Wenn wir an eine Laterne denken, stellen wir uns gewöhnlich das ikonische Bild eines leuchtenden Lichts in der Dunkelheit vor. Aber was wäre, wenn man diese Laterne auch zum weisen des Wegs verwenden könnte? Was wäre, wenn sie in der Lage wäre, Notsignale auszusenden oder das Internet der Dinge zu nutzen, um die Umgebung zu überwachen und Sie vor potenziellen Gefahren zu warnen? Intelligente Laternen können all dies und noch viel mehr!

Die intelligente Stadt von morgen erfordert eine Infrastruktur, die ihren Status ständig überwachen und auf Veränderungen in Echtzeit reagieren kann. Dies erfordert Transparenz, Offenheit, Agilität und Skalierbarkeit sowie intelligente Edge-Computing-Funktionen mit leistungsfähiger Vor-Ort-Verarbeitung an allen Stellen des Netzwerks – d.h. in den Straßen. Die Laternen können hier eine entscheidende Rolle spielen.

Es werde Licht

Um ca. 1850 wurde die erste elektrisch betriebene Lichtbogenlampe zur Beleuchtung in Paris und London eingesetzt. Straßenbeleuchtungen sind seither ein elementares Element unserer städtischen Infrastrukturen geworden und sorgen für mehr Sicherheit und Komfort. Gleichzeitig sind sie ein großer Kostentreiber und Energieverbraucher. In Deutschland sind ca. 9 Mio. Straßenleuchten in Betrieb, die ca. 30-50% des kommunalen Stromverbrauches ausmachen. Mehr als ein Drittel sind älter als 20 Jahre und entsprechend ineffizient. Das jährliche Einsparpotential liegt ca. bei 2,7 Mrd. kWh End-Energie (entspricht der Leistung von zwei AKWs) und 1,6 Mio t CO2. Die Einsparpotentiale für Betrieb, Wartung und Instandhaltung kommen noch dazu. Weiterhin werden die Bedenken durch Lichtverschmutzung immer größer. (siehe hierzu auch https://bvsi.org/)

Zeit smart zu werden

Diese Zahlen und Fakten sind mehr als Grund genug, dass sich immer mehr Städte der Erneuerung der Beleuchtungsinfrastruktur widmen. Dabei geht es in der Regel um mehr als nur intelligente Steuerung und Tausch der Leuchtmittel gegen energiesparende LEDs. Die jüngsten technologischen Entwicklungen versprechen, sie in die erste Reihe der Smart City-Initiativen zu bringen.

Lichtmasten haben zwei Eigenschaften, die sie für die Entwicklung von Smart Citys unverzichtbar machen: Sie stehen auf öffentlichem Raum und sie werden mit Strom versorgt. Insbesondere bei der intelligenten Steuerung der Lampen stehen die Straßenbeleuchtungsnetze anders als traditionelle Beleuchtungen ständig unter Strom. Daher gibt es bereits eine große Anzahl von Sensoren und IoT-Geräten, die an den Straßenbeleuchtungsmasten angebracht und von diesen versorgt werden können, wobei jede verfügbare Kommunikation genutzt und die Grundlage für Smart City-Synergien geschaffen wird. Es existieren bereits Lösungen, die zusammen mit den modernen intelligenten Straßenbeleuchtungssystemen eingesetzt werden können, z. B. Ladestationen für Elektrofahrzeuge, intelligentes Parken, Videoüberwachung für die öffentliche Sicherheit, Verkehrsmanagement, Luftqualität- und Temperaturüberwachung oder Lärmmessung.

Aber hier geht noch mehr…

Für ein vollvernetztes Ökosystem einer Smart City steht die Frage der Konnektivität ganz oben auf der Prioritätenliste. In Verbindung mit Glasfasernetzen, 5G und Edge-Cloud Computing werden die Straßenlaterne zu einem zentralen Element der Smart City Infrastruktur und avancieren zum „Smart Pole“. Sie sind nicht nur Licht- und Energielieferanten (Ladesäulen), sondern fungieren auch als Schnittstelle zu anderen Systemen und Sensoren in der Stadt. Die intelligente Steuerung von Straßenlaternen kann die von diesen verschiedenen Quellen gesammelten Daten nutzen und so z.B. den Verkehrsfluss optimieren oder Ressourcen effizienter verwalten.

Die intelligente Straßenlaterne wird zu einem der zentralen Elemente der Zukunft

Verkehrsmanagementsysteme, Busfahrpläne und die Verfügbarkeit von Parkplätzen können auf der Grundlage der in Echtzeit von den Lichtmastsensoren empfangenen Daten miteinander abgeglichen und angepasst werden. Die Effekte sind weniger Parksuchverkehr, weniger Staus und Reduktion der einhergehenden Emissionen. Im Falle eines Unfalls können ein SOS-Knopf und eine intelligente CCTV-Überwachung die rechtzeitige Entsendung aller notwendigen Dienste innerhalb weniger Minuten ermöglichen und so möglicherweise Leben retten. Auf Basis von historischen und Echtzeitdaten können fortlaufend verschiedene automatisierte Regeln auf unterschiedliche Segmente der städtischen Infrastruktur angewendet werden.

Die hohen Verbindungsgeschwindigkeiten und Bereitstellung der der intelligenten Algorithmen werden durch die Verarbeitung vor Ort, also im Lichtmasten selbst ermöglicht. Sie stehen am Rand des Netzwerks – also der Edge.

Smart Poles und Open Access Edge-Cloud

Der Trend zum Edge-Cloud Computing ist im vollen Gange und die ersten großen Telekommunikationsabieter pilotieren bereits ihre ersten Edge-Cloud Standorte. Gleichzeitig steht der Ausblick auf zügige flächendeckende Verfügbarkeit schlecht aufgrund der immensen Investitionskosten. Insbesondere kleinere Städte verlieren somit massiv an Attraktivität als Wirtschaftstandort.

Städte sind mit ihren Lichtmasten jedoch im Besitz einer zentralen Komponente für die Smart City und haben die Chance ihre eigenen städtischen 5G Zugangsnetze mit Echtzeitfähigkeit aufzubauen.

Über die Beschaffungsform als private öffentliche Partnerschaft können Städte sogar ihre eigenen lokalen Betreiber aufbauen ohne selber investieren zu müssen (siehe hierzu BMVI).  Solche als Open Access betriebene Netze sind offen für andere Service Provider, die ihre Dienste lokal zur Verfügung stellen.

Direkte Nutznießer sind zum Beispiel Stadtverwaltungen oder kommunale Dienstleister (Energie, Wasserversorgung), Krankenhäuser und Kliniken, Schulen und Universitäten sowie lokale Industrie.

Fazit – eine Laterne mit großem Potential

Die intelligente Straßenlaterne ist intelligenter Knotenpunkt für verschiedene Dienste, die die intelligente Stadt ausmachen. Sie ist ein wichtiger Faktor, um Städte lebenswerter, effizienter und nachhaltiger zu gestalten. Gleichzeitig für den flächendeckenden offenen Zugang zu Echtzeitanwendungen sorgen.

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