Im Internet der Dinge (IoT) sind Technologien miteinander sowie mit dem Internet vernetzt. Mithilfe von Sensoren werden Daten erfasst, analysiert, verknüpft und verfügbar gemacht. Weitgehend automatisiert steuern so digitale Systeme zum Beispiel Wasser-, Abwasser- und Recycling-Prozesse oder die Infrastruktur des öffentlichen Nahverkehrs. Das optimiert den Alltag in Kommunen und Städten und macht ihn nachhaltiger. Lesen Sie in diesem Beitrag, wie Smart Cities und insbesondere Stadtwerke von diesen Anwendungen profitieren.
Was macht eine Smart City smart?
Smart Cities setzen auf zukunftsfähige Informations- und Kommunikationstechnologien, um den sozialen und ökologischen Lebensraum bestmöglich und nachhaltig zu nutzen. Netzbetreiber und Stadtwerke stellen Dienstleistungen bereit, die etwa der Verbesserung der Mobilität oder der Nutzung intelligenter Systeme für die Wasserversorgung dienen.
Sie reagieren so auf regulatorische Vorschriften und den steigenden Kosten- und Service-Druck (z. B. im Messstellenbetrieb).
Außerdem
- stellen sie die Versorgungssicherheit effizient sicher,
- fangen die Folgen des demografischen Wandels auf
- und gestalten die eigene Kommune bzw. Stadt lebenswerter und nachhaltiger.
Auch für aktuelle Herausforderungen halten IoT-Anwendungen vielfältige Lösungen bereit: Zur Eindämmung der Corona-Pandemie kann beispielsweise der CO2-Wert in Grundschulen einfach erfasst und bedarfsgerechtes Lüften ermöglicht werden.
Die Basis für die Umsetzung bilden ein energieeffizientes und sicheres Funknetzwerk, intelligente IoT-Sensoren sowie eine hoch-performante Datenplattform.
Für die sichere Datenübertragung vom Sensor zur IoT-Plattform wurde die Funktechnologie LoRaWAN entwickelt. Ihre Datenübertrag ist kostengünstig und äußerst energieeffizient: Daten werden batteriebetrieben über mehrere Jahre übermittelt.
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Die Vernetzungstechnologie LoRaWAN Technologien wie z. B. Bluetooth, WLAN, LTE, 5G, Ethernet wurden für den Austausch größerer Datenmengen oder für räumlich sehr begrenzte Nahfeld-Anwendungen entwickelt. Die Erfassung von beispielsweise Umweltdaten (Luft- bzw. Wasserqualität, Füllstände von Abfalltonnen, Rauchmelder oder Verkehrs- und Parksituationen) erfordert andere Eigenschaften. Notwendig sind hier eine relative Energieautarkie sowie die Vernetzung weit verteilter Sensorknoten. Die Funktechnologie LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) bietet genau das. Sie zeichnet sich aus durch
Die Netzwerkarchitektur der LoRaWAN-Knoten ist sternförmig. Sie verbinden sich direkt mit den Basisstationen bzw. Gateways und übermitteln ihnen die gesammelten Daten. |
Sensoranwendungen für Stadtwerke: vier praktische Beispiele
Sensoren sind in Smart Cities überall zu finden und sammeln wichtige Daten. Sie gelten sozusagen als Sinnesorgane dieser Städte bzw. Kommunen und messen zum Beispiel die Luftqualität, die Belegung der Parkplätze oder wie voll die Straßen insgesamt sind.
So können Städte der Zukunft ihre Energieeffizienz verbessern, Staus vermeiden oder auch das Energiemanagement intelligenter gestalten.
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In den folgenden vier Beispielen zeigen wir Ihnen, wie Smart Cities von IoT-basierten Lösungen bzw. Sensortechnik profitieren:
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Ladeinfrastruktur für E-Autos und Parkraummanagement
Parksensoren in Kombination mit der richtigen App für das Smartphone bieten einen direkten Zugang zu Ladesäulen für Elektroautos, zeigen den Belegungsstatus aller Ladepunkte samt zugehöriger Parkplätze an und ermöglichen es, direkt einen freien Ladepunkt anzusteuern. Auch können Falschparker über Parkplatz-Sensoren und LoRaWAN gemeldet werden. Gerade für z. B. Feuerwehr-Einfahrten oder Krankenhaus-Zufahrten ist diese Funk- und Sensortechnik interessant.
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Klima und Luftqualität in Innenräumen
Intelligente Sensoren messen die CO2-Konzentration, Temperatur und Luftfeuchtigkeit. So unterstützen sie das bedarfsgerechte und energiesparende Lüften. In Zeiten von Corona ist das regelmäßige Lüften beispielsweise in Schulen unerlässlich: Denn steigt der Anteil ausgeatmeter Luft im Klassenzimmer, sind auch viele Aerosole im Raum. Die Messergebnisse können bequem per App auf mobilen Endgeräten abgerufen werden.
