Smart Cities und die Rolle moderner Heiztechniken

Was ist eine Smart City?

Der Begriff Smart City setzt sich aus den beiden Worten Smart und City zusammen, was übersetzt "Schlaue Stadt" heißt. Wichtig bei diesem Begriff ist natürlich nicht das Wort "Stadt" selbst, sondern das betreffende Adjektiv "smart". Eine einheitliche Definition von Smart City gibt es (noch) nicht. Vereinfacht ausgedrückt ist diese eine Stadt, die zuvor sorgfältig geplant und gebaut wurde - und zwar so, dass die digitalen Infrastrukturen intelligent und energetisch in die vorhandenen integriert und Umweltfreundlichkeit, Ressourceneffizienz, Sicherheit sowie Transparenz gewährleistet werden können. Die intelligente Vernetzung soll natürlich dabei helfen, die mit der Urbanisierung einhergehenden Herausforderungen wie Wohnraummangel oder Verkehrschaos zu meistern.    

Merkmale einer smarten City

Wenn von einer "normalen" Stadt die Rede ist, dann sind immer mehrere Aspekte bzw. Handlungsfelder zu berücksichtigen. Zu den wichtigsten gehören zweifelsohne die Wirtschaft, die Politik mit der dazugehörigen Verwaltung, die Stadtbevölkerung selbst und die (nachhaltige) Entwicklung der Mobilität. Geht es um die Gestaltung, Planung und Umsetzung einer smarten City, bedarf es nicht nur der Expertise eines Stadtplaners. Auch Energieversorger, Industrieunternehmen und Stadtwerke müssen miteinbezogen werden.  

Welche Rolle spielen innovative Heiztechniken?

Der Wärmemarkt ist mit 40 Prozent der größte Energieverbraucher der Welt. Bei der Planung und Umsetzung einer smarten City ist es daher nur sinnvoll, das Augenmerk auch auf diesen Bereich zu legen. Im Kern geht es darum, die Energieversorgung einerseits zu stabilisieren und andererseits möglichst effizient sowie umweltfreundlich zu gestalten. Der in diesem Zusammenhang oft erwähnte Begriff lautet  Energiewende. Um diese zu erreichen, sind wiederum bestimmte Maßnahmen notwendig. Eine davon ist die sogenannte Sektorkopplung.  

Sauberes Energiemanagement dank Sektorkopplung

Unter  Sektorkopplung  verstehen Experten die intelligente Zusammenführung der drei Sektoren Elektrizität, Verkehr und Wärmeversorgung, wobei der Sektor Verkehr in einigen Fällen auch separat betrachtet werden kann. Bei der Zusammenführung von Elektrizität und Wärmeerzeugung geht es darum, den Überschussstrom aus Photovoltaikanlagen und/oder Windparks in eine Energieform umzuwandeln, die sich effizienter nutzen lässt. Das kann entweder Wärme (Power to Heat), Gas (Power to Gas) oder Treibstoff (Power to Liquids) sein.     

Bei der Power to Heat-Technologie beispielsweise wird der Überschussstrom zur Wärmeerzeugung genutzt. Die so erzeugte Wärme kann anschließend in Fernwärmenetze eingespeist und zum Heizen genutzt werden. Bei der Power to Gas-Technologie ist das Zielprodukt synthetisches Gas, welches direkt nach der Umwandlung in das Erdgasnetz eingespeist wird. Nicht zuletzt spielt bei der Zusammenführung von Elektrizität und Wärme auch die Kraft-Wärme-Kopplung eine wichtige Rolle. Gemeint ist die Nutzung der bei der Stromproduktion anfallenden Wärme.  

Heizsysteme für eine Smart City

Wie eine Smarte City aussieht, hängt also auch davon ab,  wie wir in Zukunft heizen. Da es für jede Maßnahme ein entsprechendes, optimales Instrument braucht, kommen mehrere Heizsysteme für eine Smart City infrage:

• Für Experten sind Wärmepumpen die vielversprechenden Heizsysteme für die Nutzung von überschüssigen grünen Strom.
  
• Das Grundprinzip der Kraft-Wärme-Kopplung verwenden bereits Blockheizkraftwerke und Brennstoffzellen-Heizungen. Dabei erzielen sie Wirkungsgrade von bis zu 95 Prozent.
  
• Speichersysteme nehmen eine zunehmend wichtigere Rolle beim Erreichen der Energiewende ein. Hervorgehoben seien an dieser Stelle vor allem die  Stromspeicher, deren Kauf sogar staatlich gefördert wird.
  
• Auch das  Heizen mit Serverabwärme  könnte eine Rolle in einer zunehmend digitalen Smarten Stadt spielen.
• Nicht zuletzt darf die intelligente Steuerung und Regelung der Heizungsanlage nicht fehlen.  

Wie sehen Smart Cities in der Praxis aus?

In einer smarten City sorgen hoch entwickelte Hard- und Software für eine permanente Kommunikation zwischen allen Akteuren. So können Sensoren an Bäumen den Wasserbedarf melden, um ein Übergießen von Anfang an zu verhindern. Für Städte mit schmalen Straßen oder dicht bewohnten Innenstädten sind Apps hilfreich, die ihre Bewohner zeitnah über die Ankunft der Müllabfuhr informieren. Die Straßen werden auf diese Weise nur noch für eine sehr kurze Zeitspanne zugestellt. Ebenso denkbar sind Systeme zur Verbesserung des Verkehrsflusses und der Reduktion von Staus und Emissionen, indem ein reger Informationsaustausch untereinander stattfindet. Nicht zuletzt sind die Bewohner die Leitfiguren einer smarten City, die die Share-Angebote aktiv nutzen, um ans Ziel zu kommen und regenerative Energien mit einem  Home Energy Management System  optimale verteilen.  

Smart Home als Teil einer Smart City

Wie eine Smart City im Kleinformat aussehen könnte, lässt sich anhand von Smart Home erahnen. In einem solchen Zuhause sorgen Sensoren und Aktoren für das Ein- und Ausschalten der Lichter, die Aktivierung des Alarms oder für das rechtzeitige Hoch-und Runterfahren der Heizkörper. Alle Endgeräte lassen sich über Apps und somit über das Smartphone steuern. Wie das Ganze technisch abläuft, erklärt der Beitrag zu  Smart Home  ausführlich. Und welche Rolle ein intelligentes Stromnetz in einer smarten City einnehmen könnte, lesen Sie im Beitrag "Smart Grid".