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Smart City Konzepte mit 5G Mit 5G wird die Smart City zur Realität

Effizienter, nachhaltiger, fortschrittlicher – so soll die Stadt der Zukunft – die Smart City – sein. Ein wichtiger Baustein für eine solche moderne vernetzte Stadt ist flächendeckend zuverlässiges und schnelles Internet. Dabei ist der neue Mobilfunkstandard 5G ein entscheidender Faktor. Mit dessen Hilfe werden einzelne Bereiche einer vernetzten Stadt effizienter organisiert, zum Beispiel:

  • Umweltschutz
  • Mobilität und Verkehrswesen
  • Verwaltung
  • Energiemanagement

Umweltschutz – Geringerer CO2-Ausstoß und Energie­verbrauch

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Mobilität und Verkehrs­wesen – Smarte Park­lösungen, autonomes Fahren

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Energiemanagement – Strom sparen durch smarte Infra­strukturen

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Verwaltung – Effektive Organisation durch Digitalisierung

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In Stadtentwicklungen lässt sich schon heute der Trend zur Digitalisierung erkennen. Vernetzte Abläufe und intelligente Lösungen in der Infrastruktur gewinnen zunehmend an Bedeutung. Der Mobilfunkstandard 5Gsetzt in diesen Bereichen aber noch einmal ganz neue Maßstäbe.

Was ist eine Smart City? Verknüpfung intelligenter, technologischer Lösungen

Eine Smart City ist die Verknüpfung intelligenter, technologischer Lösungen in verschiedenen Bereichen der Stadtinfrastruktur. Ziel ist es, die Lebensqualität der Bewohner zu verbessern. Gleichzeitig schont die intelligente Stadt die Umwelt und stärkt die Nachhaltigkeit. Technologien und Innovationen aus verschiedenen Bereichen schaffen Effizienz und Fortschritt.

Anwendungsszenarien von 5G In diesen Bereichen spielt 5G eine wichtige Rolle für die Smart City

  • Smarte Parklösungen: Durch Sensoren werden freie Parkplätze via App angezeigt
  • Smarte Straßenlaternen: Intelligente Straßenbeleuchtung schaltet sich nur ein, wenn sie benötigt wird
  • Smarte Abfallcontainer: Überquellende Mülleimer gehören in der digitalen Stadt der Vergangenheit an
  • Stabilität der Netze: 5G sorgt flächendeckend für einen stabilen Internetempfang
  • Smarte Verkehrslösungen und autonomes Fahren: Staus können durch smarte Verkehrslösungen und autonomes Fahren vermieden werden
  • Smarte Energieversorgung: Mit Smart-Home-Lösungen und einer intelligenten Infrastruktur wird Energie gespart

Smarte Parklösungen – Durch Sensoren werden freie Parkplätze via App angezeigt

Sie sind in einer Großstadt auf der Suche nach einem Parkplatz? Kein leichtes Unterfangen, denn oft sind nur einzelne Stellplätze frei und zudem sehr schwierig zu finden. In einer Smart City helfen Sensoren bei der Parkplatzsuche. Diese übermitteln an eine App, wo sich freie Plätze befinden. Der 5G-Mobilfunkstandard stellt dabei sicher, dass die Parkdaten in Echtzeit übertragen werden. Sie brauchen dann nur einen passenden Parkplatz auszuwählen, zu reservieren und bezahlen diesen vorab über Ihr Smartphone. Ihr Termin dauert länger oder Sie wollen noch in ein weiteres Geschäft zum Shoppen? Kein Problem: Sie verlängern Ihr Parkticket bequem mithilfe der App! Wenn Sie den Parkplatz doch kürzer als geplant benötigen, bekommen Sie Ihr Geld anteilig wieder zurück. Mit diesen smarten Parklösungen sparen Sie Zeit sowie Geld und schonen zudem noch die Umwelt.

