht, beispielsweise durch einen Stau, würde ich die für mich bessere Entscheidung treffen und entsprechende Alternativen wählen. Der zentrale Kern ist: Weg vom Prinzip Hoffnung.

Aber es geht noch weiter: Wir alle nutzen im privaten Bereich schon in einem hohen Maß die Digitalisierung. Und zwar in einer Form, dass wir aktuelle Informationen sofort haben wollen. Kommunikationskanäle wie Twitter sorgen dafür, dass alles im Jetzt passiert. Nur die Stadt spricht noch immer total analog – und wir müssen die Stadt über die digitale Transformation dahin bringen, wo wir im Privatleben schon längst angekommen sind. Es geht darum, das Prinzip Hoffnung in eine „educated decision“ zu verwandeln und aus dem Wissen heraus eine sinnhafte Entscheidung zu treffen.

Prof. Heuser: Ganz wichtig ist, dass die großen Herausforderungen, denen sich Städte heute stellen müssen, gemeinsam bewältigt werden.

Wir müssen z.B. die Verkehrssituation in den Griff bekommen. Wir können mit dem heutigen, gewohnten Mobilitätskonsum, nicht so weitermachen. Städte wie München prognostizieren einen Anstieg der Pendlerzeiten morgens und abends auf theoretisch 4 Stunden. Das sind Zahlen jenseits der Vorstellungskraft. Dann kann man schlichtweg nicht mehr rechtzeitig zur Arbeitsstätte gelangen. Oder man ist, wie in Tokio, ungefähr 16 Stunden am Tag unterwegs. Das ist keine Lebensqualität mehr. Dann kann eine Stadt wie München sich nicht mehr damit rühmen, eine hohe Lebensqualität zu bieten.

Die Vorteile liegen auf der Hand. Wir helfen, die wichtigsten Herausforderungen zu adressieren. Das sind: Verkehr, damit verbunden auch das Thema Parken, und zum zweiten der Klimaschutz. Dieser ist eine Kernaufgabe, die bewältigt werden muss.

Es ist hier sicherlich noch wesentliche Arbeit zu leisten, um das Thema den Bürgern näherzubringen. Während der Bürger den Verkehr im wahrsten Sinne des Wortes am eigenen Leib spürt, ist der Klimaschutz etwas, das er nicht unmittelbar bemerkt. Abgesehen von unserem heißen Sommer, wenn man das als Indikator nehmen möchte. Hier ist wesentlich mehr Erklärungs- und Aufklärungsarbeit zu leisten.

Prof. Heuser: Das Thema Verkehr und Parken wird die Städte jetzt und in den nächsten Jahren massiv betreffen. Hier wird viel passieren und passieren müssen, auch weil die Technologie mittlerweile soweit ausgereift ist, um neue Lösungen umsetzen zu können.

Das zweite Thema wird die Energieeffizienz sein. Derzeit kristallisiert sich heraus, dass man Quartiere als Gesamteinheiten betrachten möchte und den Blick nicht mehr auf das einzelne Haus oder Gebäude richtet. Die Frage, die sich stellt, ist: Wie schaffen wir es, den Energiebedarf mit der Energieproduktion und der Energiespeicherung in Einklang zu bringen, damit wir kostengünstige Lösungen haben?

Derzeit wird darüber berichtet, wie das Wirtschaftsministerium die Beschleunigung des Energietrassen-Baus von Norden nach Süden prüft. Das ist ein Weg. Ein anderer Weg wäre zu sagen: Wie kann ich die lokale Produktion, den lokalen Konsum und die lokale Speicherung besser untereinander optimieren. Wenn die Sonne scheint, scheint sie auf alle Dächer und alle Photovoltaik-Systeme speisen zugleich Energie ein. Das dadurch entstehende Überangebot an Energie wird derzeit aber nicht im Quartier gehalten, sondern es geht über die Verteilnetze irgendwo hin und am Abend kommt anderer Strom wieder zurück. Würde man dieses Überangebot jedoch im Quartier speichern, könnte man Bedarf und Kapazität miteinander abgleichen.

