Die Smart City baut man nicht alleine

Die Herausforderungen der Digitalisierung können nur mit partnerschaftlichen Ansätzen gelöst werden, so eine Erkenntnis der aktuellen Stadtwerkestudie 2019 von Ernst & Young und dem BDEW. Deswegen arbeitet die Stadtwerkekooperation KIK-S gemeinsam mit IT-Dienstleistern und Softwareherstellern an Geschäftsmodellen für die Smart City.

Dieser Artikel ist auch in der 50,2 Ausgabe 06/2019 erschienen

Ursprünglich als reine Stadtwerke-Kooperation gestartet, nahm die KIK-S 2018 die Wilken Software Group als neuen Gesellschafter mit an Bord. 2019 folgte eine enge Partnerschaft mit dem Aachener IT-Dienstleister regio iT GmbH, der vor dem Hintergrund der Digitalisierung eigens einen sogenannten „Smart Hub“ mit dem Titel „Energy + Mobility Solutions“ gebildet hat, um die Kunden entlang der gesamten Wertschöpfungskette, von der Planung eines LoRaWAN-Netzes bis zur Implementierung von Mehrwertanwendungen, unterstützen zu können.  Ziel der Zusammenarbeit ist es, ein breites Öko-System aus Unternehmen aufzubauen, um gemeinsam das Themenfeld der Smart City voranzubringen. Der Aufbau solcher „Win-Win-Gemeinschaften“, wie es die Autoren der Stadtwerkestudie genannt haben, ist nicht nur ein Trend, sondern unabdingbar, wenn es darum geht, die Digitalisierung als Chance zu nutzen und die Versorgungswirtschaft auf die nächste Stufe zu heben. Denn viele Sektoren, die früher unabhängig voneinander waren, verschmelzen in der Zukunft. „Aus Sicht der Energiewirtschaft werden die Produkte und Dienstleistungen aus den Geschäftsfeldern dezentrale Stromerzeugung inklusive Stromspeicherung, Smart Metering/digitales Messwesen und Elektromobilität am stärksten zusammenwachsen. (…) Über ein Drittel der Befragten sieht daneben auch ökonomisches Potenzial für Geschäftsfelder, die eine geringere Schnittmenge zum klassischen Leistungsangebot eines Energieversorgers aufweisen. Dies sind vor allem Smart- City- und Smart-Home-/Connected-Home-Ansätze“, so eine der Kernaussagen der Studie.

Die Smart City muss gelernt werden

Die digitale Transformation ist mehr als Industrie 4.0: Sie betrifft die gesamte Wirtschaft und Gesellschaft. Alle Lebensbereiche werden mittels digitaler Technik und unter Einbeziehung aller Bevölkerungsgruppen weiterentwickelt. Die Städte wandeln sich auf diese Weise zu Smart Cities. Ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur intelligenten Stadt ist der Aufbau von Long-Range-Wide-Area-Networks, kurz: LoRaWAN. Die sind kostengünstige Netzwerke, mit denen vielfältige Internet-of-Things-Anwendungen umgesetzt werden können. Mit einem LoRaWAN-Funknetz lassen sich beispielweise Sensordaten oder Energieverbrauchswerte schnell, sicher und strahlungsarm übermitteln sowie Mehrwertdienstleistungen für verschiedene Zielgruppen entwickeln. 