Smarte Straßenlaternen – Intelligente Straßenbeleuchtung richtet ihre Helligkeit nach der Anzahl der Fahrzeuge und Fußgänger aus

Smarte Straßenlaternen sind besonders energieeffizient, denn sie leuchten nur dann, wenn Beleuchtung erforderlich ist: Sind weder Menschen noch Fahrzeuge unterwegs, bleiben sie dunkel. Aber smarte Straßenbeleuchtung in der Smart City kann noch viel mehr: Durch integrierte Sensoren hilft sie, den Verkehrsfluss zu messen, und verbessert so die Qualität von Navigationssystemen. Denn wenn Laternen zum Beispiel Staus melden, werden die Prognosen, wann Zielpunkte erreicht werden, viel genauer. Auch können die Autofahrer so über ihre Navigationssysteme zu Ausweichrouten geleitet werden. Außerdem übernehmen smarte Straßenlaternen die Funktionen eines WLAN-Hotspots und einer Ladestation für E-Bikes sowie E-Scooter und können weiterhin Schadstoffemissionen messen. Der neue Mobilfunkstandard 5G stellt dabei die schnelle Datenübertragung sicher, so dass die benötigten Informationen in Echtzeit zwischen den Straßenlaternen ausgetauscht werden können.

Smarte Abfallcontainer – Überquellende Mülleimer gehören in der Smart City der Vergangenheit an

Bereits heute sind Abfallbehälter Stand der Technik, die ihren Füllstand automatisch mittels Füllstandssensoren melden. Der nächste Schritt ist ein intelligenter Abfalleimer, der den Müll selbstständig trennt. Sensoren und künstliche Intelligenz lassen den smarten Abfallbehälter der Zukunft erkennen, was in ihn eingeworfen wird. So kann der Abfall automatisch in ein Fächersystem zur Mülltrennung einsortiert werden. Durch 5G werden also künftig nicht nur unnötige Fahrten zu leeren Abfallbehältern und damit CO2-Emissionen vermieden. Es wird darüber hinaus eine automatisierte Mülltrennung ermöglicht, was die Abfallentsorgung viel effizienter und umweltfreundlicher macht.

  • Sensor erkennt eingeworfenen Abfall
  • Intelligente Mülltrennung (in Fächersystem)
  • Leerung bei maximalem Füllstand
  • Abholung mit bereits getrenntem Müll
  • Automatische Information an Betreiber, wenn Behälter defekt

Smarte Energieversorgung – Mit einer intelligenten Infrastruktur wird Energie gespart

Immer mehr Menschen ziehen in die Großstädte – und das lässt dort den Energieverbrauch deutlich ansteigen. Unterstützt durch 5G gibt es jedoch verschiedene Lösungen, um die Smart City möglichst energieeffizient zu gestalten:

  • Gemeinschaftliche Stromerzeugung
    Photovoltaikanlagen auf jedem Dach speisen Strom in das Stadtnetz ein. So hilft jeder Einzelne dabei, die Stadt mit Energie zu versorgen. Damit der Strom auch genau dorthin gelangt, wo er benötigt wird, müssen Informationen wie Verbrauch und Wetterprognosen in Echtzeit weitergegeben werden. Das ist mithilfe eines 5G-gestützten Mobilfunknetzes möglich.
  • Smarte Gebäude
    Ihr Bürogebäude kennt Sie genau. Mikrochips und Sensoren speichern Ihr Nutzerverhalten und passen Heizung, Licht und viele weitere Faktoren an Ihre Bedürfnisse an. Das spart Strom.
  • Intelligente Infrastruktur
    Im Smart Grid, dem intelligenten Stromnetz, fließt nicht nur Strom, es werden auch Daten übertragen. Große Speicher nehmen überschüssigen Strom auf, der vor allem von erneuerbaren Energien stammt. Intelligente Stromzähler signalisieren den Speichereinheiten, wann sie wie viel Strom benötigen. 5G hilft dabei, Daten zu erfassen und augenblicklich weiterzuleiten.