Wenn man das konsequent zu Ende denkt, braucht man irgendwann die großen Überland-Trassen nicht mehr, weil viele lokale Produktionsstätten bestehen. Regional produzierter Strom hat die geringsten Transportkosten und belastet die Umwelt und Volkswirtschaft am wenigsten. Das ist die Philosophie dahinter.

Auch setzen wir uns sehr intensiv mit der Luftqualität bzw. Umweltdatenerfassung auseinander. Durch den Dieselskandal ist das sehr präsent. Wir beschäftigen uns damit, wie man Mikroklima-Kataster aufstellen kann, da wir ein ganz präsentes Problem in der Stadt haben: Die Messstellen, die die Stickoxid-Überschreitung messen, sind zumeist neuralgische Punkte in einer Stadt. Davon gibt es jedoch nur wenige. In Hamburg sind es vielleicht zehn, mehr aber auch nicht.

Weitere Berechnungen sind nur noch mathematische Modelle, anhand derer Experten die Luftqualität-Werte voraussagen können. Ob der Wert tatsächlich stimmt oder nicht, kann niemand sagen. Mit der Konfrontation, Diesel-Fahrverbote auszusprechen, müssen wirklich gesicherte Werte vorliegen. Die gibt es aber nur an den oben angesprochenen vereinzelten Punkten. Wie sollen auf dieser Grundlage Entscheidungen getroffen werden?

Wir sagen: Es braucht viele Messpunkte. Die teuren Messstationen können jedoch nicht in einer Vielzahl in der Stadt verteilt werden. Hier kommt die Straßenleuchte ins Spiel. Es gibt mittlerweile kleine IoT-Geräte (Internet of Things), die natürlich nicht die Genauigkeit dieser großen Messstationen haben, aber genau genug sind, um eine Tendenz zu zeigen.

Durch das Anbringen solcher Umweltsensoren – gerade an den ideal positionierten Straßenleuchten – hat man wesentlich mehr Messpunkte, als es bisher der Fall ist. So bekommt die Stadt zunächst eine Tendenz an Messergebnissen, sozusagen als Grundlage für eine weitere Handlungsnotwendigkeit. Das kann beispielsweise eine gerichtsfeste Messung an einem neu entstandenen Hotspot sein, die dazu führt, ein Fahrverbot auszusprechen.

Zur Umweltdatenerfassung und damit auch zur Messung gehört auch das Thema Lärm, das kaum thematisiert wird. Lärm ist einer der Krankheitstreiber. Die Messung kann über zusätzliche Mikrofone in oder an Straßenleuchten, die dafür ideal geeignet sind, erfolgen.

Lärm kann aber auch via einer App über das Handy gemessen werden, wie es aktuell in Bad Hersfeld der Fall ist. Die Bürger können sich die App herunterladen und nehmen 30 Sekunden auf. Die App auf dem Handy rechnet sofort aus, ob das echter Straßenlärm ist oder nicht und spielt die Daten in unsere Datenplattform zurück. Mit diesen mobilen Informationen ergänzen wir die Daten aus der statischen Infrastruktur.

Das hat dazu geführt, dass die Einwohner von Bad Hersfeld im positiven Sinne mobilisiert wurden und sich an der Lärmmessung aktiv beteiligen. Damit ist auch die Akzeptanz der Datenerfassung entsprechend hoch. Und selbst wenn die Messung nicht gerichtsfest ist – die Tendenzen sind ausreichend, um den Dialog richtig zu führen.

Prof. Heuser: Die Städte kommen auf uns zu, aber noch sehr verhalten. Was bereits hervorragend funktioniert ist die Netzwerkbildung. Wir haben das Smart City Forum gegründet, dem mittlerweile über 200 Mitglieder angehören. In diesem Netzwerk haben die Mitglieder die Möglichkeit, Erfahrungen in einem ungezwungenen Rahmen auszutauschen und über Smart-City-Handlungsfelder zu sprechen.

