Smart City zwischen Dystopie und Nachhaltigkeit

Energie Zukunft (2017)

Zum zweiten Mal innerhalb eines Jahrzehnts habe ich mich für den hessischen Klimatechnik-Spezialisten Viessmann mit der „Zukunft des Heizens und Kühlens“ beschäftigt. Den ersten Text (ERM-Medienpreis für nachhaltige Entwicklung 2010) finden Sie hier. Diesmal hat sich der Schwerpunkt geändert, denn die Klimatechnik steht vor einer Revolution. Auch die Infrastruktur des Heizens und Kühlens wird Teil des „Allesnetzes“, wie es durch das Internet der Dinge und die Digitalisierung des Analogen heranwächst. In der „Smart City“, die wir aus Gründen der Ressourceneffizienz benötigen, wird es interaktive Wärmenetze geben, ein Wärmeinternet, in das wir als Produzenten einspeisen und als Konsumenten entnehmen. Über all diesen Szenarien schwebt jedoch die Drohung vom Ende der Privatheit. Dieses Spannungsverhältnis habe ich versucht zu beschreiben.

Essay aus dem Buch:
Jürgen Petermann: Energie Zukunft. Effizienz und erneuerbare Energien im Wärmesektor. Viessmann 2017 (Eigenverlag)

Komfortzone oder Albtraum?

Heizen und Kühlen in den Städten der Zukunft

Technologieunternehmen konstruieren eine neue Welt: das Internet der Dinge. Saubere Energie zu nutzen, zu sparen und zu teilen wird darin so einfach wie nie. Bezahlen werden wir mit unserer Privatsphäre.

Tomoko Matsuka sitzt mit ihren zwei kleinen Kindern daheim am Küchentisch. „Ein Haus ist für mich ein Ort, an dem die Familie zusammen sein und zusammen lachen kann“, sagt die junge Mutter. Ganz offensichtlich ist sie zufrieden und glücklich mit der Entscheidung, 2014 als eine der ersten nach Fujisawa SST, in eine nagelneuen Siedlung rund 50 Kilometer südwestlich von Tokyo, gezogen zu sein.

Es ist nicht irgendein Bauprojekt, sondern eine „intelligente und nachhaltige Stadt“ (Smart Sustainable Town). Für Japan könnte sie wegweisend sein, denn nach dem Reaktorunfall von Fukushima orientiert sich die Gesellschaft neu. Junge Familien wie die von Tomoku Matsuka entwickeln ein verstärktes Bedürfnis nach Sicherheit und eine neue Sensibilität für ökologische Fragen. Und in der überalterten Gesellschaft des wirtschaftlich stagnierenden Inselstaates haben die Bedürfnisse junger Familien große Bedeutung gewonnen.

„Stadtplanung startet üblicherweise mit der Infrastruktur. Wir haben hingegen damit begonnen, uns einen neuen Lebensstil vorzustellen, bei dem sich Menschen an Nachhaltigkeit und smarten Technologien erfreuen können“, sagt Tomohiko Miyahara, Präsident der Fujisawa SST Management Company. Auch in 100 Jahren, wenn sich Ansprüche und Lebensstile verändert haben werden, soll Fujisawa SST noch die Bedürfnisse der Bewohner befriedigen. Es ist ein offenes System, ein Netz, das sich immer wieder erweitern und erneuern lässt.

Für das heutige Anspruchsniveau gibt es zunächst alles, was technisch und planerisch möglich ist, um Nachhaltigkeit in der Stadt zu leben. Die Häuser erzeugen solare Energie und können sie speichern. Auf Wunsch werden Brennstoffzellen integriert. Die gesamte Siedlung, am Ende auf eine Größe von 19 Hektar geplant, ist so gebaut, dass Sonne, Wind, Wasser und Umgebungstemperatur optimal in das passive Design der Häuser integriert sind. Die frische Brise vom nahen Pazifik kann ungehindert durch die zum Wasser hin ausgerichteten Straßen wehen und so für ein angenehmes Außenklima sorgen. Die Dächer der Einfamilienhäuser orientieren sich am Design traditioneller japanischer Strohdächer, weil so die dort angebrachten PV-Module optimal ausgelastet werden. Zwischen den Gebäuden gibt es zwar nur wenig Platz, aber dieser soll ausreichen, damit alle Fenster genug Sonnenlicht abbekommen, was Energie beim Heizen und Beleuchten spart. 70 Prozent weniger CO2-Ausstoß als in normalen Gebäuden, so lautet das Ziel der Planer.