Stabilität der Netze – 5G sorgt für einen stabilen Internetempfang

Durch die hohe Datenrate des Mobilfunkstandards steht mehr Bandbreite zur Verfügung. Darüber hinaus sorgen viele Kleinzellen dafür, dass großflächig eine stabile Internetnutzung möglich ist. Diese Kleinzellen oder Small Cells werden überall platziert, wo viele Nutzer auf das Internet zugreifen, also zum Beispiel in Fußballstadien oder Konzerthallen. Sie helfen dabei, das Mobilfunknetz zu verdichten, und sorgen auch bei hoher Nutzerdichte für einen stabilen Empfang. So werden Städte noch effizienter mit schnellem Internet versorgt.

Smarte Verkehrslösungen und autonomes Fahren – Staus können durch smarte Verkehrslösungen und autonomes Fahren vermieden werden

Autonomes Fahren im Allgemeinen ist ein entscheidender Faktor für Verkehrslösungen in der vernetzten Stadt. Die meisten Unfälle werden durch menschliches Versagen verursacht – durch autonome Fahrzeuge können Fahrfehler in Zukunft verhindert werden. Doch nicht nur selbstfahrende Autos sind ein wichtiger Bestandteil der Smart City. Alle Fahrzeuge kommunizieren untereinander und mit der Verkehrsinfrastruktur zum Beispiel mit Ampeln oder Straßenschildern. So entsteht ein intelligentes und sich in weiten Teilen selbststeuerndes Verkehrsnetz auf den Straßen der Smart City ohne Staus und Unfälle.

Autonomes Fahren profitiert stark von 5G

Das autonome Fahren ist aktuell der Bereich in der Automobilbranche, an dem mit Hochdruck gearbeitet wird. Assistenzsysteme und Einparkhilfen geben bereits einen Einblick, wie das Autofahren der Zukunft aussehen wird. Die Start-Stopp-Automatik wird ebenfalls weiterentwickelt: In Staus werden Sie sich in Zukunft zurücklehnen, während Ihr Auto das Anfahren und Abbremsen für Sie übernimmt.

5G treibt die Weiterentwicklung des autonomen Fahrens zusätzlich an und bietet sogar komplett neue Möglichkeiten, da durch den neuen Mobilfunkstandard schnelle Kommunikationslösungen zur Verfügung stehen. Die geringe Latenzzeit und die hohen Datenübertragungsraten des 5G-Mobilfunkstandards sind wichtige Voraussetzungen für das automatisierte Fahren. Mit 5G werden Informationen in Sekundenbruchteilen verarbeitet und große Datenmengen innerhalb weniger Augenblicke heruntergeladen. So erhalten Fahrzeuge ständig Informationen über unvorhergesehene Ereignisse, die den Straßenverkehr stören können, zum Beispiel: Staus, Glatteis, Regen. Sie können dann den Fahrstil an die jeweilige Situation anpassen oder Staus und Gefahrenquellen umfahren.

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Häufig gestellte Fragen zur Smart City

Welche Smart Citys gibt es bereits?

Es gibt viele Städte auf der Welt, in denen smarte Technologien schon heute zum Alltag gehören. Eine Vorreiterin in diesem Bereich ist die Stadt Barcelona. Straßenlaternen leuchten dort zum Beispiel nur dann, wenn ein Fußgänger vorübergeht. Intelligente Müllbehälter kontrollieren selbstständig ihren Füllstand und informieren die Stadtverwaltung, wenn sie geleert werden müssen.

Auch in Deutschland gibt es immer mehr Initiativen für die Umsetzung von Smart City Technologien. Der Fokus liegt auf den Bereichen Mobilität, Umwelt, Energie und Verwaltung. Laut Smart City Index, der vom Digitalverband Bitkom veröffentlicht wird, ist Hamburg die smarteste Stadt Deutschlands. Der Einsatz von Elektrobussen, die Bereitstellung von Elektrofahrrädern und die Förderung von Carsharing-Projekten helfen dabei, die CO2-Belastung in der Stadt zu senken.

Die Telekom nutzt für die Vernetzung in Städten NarrowBand IoT. Dieser Funkstandard ist ideal, um immer wieder kleine Datenmengen zu verschicken. Die eingesetzten Sensoren sind sehr robust und verbrauchen wenig Energie. Bis zu acht Jahre halten ihre Batterien, bevor sie ausgetauscht werden müssen. Das hält den Wartungsaufwand gering. In Hamburg beispielsweise nutzt die Telekom diese Technologie für das smarte Parken.