Eine klare Erkenntnis daraus ist: Städte, in denen der Oberbürgermeister oder Bürgermeister diese Aufgabe nicht selbst übernimmt und steuert, tun sich schwer. Wir als Dienstleister müssen mit verschiedenen Ämtern reden. Dort gibt es Zuständigkeiten, die verteidigt und gepflegt werden. Daher muss vom Bürgermeister die klare Ansprache ausgehen, ein bestehendes Problem gemeinsam im Team zu lösen. Folgerichtig beginne ich meine Gespräche mit dem Bürgermeister oder der Bürgermeisterin.

Prof. Heuser: Man überzeugt die Entscheidungsträger, sprich den Bürgermeister bzw. die Bürgermeisterin, das Projekt an einem Tisch mit den verschiedenen Ämtern und verschiedenen Bereichen der Verwaltung sowie den Infrastrukturbetreibern gemeinsam zu erarbeiten. Das ist kein Thema, das in ein Fachreferat oder in ein Amt delegiert werden kann. Die EU spricht auch von der „integrierten Planung“ die notwendig ist, um eine Smart City zu werden. Für eine integrierte Planung muss man sich zusammensetzen und nicht jeden Einzelnen planen lassen.

Prof. Heuser: Die größte Herausforderung ist, wenn der Bürgermeister bzw. die Führungsebene der Stadt diese Leitungsaufgabe nicht übernimmt. Dann geht es in die Diskussion der Verantwortlichkeit und der Zuständigkeit. Viele große Städte stecken seit Jahren in diesem Thema fest – die Zuständigkeiten zwischen den verschiedenen Ebenen sind nicht eindeutig geklärt. Die Folge: Es gibt viele Smart City-Projekte, aber keine kohärente Smart City-Strategie. Ob diese Projekte in Summe das einspielen, was sie als gesamtheitliche Strategie einspielen könnten, darf eher bezweifelt werden.

Deswegen ist es sehr wichtig, dass diese Idee vom Oberbürgermeister bzw. Bürgermeister aufgegriffen und initiiert wird. Viele Entscheidungsträger fühlen sich beim Thema Digitalisierung unsicher und delegieren das zu einem „Fachmann“. Was sie dabei verkennen, ist: Der Fachmann steht dann als „Peer“, d.h. gleichrangig, zu den anderen und hat in dem Sinne keinen Durchgriff. Während alle anderen Teams säulenbasiert sind und jeder sich um eigene Zuständigkeiten kümmert, ist Smart City ein horizontales, quer liegendes Thema, das verschiedene Teile miteinander verbindet.

Ein konkretes Beispiel: In der Stadt Bad Hersfeld hat der IT-Leiter mit Unterstützung des Bürgermeisters das Vergaberecht der Stadt dahingehend ändern können, dass nur noch Produkte angeschafft werden, die internetfähig sind und bei denen sichergestellt ist, dass die Daten dieser Produkte auf die städtische Datenplattform eingespielt werden.

Das ist ein Eingriff – es dürfen nur noch Produkte bestellt werden, die dieser integrierten Philosophie unterliegen. Es ist zwingend notwendig, dass sich die Führungsebene der Stadt mit der Digitalisierung auseinandersetzt.

Prof. Heuser: Für mich ist die Außenbeleuchtung der Standort für die Digitalisierung. Die Leuchte ist der digitale Hub, wie man so schön im Neudeutschen sagt. Sie steht am richtigen Standort, sie hat Strom und sie bietet Platz, um zusätzliche Funktionen an- und unterzubringen.

Für viele ist die Außenbeleuchtung noch eine reine Daseinsvorsorge. Sie hat die Funktion, nachts Licht zu spenden. Man kann auch sagen: Die Leuchte ist ein Kostenfaktor. Mit dem digitalen Hub und den damit entstehenden Möglichkeiten, sprich neue Geschäftsmodelle und neue Dienstleistungen zu gestalten, ist eine Stadt in der Lage, weit mehr als nur Daseinsvorsorge mit der Außenbeleuchtung zu betreiben.

Ich kann dort Dienstleistungen entweder direkt erbringen oder über bereitgestellte Daten – z.B. Parkraumsuche – Geld verdienen. So wird jede Außenleuchte irgendwann ein Profit Center sein, bei dem eine Stadt ausrechnen kann, wie viel ihr dieser Standort bringt.