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Umwelt: Überwachung der Wasserqualität & Wasserpegelstände
Um die Wasserqualität zu überwachen, werden Sensoren im Wasserversorgungsnetz eingesetzt. Diese messen sowohl pH-Wert als auch gelösten Sauerstoff und gelöste Ionen. Wenn ein Leck auftritt oder sich die chemische Zusammensetzung des Wassers ändert, werden vordefinierte Regeln angewandt, um bestimmte Aktionen auszulösen. Aber auch Muster der Wasserverschmutzung werden aufgedeckt und die Fernauslesung sowie Dokumentation von Grundwasserpegelständen ist mit IoT-basierten Lösungen problemlos möglich.
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Energiemanagement: Koordination und permanente Überwachung
IoT-Technik führt Mess- und Anlagedaten auf einer zentralen Plattform zusammen, überwacht die Stromnetze und versorgt ganze Quartiere nachhaltig mit Strom und Wärme. Das macht die Kontrolle und Koordination in Echtzeit sowie ein smartes Datenmanagement möglich.
Beispiel Energiemanagement bei MVV: Überwachung von Stromnetzen und die Nutzung des Quartiersenergiemanagementsystems (QEMS)
Innovative Funk-Technologien ermöglichen neue Anwendungsmöglichkeiten zu den bisherigen Anbindungen von Ortsnetzstationen (Smart Grid). Daten Ihres Stromnetzes werden auf einer Datenplattform gebündelt und in Echtzeit ausgewertet. So entstehen Qualitätsvorteile bei gleichzeitiger Kosteneinsparung:
- Permanente Fernauslesung von Stromzählern
- Monitoring von Stromverbräuchen (auch bei Submetering)
- Vermeidung von Prozesskosten durch fehlerhafte Selbstablesung
- Verbrauchsoptimierung für Kunden
- Messung von Trafo-Temperaturen und anderen passiven Netzbauteilen durch Fernablesung
- Frühzeitige Detektion möglicher Problemstellen und die Reduktion von Ausfällen
Auch wird die Versorgung von ganzen Quartieren mit Strom und Wärme durch IoT-Lösungen nachhaltig optimiert. Das sogenannte Quartiersenergiemanagementsystem (QEMS) zeigt die Ist-Situation im Quartier auf, gibt Prognosen über den zukünftigen Verbrauch und koordiniert die Erzeugung. Zudem werden wichtige Statusmeldungen angezeigt.
Im Fokus stehen drei Kernziele:
- Strom- und Wärmeflüsse optimieren: Die Berechnung von Bedarfs- und Verbrauchsprognosen auf Basis digitaler Messwerte flexibilisiert die Erzeugung und optimiert die Vermarktung.
- Schadstoffausstoß verringern: Bedarfsgerechte Energieerzeugung und -vermarktung reduziert den Rohstoffeinsatz und damit auch die Schadstoffemissionen.
- Kosten nachhaltig senken: Die Flexibilisierung des Wärme- und Strommanagements verringert die Erzeugungskosten. Durch den Synergieeffekt werden Investitionsmaßnahmen reduziert. Technische Potentialfelder der Sektorenkopplung können so in einem QEMS gut miteinander verknüpft, gemanagt und optimiert werden.
MVV bietet Komplettpakete an!
Die Angebotspalette des MVV-Geschäftsbereichs Smart Cities für Kommunen, Netzbetreiber und Stadtwerke reicht von intelligent gesteuerten Energienetzen und Mobilitätskonzepten bis hin zu Anwendungen zur Verbesserung von Lebensqualität und Lebensumfeld in der Stadt.
So werden Energie und Wasser nachhaltiger eingesetzt, die Mobilität verbessert und die Umwelt geschont. Davon profitieren Städte, Bürger und die örtliche Wirtschaft gleichermaßen.
Lesen Sie alle Informationen zum MVV IoT-Komplettpaket hier: www.mvv.de/smart-cities/komplettpaket.
Fazit
IoT-Technik unterstützt Kommunen, Netzbetreiber und Stadtwerke dabei, ihre Infrastruktur sowie kommunale Dienstleistungen zu vernetzen, zu verwalten und zukunftsfähig zu gestalten. Vom intelligenten Energiemanagement bis hin zum vernetzten öffentlichen Verkehr und Sicherheitslösungen – sie alle führen zu einer optimierten Nutzung von Ressourcen, zu reduzierten Energiekosten und sicheren, umweltbewussten Städten.