Kern von Fujisawa SST ist ein Netz, das die gesamte technische Infrastruktur umfasst, überwacht und unterstützt. Stromerzeugung und Energiespeicherung, die Nutzung von Gas und Wasser, Heizungen und Kühlsysteme, die Steckdose für das E-Auto, der Kühlschrank, die Wohntemperatur, die Nutzungszeiten – im „Home Energy Management System“ läuft alles zusammen, was Familie Matsuka an Energie verbraucht.

In späteren Ausbaustufen wird dieses Netz auf die ganze Community ausgeweitet, so dass verschiedene Ressourcen getauscht und geteilt werden können. Alles ist einfach und transparent. Da alle jederzeit wissen, wer etwas benutzt und wer nicht, können sie Dinge, statt sie zu besitzen, untereinander tauschen – auch Energie: Wer Überschüsse produziert, dessen Strom wird von der Siedlung gewinnbringend vermarktet. Sparsamkeit soll sich lohnen. Wer dagegen zu viel Energie verbraucht, erhält von der Baugesellschaft gerne eine Beratung in Sachen energetischer Vernunft.

Gekoppelt ist das gesamte Netz mit der neuesten Sicherheitstechnologie. Fujisawa SST ist eine „virtually gated community“, eine nach außen hin virtuell abgeschlossene und bewachte Siedlung. Wer ihre Straßen betritt, wird von Überwachungskameras und Sicherheitspersonal sofort erfasst. Nach dem verheerenden Tsunami von 2011 ist auch an Notfälle gedacht. Sollte es zu einem schweren Erdbeben oder einem Tsunami kommen, kann Fujisawa SST drei Tage lang autonom weiterfunktionieren.

Das neue Hightech-Dorf ist ein Projekt von Panasonic. Der japanische Hersteller von Unterhaltungs- und anderer Elektronik hält die Mehrheit an der Betreibergesellschaft, liefert die smarte Technologie und managt die Siedlung. Und das bedeutet auch: Alle Lebensgewohnheiten, jede Bewegung und alles, was zukünftig über Kameras, Sensoren und die Gadgets im Internet der Dinge sichtbar wird, läuft als kontinuierlicher Datenstrom über die Server des Unternehmens. Das ist der Preis, den Fujisawa-Bewohner zahlen.

Der „neue Lebensstil“, den der Siedlungs-Chef Tomoko Matsuka, im Hauptberuf Panasonic-Manager, propagiert, umfasst intelligente Hardware und drahtlose Kommunikation mit dem Eigenheim, er reicht von der Vernetzung aller Bewohner bis hin zur Organisation des sozialen Lebens, seien es die Betreuung der Kinder oder der gemeinsame Ausflug mit dem lokalen Entertainment-Anbieter. Die Idee der „Smart City“, in der jede technische und energetische Variable mit dem sozialen Kapillarsystem verbunden ist, in der also die soziale, die technische und die natürliche Welt miteinander verschmelzen – diese Ausgeburt einer Brave New World ist in Fujisawa SST längst im Bau.

Und das nicht nur in Japan. „Nest Labs“ heißt eine der Baustellen auf der anderen Seite des Pazifik, im Silicon Valley. Noch ist das Angebot dieser Firma überschaubar: ein kleiner, intelligenter Thermostat und ein etwas getunter Rauchmelder, mehr nicht. Die Geräte verbinden sich mit dem heimischen WLan und ermöglichen es dem Besitzer, über die Smartphone-App die Heizung des Hauses fernzusteuern oder Alarmmeldungen zu empfangen. Der schlaue Thermostat merkt, ob jemand zu Hause ist, und senkt die Temperatur ab, wenn keiner da ist. Mehr nicht.

