Der Müllcontainer, der selbsttätig seine Leerung anfordert, oder die Feuerwehreinfahrt am Altenheim, die Falschparker meldet – aus dem Internet der Dinge kann die Kommune unmittelbaren Nutzen ziehen. Für den Aufbau entsprechender Maschinennetze gibt es praktikable Lösungen.
Für Städte und Gemeinden bietet die Vernetzung mit dem „Internet der Dinge“ die große Chance, konkreten Herausforderungen vor Ort mit passgenauen Lösungen zu begegnen. „IoT“, klassisch oft als „Maschinenkommunikation“ oder „M2M-Kommunikation“ (M2M: machine to machine) bezeichnet, ermöglicht einen automatisierten Austausch von Informationen zwischen Geräten untereinander oder zwischen Gerät und Zentrale. Aktuell sind weltweit rund 27 Milliarden Geräte vernetzt. Bis 2030 sollen es 125 Milliarden sein.
In Deutschland hat das Thema „IoT“ zwar in den letzten zwei Jahren Fahrt aufgenommen, das europäische Ausland, etwa die Schweiz, die Niederlande und Frankreich, sind indes schon einen Schritt weiter. Hier wurden bisher schon Hunderttausende Geräte vernetzt – von der Wasseruhr bis zur Mausefalle. In Deutschland sind mittlerweile zahlreiche IoT-Projekte aus dem Pilotstatus herausgewachsen und haben sich zu Eckpfeilern lokaler Infrastruktur entwickelt.
Vor allem die Vernetzung vieler „unsichtbarer“ Geräte schreitet rasant voran und eröffnet ein enormes Potenzial für Kosteneffizienz und Mehrwertdienstleistungen in der „smarten“ Stadt. Beispiele sind die Fernauslesung von Wasserzählern in Schächten, die Überwachung von Infrastruktur oder die Meldung freier Parkplätze an entsprechende mobile Anwendungen, um den Parksuchverkehr zu minimieren.
Hochwasserprävention durch ein engmaschiges Pegelmessungsnetz
IoT bedeutet auch: Ein Müllcontainer meldet mittels vernetztem Sensor den Füllstand, bei dem sich die Leerung lohnt. Erst jetzt wird er für die nächste Sammeltour eingeplant. Ein solches bedarfsorientiertes Vorgehen vermeidet Kosten durch unnötige „Leerfahrten“ und trägt dazu bei, die Abgasemissionen des Fuhrparks zu reduzieren. Die Hochwasserprävention durch ein engmaschiges Pegelmessungsnetz, eine Online-Information über die aktuelle Länge der Warteschlangen vor dem örtlichen Wertstoffhof oder die rasche Identifikation von Falschparkern an E-Ladesäulen oder in Feuerwehreinfahrten sind weitere nützliche Anwendungen der „Maschinenkommunikation“.
Analog zu klassischen Versorgungsinfrastrukturen wie Energie-, Wasser- oder Verkehrsnetzen dient ein IoT-Netz also der Weiterentwicklung der Stadt – damit sie ihrer Funktion als Wirtschafts- und Lebensraum der Bürger auch in Zukunft gerecht wird.
Für die Maschinenkommunikation ist ein digitales Funknetz auf Basis von „LoRaWAN“ (Long Range Wide Area Network) die ideale Vernetzungsinfrastruktur. Ein solches Netz gleicht die Schwächen herkömmlicher Funkstandards aus: Es bietet eine hohe Reichweite und die Funkwellen dringen bis tief in Keller oder Schächte. Zudem ermöglicht die Energieeffizienz den autarken Betrieb von IoT-Geräten über viele Jahre hinweg. „LoRaWAN“ garantiert darüber hinaus eine sichere bidirektionale Kommunikation und ist besonders kosteneffizient, was selbst Nischenanwendungen wirtschaftlich attraktiv macht.
Neben progressiven Kommunen sind besonders Stadtwerke Treiber des Themas in Deutschland. Denn sie sehen es als ihre Kernkompetenz, Versorgungsinfrastruktur bereitzustellen. Es zeichnen sich zwei Haupttrends ab: Zum einen nutzen die Stadtwerke IoT für eigene Anwendungen, mit denen betriebliche Prozesse optimiert werden, zum anderen bieten sie Kommunen Dienstleistungen an, die den Bau der „smarten“ Stadt ermöglichen.
Für Städte und Gemeinden sind wegen der oft sehr lokalspezifischen Herausforderungen und Anforderungen beim IoT-Netzaufbau die Stadtwerke ideale Partner, um passende Lösungsangebote vor Ort zu bieten. Zumal die kommunalen Versorger selbst auf Dienstleistungen von Spezialisten wie der Thüga Smart Service GmbH zurückgreifen können. Das Unternehmen hat ein modulares, offenes IoT-Baukastensystem entwickelt, auf dessen Basis Stadtwerke, aber auch Kommunen, individuell genau die Anwendungen nutzen können, die lokal benötigt werden. Neben einer weiteren Kostenoptimierung bedeutet das, auch – als nützlichen Nebeneffekt – auf den Wissens- und Erfahrungsschatz zahlreicher anderer Stadtwerke und Kommunen zurückgreifen zu können.
Durch die enorme Anwendungsvielfalt ist bei IoT-Anwendungen die Wirtschaftlichkeitsschwelle schnell erreicht. Teilweise lassen sich die Kosten zum Aufbau und Betrieb eines Maschinennetzes vor Ort bereits durch einen einzigen Anwendungsfall refinanzieren – weil die smarte Lösung etwa die Betriebskosten in dem betreffenden Bereich senken hilft.
Benedikt Altschuh / Daniela Werner
Die Autoren
Benedikt Altschuh und Daniela Werner sind beim IT-Dienstleister Thüga Smart Service in Naila Projektleiter IoT