15. März 2024
Stadt Paderborn ist eine von 73 Kommunen für Smart City Anwendungen
Die Stadt Paderborn hat sich im Rahmen des Bundesförderprojektes „Modellprojekte Smart City (MPSC)“ auf den Weg gemacht, eine technologische Basis (Infrastruktur) für zahlreiche digitale Anwendungen im Kontext einer Smart City zu schaffen.
Als eine von insgesamt 73 Kommunen, die Teil dieses Förderprojektes sind, werden in den nächsten Jahren Smart City Anwendungen mit unterschiedlichen Schwerpunkten umgesetzt. Eine zentrale Vorgabe ist dabei, dass alle Lösungen als Open Source umgesetzt werden, was eine Implementierung dieser Anwendungen in weiteren Kommunen ermöglicht. Gleichzeitig hat die Stadt Paderborn die Möglichkeit, Anwendungsfälle aus anderen Modellkommunen zu übernehmen.
Fokus auf Stadtentwicklung
Der Schwerpunkt des „Modellvorhabens Smart City“ in Paderborn liegt auf dem Aufbau einer digitalen Infrastruktur. Dazu gehört unter anderem eine Urbane Datenplattform, die städtische Daten zentral zusammenführt, speichert und für Anwendungen bereitstellt. Neben der Urbanen Datenplattform (UDP) werden separate Plattformen für Energiedaten und Verkehrsthemen aufgebaut. Darüber hinaus werden ein City Information Model (CIM) und ein Digitaler Zwilling als Infrastruktur entwickelt, wobei der fachliche Fokus zunächst auf der Stadtentwicklung liegt.
Durch den Aufbau dieser Infrastruktur soll die Stadt Paderborn langfristig in die Lage versetzt werden, innovative und maßgeschneiderte Lösungen zur Unterstützung kommunaler Aufgaben zu generieren. Dies beinhaltet die schnelle Anpassung an Veränderungsprozesse sowie die Möglichkeit, redundant und medienbruchfrei mit Bürgerinnen und Bürgern und anderen Beteiligten zu interagieren.
Entwicklungsgemeinschaft aus Stadtwerken und Städten
Das Projekt gliedert sich in verschiedene Teilbereiche, die unterschiedliche Aspekte der Infrastruktur betrachten und aufeinander aufbauen bzw. sich gegenseitig ergänzen. Die Hauptaufgabe beim Aufbau einer Urbanen Datenplattform (UDP) ist die zentrale Bereitstellung aller relevanten städtischen und externen Daten. Dabei ist es wichtig, den Betrieb der Plattform langfristig zu planen. Dies betrifft alle geförderten Kommunen. Um die Ressourcen zu bündeln, hat das Projekt aktiv eine Entwicklungsgemeinschaft aus Stadtwerken und Städten initiiert, um in den kommenden Jahren gemeinsam einen zentralen Datenraum (UDP) zu entwickeln. Diese Zusammenarbeit bietet viele Vorteile.
Während des Entwicklungsprozesses können Wissen und Fachkompetenz gebündelt werden, was das Risiko von Fachkräftemangel minimiert und den Fachkräftebedarf reduziert. Darüber hinaus werden die Entwicklungskosten sowohl in finanzieller als auch in personeller Hinsicht drastisch reduziert. Die anfallenden Kosten für die Weiterentwicklung der UPD, die Erstellung weiterer Smart-City-Anwendungen sowie der Pflege- und Supportaufwand können im Vergleich zu einer Eigenentwicklung reduziert werden. Darüber hinaus ermöglicht die Nutzung derselben Infrastruktur den Austausch bestehender Anwendungen zwischen den Städten.
Bei der Entwicklung des City Information Models (CIM) und des digitalen Zwillings liegt der Fokus auf der Stadtentwicklung. Das CIM ist eine zentrale Komponente von Smart Cities und stellt die digitale Repräsentation der städtischen Umgebung dar, einschließlich Gebäuden, Straßen und anderen Flächen. Im Gegensatz zu einem typischen 3D-Modell, bei dem es in erster Linie um die Visualisierung der Stadt geht, können im CIM zusätzlich Daten zu den Objekten abgefragt werden, wie z.B. die Nutzung von Gebäuden oder Informationen zu einzelnen Straßen.