Das ist ein ganz neuer Denkansatz und aus meiner Sicht der Mehrwert, den die Außenbeleuchtung bringen wird. Sie wird der digitale Hub und ein Profit Center der Stadt werden, bei der das Licht weiterhin die Daseinsvorsorge der Stadt darstellt und vieles andere dazu beitragen wird, dass man nicht nur das Licht kompensiert, sondern perspektivisch mehr verdienen wird, als die Investition, die man in das Gesamtgebilde Außenbeleuchtung investiert hat.

Prof. Heuser: Ja, zum Beispiel Sensoren zur Umweltdatenerfassung, WiFi und Sicherheitsfunktionen. Letzteres ist ein sehr wichtiges Thema. Das reicht von Kamerasystemen über Lautsprecher bis hin zu Notruftasten. Das interessanteste Projekt – das wir umgesetzt haben – ist in der Stadt Cairns in Australien.

Ein Freizeitpark für Familien, der durch ungebetenes Publikum ein Sicherheitsproblem hatte. Seit wir die Beleuchtung mit zusätzlichen Sicherheitsfunktionen ausgestattet haben, hat sich die Situation deutlich verbessert.

Prof. Heuser: Wir sind ein Software-Unternehmen, keine Frage. Aber als Trusted Advisor – als der vertraute Berater – übernehmen wir immer wieder die Funktion des Systemintegrators bzw. des Generalunternehmers. Bei der Systemintegration arbeiten wir mit dem Leuchten-, Masten- und Komponentenhersteller zusammen und fügen die einzelnen Elemente zu einer integrierten Lösung zusammen – sofern es keine geeigneten multifunktionalen Licht-Systeme am Markt gibt, in denen wir die passenden Lösungen unterbringen können.

Unsere Stärken sind die IT-Komponenten und hier ganz speziell die Software-Komponenten. Bei den marktgängigen Umweltsensoren gibt es zum Beispiel große Schwankungen in Bezug auf die Qualität. Gerade in diesem Bereich haben wir sehr gutes Know-how aufgebaut und eigene Sensoren entwickelt. Auch vor diesem Hintergrund kommen viele Städte auf uns zu und fragen nach einem Gesamtangebot.

Prof. Heuser: Dieser besondere Nutzen ergibt sich schon dadurch, dass die Leuchten dort stehen, wo sich die Menschen aufhalten. Die Stadt nutzt die vorhandene Infrastruktur der Beleuchtung mit Stromzugang, ohne wesentlichen Mehraufwand.

Die Alternative wäre, diese zusätzlichen Funktionen in grauen Kästen, wie man sie von der Telekom gewohnt ist, unterzubringen. Das hieße, zusätzliche Stromleitungen zu legen und diese Kästen alle 50 Meter aufzustellen, um mit dem eingebauten WiFi und den Umweltsensoren eine dichte Abdeckung zu gewährleisten. Aus meiner Sicht würde das dem Stadtbild nicht zuträglich sein.

Das ist dann auch im Sinne des Stadtplaners. Beleuchtung hat schließlich auch etwas mit Ästhetik und Design zu tun – und der Stadtplaner ist viel einfacher für eine attraktive Leuchte zu begeistern, an der nur marginal eine kleine Antenne oder eine Kamera zu erkennen ist, als für einen weiteren grauen Kasten.

Prof. Heuser: Weiteres Potenzial gibt es auf jeden Fall. Wir wissen nicht, was wir wissen könnten, weil die Entwicklungen in diesem Bereich sehr dynamisch sind. Wir haben den DIN SPEC 91347 entwickelt, der sich auf die integrierte multifunktionale Straßenleuchte, den sogenannten imHLa (integrated multifunctional Humble Lamppost) bezieht.

Der Begriff „Humble“ steht für den unscheinbaren Straßenmast, der jetzt zum digitalen Hub wird. Er wird zur „integrated multifunctional hub“, weil er viele zusätzliche Funktionen beinhaltet. Wir haben uns im Standard 14 verschiedene Funktionen überlegt, eine davon war ein Drohnenlandeplatz. Vor zwei Jahren war das noch Utopie. Auf der Smart City World Expo in Barcelona 2017 wurde jedoch tatsächlich ein Leuchtenmast mit einem Drohnenlandeplatz gezeigt.