Mit dem SmartCity Lab entstand zunächst ein Testfeld mit dem Ziel, es Stadtwerken zu ermöglichen, die Potenziale einer Technologie wie dem LoRaWAN auszuprobieren. Denn bis jetzt sind diese Themen meist rein technologiegetrieben. Die Herausforderung lautet, die technologischen Ansätze sinnvoll in die Stadtwerke-Prozesse zu integrieren. Denn nur so können Versorger künftig auch als digitaler Infrastruktur-Dienstleister „ihre“ Kommunen bei Umsetzung entsprechender Projekte unterstützen. Die Wilken Software Group brachte in diesem Zusammenhang als neuer Gesellschafter der KIK-S ihr IT-Know-how ein. Gemeinsam mit regio iT und in enger Zusammenarbeit mit den Stadtwerken Lindau, Schifferstadt und Waiblingen sollen nun praxisgerechte Lösungen entwickelt werden, die insbesondere für kleinere und mittlere Stadtwerke handhabbar sind. Denn das Betreiben digitaler Infrastrukturen wird künftig ebenso zur Daseinsvorsorge gehören, wie das von Strom-, Gas- oder Wassernetzen. Stadtwerke sind somit dafür prädestiniert, diese Aufgabe zu übernehmen – egal ob im Auftrag der Kommunen oder mit eigenen Mehrwertangeboten für die Bürgerinnen und Bürger. Gestartet werden kann auch mit eigenen Anwendungsfällen aus dem Kontext der Netzsicherheit.

Durchgängige Prozesse

Ein Schwerpunkt des SmartCity Labs ist die Prozessintegration. Dabei geht es um die Fragen, wie die Daten der LoRa-Sensoren tatsächlich nutzbar gemacht und vor allem, wie daraus weiterführende Geschäftsmodelle generiert werden können. Dazu müssen die Prozesse vom Sensor bis zum Monitoring integriert abgebildet werden, um die Prozesskosten für den Betrieb gering zu halten. Es ist nicht damit getan, einfach einen LoRa-Sensor und ein dazugehöriges Gateway zu installieren. Denn um die übermittelten Datenmengen schlank zu halten, liefern die Sensoren nur einen einfachen Binär-Code, der nicht ohne weiteres in die weiterführenden Systeme übernommen werden kann. Im Rahmen ihrer engen Zusammenarbeit wollen KIK-S und regio iT diese Prozessintegration einfach handhabbar machen. Ein wesentlicher Baustein dabei ist das Energie-Management-System „e2watch“. Durch die Integration des Portals in eine LoRa-Infrastruktur können End-to-End-Lösungen aufgebaut werden, die eine permanente Überwachung und Steuerung intelligenter Infrastrukturen ermöglichen. 

Erste Praxisprojekte für die Smart City

Schon seit drei Jahren beschäftigt sich regio iT mit der Frage, wie das Internet of Things (IoT) mit Front-End Anwendungen wie e2watch zusammengeführt werden können. Was dies in der Praxis bringen kann, hat regio iT 2018 beispielsweise in den Städten Delbrück und Eschweiler gezeigt: Auf dem Weg zur Smart City und im Rahmen der digitalen Modellkommunen in NRW wurde hier ein LoRaWAN-Netz aufgebaut und neben e2watch wurden verschiedene IoT-Sensoren in mehreren Gebäuden verbaut. In Delbrück misst man über das neue IoT-Netz unter anderem den Grundwasserpegel, betreibt Energie-Monitoring und überwacht den Zustand von Abwasserpumpen im Kanalsystem. In Eschweiler stand das Thema „Energiecontrolling“ im Fokus. Im Rahmen des Projekts wurden dort vier Schulen sowie das Rathaus und die Hauptfeuerwache mit der LoRa-Technologie an e2watch angebunden. Neben dem Zweck, Energie und damit Kosten einzusparen, werden mit der Sensorik aber auch die Luftqualität in den Klassenräumen überwacht oder kontrolliert, ob nach Schulschluss Türen und Fenster geschlossen sind. Nach dem Erfolg dieses Pilotprojektes soll das LoRaWAN in Eschweiler nun in rund 50 weiteren Objekten ausgerollt werden. Darüber hinaus stehen ähnliche „SmartSchool“-Projekte in der StädteRegion Aachen oder Würselen an. All diese Praxiserfahrungen bringt regio iT nun in die neue Kooperation mit KIK-S ein. 