Doch wenn es mehr nicht wäre, was hinter „Nest Labs“ steckt, hätte der Internetkonzern Google 2014 wohl kaum 3,2 Milliarden US-Dollar für den Kauf der Start-up-Firma bezahlt. Matt Rogers und Tony Fadell, zuvor als Entwickler bei Apple im Geschäft, hatten die Firma vier Jahre zuvor gegründet. Jetzt dürfen sie mit dem mittlerweile unbestritten mächtigsten Unternehmen der Welt ihre Pläne weitertreiben.

Schlaue Thermostate und kleine Rauchmelder, die mehr können als nervig zu piepen, wenn in der Küche das Fleisch zu scharf angebraten wird, sind erst der Anfang einer Entwicklung, bei der die Gegenstände des alltäglichen Lebens Teil des globalen Datennetzes werden. Der mit dem Internet verbundene Kühlschrank, der beim lokalen Supermarkt Milch und Butter nachbestellt, ist zwar zum Running Gag verkommen. Doch die Musik spielt längst bei nützlicheren Gadgets wie von „Nest Lab“ und bei den Siedlungsprojekten wie Fujisawa SST: Da geht es um Energieverbrauch und Energieeffizienz, um die vernetzte Produktion und Verteilung von Strom, Wärme, Kälte oder Kraftstoff – alles Dinge, die wichtiger sind als automatische Milchbestellungen, die niemand baucht. Die Entwicklung nachhaltigerer Lebensformen ist jedenfalls nicht denkbar ohne die Verarbeitung großer Datenströme in Rechenzentren und ohne die Cloud.

Die Integration in ein übergeordnetes Wissensnetz, das die bislang getrennten Sektoren von Energieerzeugung und -verbrauch miteinander verbindet, erweist sich als Megatrend bei der sich entfaltenden Zukunft des Heizens und Kühlens. Wenn der Stromverbraucher befähigt wird, mit dem Heizungssystem zu kommunizieren, wenn die Infrastruktur in der Lage ist, zu erkennen, ob jemand in der Wohnung ist, und sich dann selbst entsprechend steuert, wenn das System lernfähig wird und Gewohnheiten und Nutzungsmuster erkennen kann, dann eröffnet all das neue Chancen für Ressourceneffizienz.

Energie Zukunft (2017)

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Wo neue Stadtteile entstehen oder bestehende grundlegend modernisiert werden, wird es auch für Wärme neue Netze geben. Solche Nahwärmenetze werden keine Einbahnstraßen sein, über die Wärme lediglich verteilt wird, vielmehr werden die angeschlossenen Gebäude in der Lage sein, Wärme untereinander zu tauschen.

Ein solches interaktives Nahwärmenetz wurde beispielsweise 2013 im Rahmen der Internationalen Bauausstellung (IBA) in Hamburg eingerichtet. Das Pilotprojekt entstand in der Wilhelmsburger Mitte, einem neu entwickelten Modellquartier mit verschiedensten Gebäudetypen und -nutzern im Süden von Hamburg. Alle neu errichteten Gebäude sind über das Wärmenetz an einen Verbund angeschlossen und können daraus Energie beziehen oder selbst erzeugte Wärme aus erneuerbaren Energien einspeisen. Durch die Möglichkeit des Austauschs von Wärmeenergie konnten z. B. solarthermische Anlagen optimaler dimensioniert und ihr Anteil am Energiemix gesteigert werden.