Wie entwickeln sich Städte zu Smart Citys?

Damit eine Stadt zur Smart City wird, ist eine intensive Datenerhebung unerlässlich. Deshalb müssen Sensoren, Kameras und andere Hilfsmittel installiert werden, bevor smarte Technologien zum Einsatz kommen. In vielen Städten rüsten Bauplaner entsprechende Ressourcen nach. So machen sie das Leben der Bewohner angenehmer und gestalten diese Städte ebenso energieeffizient wie nachhaltig. Andere Städte, wie die Planstadt Songdo in Südkorea, wurden bereits vor dem Bau als Smart City konzipiert. Dort wurden schon während der Bauphase smarte Technologien implementiert.

Wie verbessern smarte Lösungen der Telekom die Luftqualität?

Viele Großstädte haben ein Problem mit Luftverschmutzung. Auch hier setzen die 5G-Lösungen der Telekom an. Ein entscheidender Faktor ist ein intelligentes Verkehrsmanagement. Durch smarte Parklösungen finden Autofahrer schneller einen freien Parkplatz und müssen nicht lange umherfahren und suchen. Die Telekom unterstützt viele Städte mit ihrer Park-and-Joy-App. Diese führt den Fahrer direkt zum nächsten freien Parkplatz.

Gemeinsam mit der Digitalstadt Darmstadt hat die Telekom zudem das erste digitale Messnetz für Luftschadstoffe eingerichtet. Mit dessen Hilfe wird die Schadstoffbelastung in der Luft genau gemessen und entsprechende Maßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität können eingeleitet werden. 2019 hat die Telekom in Darmstadt außerdem ihren ersten Smart City Tree gepflanzt. Mit ihm soll die Feinstaubbelastung in der Umgebung gesenkt werden.

Was ist ein Smart City Tree?

Ein Smart City Tree ist kein Baum im herkömmlichen Sinne. Es handelt sich dabei um eine etwa vier Meter hohe Konstruktion, deren Oberflächen mit Moos bedeckt sind. Der smarte Baum reinigt damit die Umgebungsluft auf natürliche Weise. Integrierte Ventilatoren verstärken diesen Prozess, indem sie die Luftzirkulation erhöhen. Ein intelligenter Baum reduziert die Feinstaubbelastung in seiner Umgebung deutlich. Die Anlage versorgt sich über Solarzellen selbst mit Strom, nur die Wassertanks müssen regelmäßig nachgefüllt werden.

Smart City Trees dienen als Rückzugsort für Stadtbewohner. Hier können sie sich vom Stadtleben ausklinken und die frische Luft genießen. Die smarten Bäume besitzen Sitzbänke und stellen eine beliebte Anlaufstelle für die Mittagspause dar. Sie können außerdem mit WLAN-Hotspots ausgestattet werden.

Wie nachhaltig ist eine Smart City?

Nachhaltigkeit ist eines der wichtigsten Ziele der Smart City. Eine entscheidende Rolle spielen zum Beispiel regenerative Energien. Durch Solarzellen gewinnen Städte einen großen Teil der benötigten Energie aus der Kraft der Sonne.

Nachhaltigkeit bedeutet auch, dass Ressourcen geschont werden. Die Telekom setzt dies zum Beispiel im Straßenverkehr auf der Brücke des Autobahnkreuzes Köln-Ost der A3 um. Hier wurden zahlreiche Sensoren direkt in die Fahrbahnoberfläche integriert. Sie messen unter anderem Feuchtigkeit, Korrosion und Temperatur der Fahrbahn und können so Hinweise auf Beschädigungen am Belag geben, bevor diese entstehen. Die Brücke kann genau überwacht werden, ohne den Verkehr zu beeinträchtigen. Auch in Städten können entsprechende Sensoren dafür sorgen, dass Straßenschäden frühzeitig erkannt und beseitigt werden.