Unsere Idee für diesen Drohnenlandeplatz war: Wenn in der Nähe ein Unfall passiert und eine Drohne innerhalb von ein oder zwei Minuten dorthin fliegt, kann sie ein Lagebild an die ausrückenden Einsatzfahrzeuge weiterleiten, um eine schnellstmögliche Erstversorgung zu gewährleisten. Perspektivisch kann man erwarten, dass es solche Drohnen in der Stadt geben wird. Das könnte in ein paar Jahren eine wichtige Anwendung werden und man könnte diese Drohnen dann auch für andere Dinge verwenden, z.B. für die Auslieferung von Medikamenten.

Das zweite große Thema nennt die Automobilbranche „v-to-x“, also „vehicle to infrastucture“-Kommunikation. Das bedeutet, dass die Leuchte direkt und unmittelbar mit den Fahrzeugen „spricht“. Das wird dazu benutzt werden, um das autonome Fahren zu unterstützen. Die Autos erhalten von der Leuchte auf direktem Weg Zusatzinformationen über mögliche Gefahrenherde – wie z. B. die Info über ein vorbeilaufendes Kind. Hier sind sehr kurze Antwortzeiten nötig, damit das Fahrzeug schnell reagieren kann. Das wird die nächste Welle an Anwendungen sein.

Was brauchen diese Fahrzeuge an Information, damit sie sich im normalen Straßenverkehr sicher bewegen können? Die autonomen Fahrzeuge können ja nur soweit „schauen“, wie ihre eigenen Sensoren sehen. Wenn die autonomen Fahrzeuge mit 30 bis 50 km/h unterwegs sind und das Blickfeld diese Gefahrenherde nicht abdeckt, sind sie auf zusätzliche Informationen angewiesen.

Die optimal positionierten Leuchten können die Daten aufnehmen und z.B. die Nachricht eines möglichen Gefahrenpotenzials an die Fahrzeuge schicken, die „v-to-x“ beherrschen. Solche Szenarien sind bereits jetzt angedacht, jedoch noch nicht implementiert. In den nächsten 5 Jahren wird das in die ersten Städte kommen. Spätestens, wenn autonome Fahrzeuge in einer Stadt gängig werden, wird es ein Muss. Da eine Straßenleuchte bspw. alle 50 Meter und auch im kleinsten Ort steht, ist sie hierfür ideal geeignet.

Die Infrastruktur „Beleuchtung“ bildet ein Rückgrat des digitalen Wandels
Derzeit wird vielerorts an der intelligenten Vernetzung von städtischen Infrastrukturen, virtuellen Ämtern und flexibler Energieversorgung im Kontext einer Smart City gearbeitet. Dabei sind Städte und Kommunen gefordert, neue vernetzte Infrastrukturelemente zu schaffen und bestehende zu digitalisieren.

Ein mehr als geeigneter Startpunkt für die Schaffung einer smarten städtischen Infrastruktur stellt die Außenbeleuchtung dar. Straßenleuchten sind im urbanen öffentlichen Raum allgegenwärtig. Ihre feinmaschige Verteilung an Straßen, Plätzen und Wegen bildet ein dichtes Netz an Knotenpunkten, die neben der Beleuchtung selbst vielfältige zusätzliche Funktionen und smarte Dienste aufnehmen können.

Vom einfachen Lichtmast zum multifunktionalen Datensammelpunkt
Schon heute leisten multifunktionale Straßenleuchten als öffentliche WLAN-Hotspots, E-Ladestationen, Anlaufstellen mit Sicherheits- und Notruffunktionen oder Verkehrsdatenmesser einen wesentlichen Beitrag für mehr Effizienz, Sicherheit und Wohlfühlatmosphäre in der Stadt. Zukünftig ist zu erwarten, dass vernetzte Leuchten weitere innovative Anwendungen und smarte Services ermöglichen und so den Wandel zur „Smart City“ maßgeblich begleiten.