Mit e2watch den Überblick in der Smart City behalten
Mit e2watch die Verbrauchsdaten sammeln und transparent aufbereiten

Zudem wird das SmartCity Lab weiter ausgebaut, etwa um das Thema Parkraumbewirtschaftung. Dazu wurden sowohl bei Wilken als auch bei regio iT entsprechende Parksensoren installiert, um so Praxiserfahrungen zu sammeln. Diese können beispielsweise auch für die Überwachung von Rettungs- und Fluchtwegen eingesetzt werden, die Alarm schlagen, wenn diese zugeparkt werden – ein Anwendungsfall, der von regio iT ebenfalls schon in der Praxis umgesetzt wurde.

Sensible Infrastrukturen sichern

Gerade im Objektschutz könnte sich das LoRaWAN als ideales Werkzeug erweisen. Denn die Kommunikation zwischen Sensor und Server erfolgt über eine End-to-End-Verschlüsselung. Damit lassen sich zuverlässige Lösungen zur Sicherung sensibler Infrastrukturen aufbauen, die auch bisherige Schwachpunkte, wie etwa die Sicherung von Trafostationen, einschließt. Die lückenlose Überwachung solcher Einrichtungen etwa mithilfe von Türsensoren, die jeden unbefugten Zugriff sofort melden, ließe sich auf diese Weise einfach und vor allem kostengünstig umsetzen. Ein solcher Anwendungsfall lässt sich auch einfach auf den allgemeinen Gebäudeschutz übertragen. Und obwohl dieses Thema große Potenziale für neue Geschäftsmodelle bietet, beschäftigt sich derzeit kaum ein Versorgungsunternehmen damit: Von den 100 in der Stadtwerkestudie befragten Unternehmen ist bisher keins auf diesem Gebiet aktiv geworden, nicht einmal in Form eines Pilotprojekts.

Schnittstelle zur Wohnungswirtschaft

Wie die Stadtwerkestudie 2019 zeigt, betrifft die neue Konvergenz auch die Zusammenarbeit zwischen kommunalen Playern, die bisher selten eng zusammengearbeitet haben. Das sind beispielsweise die Energieversorger und die Wohnungswirtschaft. Die dezentrale Energieversorgung und die Steuerung von dezentralen Erzeugern oder Verbrauchern etwa bei der Elektromobilität sind dabei ein Thema. Ein anderes ist das Submetering. Auch hier bieten Sensornetzwerke ganz neue Chancen. So testet die Stadtwerke-Kooperation KIK-S gemeinsam mit regio iT gerade die Kopplung entsprechender LoRa-Sensoren mit der Wilken-Lösung für die Heiz- und Nebenkostenabrechnung. Dadurch können alle relevanten Verbrauchswerte der abzurechnenden Wohneinheiten effizient eingesammelt und in die Abrechnung einfließen. Ein LoRa-basiertes System ist dabei besonders für den Einsatz im Gebäudebestand geeignet, da es mit geringstem Installationsaufwand auskommt.

Innovationsnetzwerk wird ausgebaut

In einem von der kommunalen IT-Kooperation Stadtwerke moderierten Innovationsnetzwerk soll der kooperative Ansatz jetzt deutlich erweitert werden. Die Idee dahinter ist, dass die neuen Geschäftsmodelle der künftigen Smart Cities regionale Geschäftsmodelle sein werden. Es spricht also nichts dagegen, wenn Stadtwerke hier bei der Entwicklung neuer Ideen eng zusammenarbeiten. Denn am Ende profitieren alle Mitglieder eines solchen Netzwerks und niemand muss das Rad neu erfinden. Aber nicht nur die Chancen, auch die Risiken werden so minimiert: Über Pilotprojekte, an denen sich alle Mitglieder beteiligen, lassen sich einzelne Modelle auf ihre Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit hin validieren. Selbst die Entwicklung von Geräten zusammen mit Industrie und Forschung für spezielle Anwendungsfälle, zu denen es heute am Markt noch keine vernünftigen Lösungen gibt, ist denkbar. Stimmen die Ergebnisse, können die Mitglieder des Innovationsnetzwerks die Lösungen einfach übernehmen.

Titelbild: Die Realschule Patternhof in Eschweiler ist eine der ersten „SmartSchools“ (Foto: FFF Eschweiler)

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