Gesteuert wird das virtuelle Kraftwerk von einer Energiezentrale im Quartier. Ein Blockheizkraftwerk, das die Wärme für die Grundlast und für Spitzenlasten erzeugt, wird mit Biomethan befeuert, das in einer benachbarten Kläranlage aus Faulgas gewonnen wird. Etwa 20 Verbundteilnehmer sind an das Nahwärmenetz angeschlossen, das bei allem technischen Fortschritt nach wie vor einen Mangel aufweist: Noch immer gibt es zu wenige Speichermöglichkeiten für Wärme. Die aber wären nötig, um Schwankungen bei Produktion ud Nachfrage auszugleichen.

Digital gesteuerte Energienetze, wie sie im Hamburger Stadtteil Wilhelmsburg im Kleinen schon erprobt sind, werden sich in einem ins Gigantische gesteigerten Maßstab über die ganze Welt ausbreiten. Rund um den Globus sind auf dem Reißbrett entworfene Smart Citys in der Planung oder im Bau, in denen Menschen mit Wärme oder Kühlung, mit Strom und Fortbewegung versorgt werden müssen.

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Angesichts der Wachstumsdynamik von Megacitys und Megaregionen erscheint eine lebenswerte urbane Infrastruktur oder gar „grüne“ Planung als unerreichbare Utopie. Doch die Gegenentwürfe gibt es schon: die ressourcenschonende Smart City ist bereits vielerorts zum realisierbaren Geschäftsmodell geworden. Mehr als hundert neue Smart Citys werden in den kommenden Jahren gebaut werden – ein Multimilliarden-Dollar-Markt der Zukunft.

Innerhalb der nächsten zwei Dekaden werden nach derzeitigen Schätzungen eine Milliarde Menschen zusätzlich in urbane Regionen strömen und dort Wohnraum, Nahrung und Energie benötigen. Unter diesem Ansturm haben Städte keine Chance mehr, über Jahrhunderte organisch zu wachsen. Die neuen Retortenstädte werden in Labors geplant und innerhalb kürzester Zeit aus dem Boden gestampft und müssen dann funktionieren. Die entsprechenden Blaupausen liegen vor, die notwendige Technik ist vorhanden. Vor allem die großen Technologiekonzerne wie IBM, Cisco, Google, Panasonic, Siemens oder Bosch drängen derzeit mit Macht in die Märkte von Bauen und Wohnen.

Kritiker wie der amerikanische Urbanist Adam Greenfield sehen deutlich die Schattenseiten dieser Entwicklung. In seiner Schmähschrift „Against the Smart City“ setzte der Publizist sich 2013 mit Projekten wie Songdo in Südkorea, Sir Norman Fosters Wissenschaftsstadt Masdar City in Abu Dhabi und der portugiesischen Siedlung PlanIT Valley auseinander. Greenfield arbeitet darin ein Muster heraus, nach dem die Projekte im Wesentlichen auf ähnlichen Prinzipien fußen:

• Sie sind privatwirtschaftlich organisiert. Bau und Betrieb der Stadt, die auf der „grünen Wiese“ entsteht, sind rein ökonomisch orientierte Unternehmungen.
• Eine zentrale, eigentümergesteuerte IT-Infrastruktur, die von einem großen Technologieunternehmen realisiert wird, durchzieht die Stadt.
• Die Zentrale bedient sich eines alles umspannenden, allgegenwärtigen Netzes von Sensoren, Kameras und Überwachungstechnik, für die der Begriff „ubiquitäre Stadt“ geprägt wurde.

Die Smart City Songdo, eines der von Greenfield untersuchten Beispiele, wird bereits seit 2003 auf einer dem Wattenmeer abgerungenen Polderfläche realisiert. Der Songdo International Business District (Songdo IBD), so der offizielle Name, ist Teil einer Freihandelszone. Bis zum Jahre 2020 soll Songdo 340 000 Arbeitsplätze bieten und Wohnort für bis zu 70 000 Menschen sein. Die Smart City ist ein Kooperationsprojekt eines koreanischen Unternehmens und des amerikanischen Bauträgers Gale International. Die Planungen stammen von der US-Architektengruppe Kohn Pedersen Fon (KPF). „Songdos Masterplan repliziert die Form einer mittelgroßen amerikanischen Stadt zur Mitte des 20. Jahrhunderts“, kritisiert Greenfield. Mit diesem Vorwurf hätten die Planer allerdings kein Problem. Sie haben die Struktur der Stadt nach realen Vorbildern komponiert: ein wenig Seoul hier, ein wenig New York dort. Songdo ist so etwas wie der Prototyp eines international verwertbaren Smart-City-Modells. Es soll schon nach Ecuador verkauft worden sein, auch der Jemen und Vietnam zeigen Interesse. Retortenstädte wie Songdo entstehen derzeit in vielen Weltgegenden, vor allem in Asien. Indien will in nächster Zukunft einhundert Smart Citys bauen, in China stehen schon die ersten Exemplare wie die Tianjin Eco-City.

