Ladestationen an Straßenlaternen
© RheinEnergie AG
In großen Städten mit wenig privaten Nutzflächen, wie zum Beispiel Garagen und privaten Abstellplätzen, sind alternative Lademöglichkeiten für Elektro-Fahrzeuge erforderlich. Eine gute Möglichkeit ist hier das Laden von E-Fahrzeugen an Laternen im öffentlichen Raum mit angebundenem Parkplatz.
Auf der Neusser Straße in Nippes befindet sich die Klimastraße der Initiative SmartCity Cologne. Dort wurden im Rahmen von GrowSmarter durch die RheinEnergie AG an drei Straßenlaternen Ladestationen für E-Fahrzeuge installiert. Die drei Stationen liefern jeweils 11 Kilowatt. Das ist ausreichend um auch große Batterien über Nacht vollständig zu laden. Hierbei handelt es sich um 100 Prozent zertifizierten Ökostrom.
SmartPlugs
© AGT International
Durch die Nutzung moderner SmartHome Geräte in Wohnungen und Häusern erhalten Wohnraumnutzerinnen und -nutzer neue Möglichkeiten, den eigenen Stromverbrauch zu dokumentieren und zu kontrollieren. Mit den daraus erworbenen Kenntnissen können sie den Strombedarf optimieren und somit kostengünstiger und umweltbewusster handeln.
Ein Beispiel hierfür ist die Analyse von Verbraucherdaten durch die Firma AGT International. Hierzu verwendet sie Zwischenstecker von Fibaro, sogenannte SmartPlugs, über die der Stromverbrauch einzelner Geräte erfasst wird. Die Daten werden analysiert und den Verbraucherinnen und Verbrauchern aufbereitet angezeigt.
© RheinEnergie AG
Durch die Visualisierung soll das Bewusstsein für den Stromverbrauch erhöht und sparsames Verhalten gefördert werden. Die SmartPlugs werden in Verbindung mit dem von der RheinEnergie AG vertriebenen SmartHome System installiert. Eine konkrete Beschreibung dieser Maßnahme können Sie dem Abschnitt "Teilprojekte: Energie in der Stegerwaldsiedlung: Energieversorgung" entnehmen.
Die SmartHome Systeme und die SmartPlugs wurden den Mieterinnen und Mietern der Stegerwaldsiedlung im Rahmen einer Mieterversammlung vorgestellt und die Handhabung im Detail erklärt.
© RheinEnergie AG
Bei Interesse an einem SmartHome System mit und ohne SmartPlugs können sich Bewohnerinnen und Bewohner des Projektgebiets (aus den energetisch sanierten Häusern der Stegerwaldsiedlung) beim
- Projektbüro der TH Köln oder
- der RheinEnergie AG
melden.
Offene urbane Datenplattform und Offene Daten Köln
Die Informations- und Kommunikationstechnologie spielt als Bindeglied zwischen den Teilbereichen einer "smarten" Stadt eine besondere Rolle. Durch Sammlung, Lagerung und optimale Verknüpfung verschiedener Datensätze auf einer urbanen Datenplattform können erhebliche Mehrwerte erzielt werden.
© [ui!] Urban Software Institute GmbH
Aktuell ist die Datenerhebung, -lagerung und -verwaltung in deutschen Städten überwiegend so geregelt:
Daten werden an den verschiedensten Stellen erhoben und auf den unterschiedlichsten Plattformen gesammelt. Von dort können sie von Drittnutzerinnen und Drittnutzern zu unterschiedlichen Konditionen abgerufen werden. Die Datenhoheit liegt dabei bei den Personen und Unternehmen, die die Daten erheben. Sie entscheiden im Rahmen der geltenden Gesetze über die weitere Nutzung. Eine Verknüpfung mit anderen Daten erfolgt in der Regel nicht. Hierbei ist zu unterscheiden zwischen offenen, das heißt für die Öffentlichkeit zugänglichen, und nicht öffentlichen Daten.