Digitaler Zwilling
Der Digitale Zwilling baut auf den Funktionen und Daten des CIM auf und dient als Visualisierungs-, Analyse- und Simulationswerkzeug. Im Rahmen der Stadtentwicklung wird der Digitale Zwilling für verschiedene Zwecke eingesetzt, wie z.B. für die Planung und Entwicklung des städtischen Raums, das Monitoring bereits umgesetzter Maßnahmen und die Überprüfung der Zielerreichung von Maßnahmen.
Um die Komplexität des Themas handhabbar zu machen, hat sich das Projekt für einige konkrete Anwendungsfälle entschieden, um die Struktur des digitalen Zwillings zu entwickeln und zu testen. Die Anwendungsfälle adressieren verschiedene Ebenen des Digitalen Zwillings. So werden die Analysen mit den Anwendungsfällen „Stadtklimamonitoring“ und „Bevölkerungsentwicklung“ behandelt. Im Rahmen des Anwendungsfalls „Stadtklimamonitoring“ wird z.B. ein digitales Werkzeug entwickelt, um stadtklimatische Aspekte wie städtische Wärmeinseln, Vegetationsqualität und Kaltluftentstehungsgebiete mit Hilfe von Satellitendaten und deutschlandweit verfügbaren Geodaten zu analysieren. Darüber hinaus werden im weiteren Anwendungsfall die daraus gewonnenen Erkenntnisse genutzt, um den Anwendungsfall von der Analyse- auf die Simulationsebene zu erweitern. Hierzu wird in Kooperation mit dem Fraunhofer Institut für Bauphysik deren Stadtklimasimulationstool „PALM4U“ in den Paderborner Digitalen Zwilling integriert.
Energie, Wärmewende, Klima und Mobilität
Das Thema Energie, Wärmewende und Klima spielt im Kontext einer Smart City eine zentrale Rolle und wird von der Westfalen Weser Netz GmbH bearbeitet. Hauptziel ist der Aufbau einer Energiedatenplattform als Basis für die Umsetzung von energie- und stadtentwicklungsorientierten Anwendungsfällen. Der Fokus liegt dabei auf Datenaustauschmechanismen, die eine reibungslose Kommunikation zwischen der Urbanen Datenplattform (UDP) und der Energiedatenplattform gewährleisten. Die Infrastruktur wird auch durch im Projekt entwickelte Anwendungsfälle wie „Potenziale erneuerbarer Energien“ oder „Energiestandards“ getestet.
Im Smart City Kontext ist auch das Thema Mobilität von grundlegender Bedeutung und wird im Projekt intensiv behandelt. Ziel ist es, alle Verkehrsdaten der Stadt, einschließlich Beschilderung, Markierungen und Ampelschaltungen, auf einer transparenten und öffentlich zugänglichen Verkehrsdatenplattform zu konsolidieren. Diese Plattform soll die Stadt- und Verkehrsplanung unterstützen und langfristig zur Entwicklung innovativer Mobilitätsdienste beitragen. Die Daten werden über offene Schnittstellen auf der Plattform bereitgestellt, wobei die Verwendung standardisierter und offener Schnittstellen für einen effektiven Datenaustausch von entscheidender Bedeutung ist.
Smart City Vision kontinuierlich vorantreiben
Insgesamt zeigen die Arbeiten in Paderborn, dass die Fokussierung auf die Infrastruktur und nicht auf die schnelle Entwicklung einzelner Anwendungen eine langfristige und nachhaltige Ausrichtung ermöglicht, auch wenn kurzfristig keine großen Anwendungen präsentiert werden können. Dieser Ansatz legt den Grundstein für zukünftige Entwicklungen und Innovationen in Richtung Smart City. Wichtig ist, dass am Ende des Projektes ein erster Ansatz und kein fertiges Smart City Ökosystem steht. Die Weiterentwicklung und Anpassung an sich verändernde Anforderungen und Technologien sind essenziell, um die Smart City Vision kontinuierlich voranzutreiben und den Bedürfnissen der Bürgerinnen und Bürger gerecht zu werden.
Dabei wird die Open Source Vorgabe der Förderung eine wichtige Rolle für die Verstetigung spielen, da ein interkommunaler Austausch von digitalen Werkzeugen ermöglicht wird. Da dies jedoch auch mit mehr Implementierungsaufwand und personellen Ressourcen als bei proprietären Systemen einhergeht, ist eine entsprechende Verstetigungsstrategie notwendig.