Versorgungstechnisch gesehen bietet Songdo exakt das, was man von einer smarten Stadt erwartet. Mit Flüssiggas betriebene Blockheizkraftwerke beliefern die Gebäude mit Strom und Wärme. Der als LNG (Liquid Natural Gas) bekannte Brennstoff zählt nicht zu den erneuerbaren Energien, verbrennt jedoch sauberer als andere fossile Energieträger. Die Energieeffizienz von Songdo soll um 30 Prozent besser sein als die vergleichbarer Agglomerationen.

Das wahre Herz der Stadt ist ein von Cisco geliefertes IT-System, das tausende Kameras und abertausende Sensoren verbindet. In jeder Behausung können die Bewohner jederzeit die aktuellen Verbrauchsdaten abrufen. Sie können aber auch per Videokamera die Spielplätze zwischen den Gebäuden einsehen, wenn ihre Kinder draußen sind. Sämtliche Straßen und Wege werden von Kameras überwacht. Wer falsch parkt, dessen Kennzeichen wird in der Zentrale registriert und erhält automatisch ein Strafticket zugestellt. Wer bei der Polizei auffällig geworden ist, wird besonders überwacht. In dieser Stadt passiert nicht viel, ohne dass es jemand mitbekommt.

Die meisten Kommentatoren und Beobachter sehen darin nichts Schlimmes. Bei der Auswahl der „World‘s best Cities“ im Jahr 2014 gefiel der amerikanischen „National Geographic Society“ vor allem, dass der Müll in den Häusern direkt in ein Vakuumsystem geworfen wird und Mülltonnen deshalb nicht mehr von Müllmännern abgeholt werden müssen. Und bereits 2012 erhielt Songdo so etwas wie den Ritterschlag der Weltgemeinschaft: Die UN verlegte den Sitz ihres wichtigen Klimafonds (um den sich beispielsweise auch Bonn beworben hatte) in die südkoreanische Stadt.

Einige Zukunfts-Seher blicken geradezu enthusiastisch auf diese Komfortzonen der Nachhaltigkeit, in denen alles mit allem vernetzt ist und in denen das Energiesystem eine entscheidende Rolle spielen wird. „Das Stromnetz ist selbst eine Art soziales Netzwerk geworden“, schwärmt der Biologe und Publizist Christian Schwägerl in einem Szenario seines Buches „Die analoge Revolution“, „denn statt der Großkonzerne erzeugen die Bürger ihre Energie selbst. Ihre Häuser haben Fassaden aus nachwachsenden Algen und Dächer aus organischen Solarzellen, Batterien und Wassertanks speichern Erdwärme und überschüssigen Windstrom.“

Fürs erste ist unentschieden, welche Variante künftigen Lebens in den Städten obsiegen wird. Nach allem, was sich darüber sagen lässt, bieten sie sowohl die Chance auf weitgehend nachhaltige Städte für die neue Milliarde, die auf Wohlstand und urbanes Leben dringt, als auch auf die Dystopie einer total kontrollierten Gesellschaft. Eines Morgens könnte Tomoko Matsuka mit ihren zwei kleinen Kindern daheim am Küchentisch sitzen und nicht mehr wissen, ob sie in einen Traum oder einen Albtraum gezogen ist.

© Torsten Meise 2016