Open Data
© Stadt Köln
Wir betreiben eine Offene Datenplattform. Hierauf werden von der Verwaltung erhobene Daten oder solche, die von Unternehmen explizit hierfür zur Verfügung gestellt werden, unter Berücksichtigung der geltenden rechtlichen Regelungen in einer zentralen Datenbank gesammelt sowie Drittnutzerinnen und Drittnutzern unentgeltlich zur Verfügung gestellt. Die Nutzerinnen und Nutzer können durch Verknüpfung der einzelnen Datensätze Mehrwerte generieren, indem sie zum Beispiel auf dieser Basis neue Applikationen entwickeln.
Closed Data
Viele für "smarte" Städte ("SmartCities") interessante Daten sind nicht öffentlich. Sie bieten aber ein riesiges Potenzial, um Städten nachhaltiges Wachstum zu ermöglichen. So können zum Beispiel auf Basis dieser Daten Konzepte zur Bewältigung umwelttechnischer und ökonomischer Probleme entwickelt werden. Hierbei ist es besonders interessant, verschiedene Datensätze in Bezug zueinander zu stellen.
Durch die Bündelung maßgeblicher Datensätze in bestmöglicher Qualität auf einer cloudbasierten urbanen Datenplattform könnte dieses Potenzial abgerufen und somit eine vollintegrierte, strategisch orientierte "SmartCity" entwickelt werden.
© [ui!] Urban Software Institute GmbH
Die Datenhoheit verbleibt hierbei weiterhin bei den Personen, Unternehmen und öffentlichen Trägern, welche die Daten erheben. Sie entscheiden im Rahmen der geltenden Gesetze über die weitere Nutzung der Daten.
Für das Projekt GrowSmarter wird die Urbane Datenplattform "UrbanPulse" (kurz: Pulse) der Firma [ui!] Urban Software Institute GmbH, Darmstadt, bereitgestellt. Die Pulse basiert auf der AZURE Cloud Lösung der Firma Microsoft. Ziel des Projektes ist es, möglichst viele Datensätze zu generieren und über eigens definierte Schnittstellen auf der Pulse zu sammeln, zu speichern und zu kombinieren. Dies gilt auch für Daten aus Offene Daten Köln. Somit soll eine einheitliche Datenverwaltung und optimierte Nutzung der Daten entstehen.
Die auf einer urbanen Plattform gespeicherten Daten können auf jede erforderliche Weise kombiniert und ausgewertet werden. So wäre es zum Beispiel möglich, Verkehrsströme zu steuern, zu optimieren und mit den vorhandenen Umweltdaten abzugleichen.
Hierzu müssen zunächst die gewünschten Szenarien (Use Cases) definiert und die dafür erforderlichen Daten und Rahmenbedingungen aufgelistet werden. Auf dieser Basis ist zu klären, ob und wenn ja in welcher Form, diese Daten zur Verfügung stehen und wie sie genutzt werden können. Insbesondere sind folgende Faktoren zu beachten:
- Datenschutzrichtlinien (gesetzliche und firmeninterne Regelungen)
- Firmengrundsätze
- Wettbewerbsstrategien
- Art der Daten - sind Echtzeitdaten möglich?
- Eignung der Daten
Wenn dies alles geklärt ist, werden die erforderlichen Schnittstellen definiert. Maßgeblich sind die Sicherheitsrichtlinien der Dateninhaberinnen und Dateninhaber sowie die technischen Voraussetzungen.
© [ui!] Urban Software Institute GmbH
Oftmals ist eine Herausgabe der Daten aus dem eigenen System nicht vorgesehen. Dann ist ein sogenannter "Zwischenrechner" erforderlich, über den vorab definierte Datensätze freigegeben werden können. Zur Visualisierung der Daten aus der urbanen Datenplattform hat die Firma [ui!] Urban Software Institute GmbH ihr Dashboard "UrbanCockpit" (kurz: Cockpit) für GrowSmarter bereitgestellt und dem Projektbedarf entsprechend angepasst. Der Zugriff auf das Dashboard ist aufgrund der nicht freigegebenen Daten nur projektintern möglich.
Implementierungsphase in GrowSmarter 2015 bis 2017 - Erkenntnisse
Der Grundgedanke für die Erstellung einer offenen urbanen Datenplattform (OUP) in GrowSmarter war, durch die Bereitstellung von Sensordaten in Echtzeit und in Form von sogenannten Push Informationen aus den anderen Arbeitspaketen und der Verwaltung interne Fachverfahren und Dritte kostengünstig zu unterrichten. Basierend darauf könnten aktuelle Situationen in der Stadt ausgewertet, zukünftige Situationen simuliert und somit Auswirkungen auf die Umwelt effizienter verstanden und Handlungsweisen angepasst werden. Das konkrete Projektziel in diesem Arbeitspaket war es, die einzelnen Arbeitspakete auf dieser Kommunikationsbasis zu verbinden und die optimale Ausnutzung der einzelnen Maßnahmen zu ermöglichen. Basis hierfür wäre die Freigabe der erforderlichen Daten in nahezu Echtzeit zur Integration in die Plattform und zur Nutzung im Projektgebiet (Mülheim, insbesondere die Stegerwaldsiedlung) gewesen.
Während der Implementierungsphase des Projektes in den Jahren 2015 bis 2017 wurden deshalb zahlreiche Gespräche und Workshops mit den Projektpartnerinnen und -partnern geführt. Hierbei stellte sich heraus, dass die erforderlichen Daten entweder nicht in Echtzeit zur Verfügung stehen oder aufgrund datenschutzrechtlicher oder betriebsinterner Gründe nicht bereitgestellt werden können. Als Ergebnis der Gespräche und Workshops wurden einige Datensätze für Offene Daten Köln zur Verfügung gestellt, andere wurden für den internen Gebrauch im Projekt freigegeben. Echtzeitdaten konnten nicht bereitgestellt werden.
Insgesamt machte die Implementierungsphase deutlich, dass das Thema Daten ein sehr sensibles Thema ist. Neben den festen Grenzen der geltenden Datenschutzgesetze spielen hierbei insbesondere betriebsinterne Grundsätze und die Wettbewerbsfähigkeit bei Unternehmen eine große Rolle. Zudem ist zum heutigen Zeitpunkt in vielen Bereichen nicht ersichtlich, welche Daten in Zukunft welchen Wert haben werden. Dadurch ist nur schwer abzusehen, ob durch die Freigabe einzelner Daten, selbst aktuell unbedenklich erscheinender, eventuell zukünftige Geschäftsmodelle gefährdet oder die Wettbewerbsfähigkeit einzelner Unternehmen einschränkt wird.
Die Erfahrungen in den Lighthouse Cities (Barcelona, Stockholm und Köln) waren in Teilbereichen unterschiedlich. Dies lag zum einen an den aktuellen länderbezogenen Datenschutzregelungen, zum anderen an unterschiedlichen Regelungen in anderen Rechtsbereichen. Zudem ist die Beziehung zu den eigenen Daten und der Umgang damit in den jeweiligen Ländern sehr individuell. Insgesamt konnte das zu Projektbeginn angedachte Ziel einer unterstützenden Technologie, basierend auf einer Vielzahl von Echtzeitdaten mit unterschiedlichen Zugriffberechtigungen unter anderem auch für Betriebe sowie Bürgerinnen und Bürger in Köln, nicht umgesetzt werden.
Nach Abschluss aller Gespräche und Workshops wurden folgende Daten zur Integration in die Pulse und Auswertung im Projekt zur Verfügung gestellt:
- Bikesharing-Stationen der KVB, Räder im Stadtgebiet
- Status der KVB Räder (in Benutzung/frei)
- Carsharing Stationen der Firma Cambio
- verschiedene Daten aus dem Verkehrsrechner der Stadt Köln
- Umweltdaten NRW
- Status der Parkhäuser in Köln
- CleverCity Parkdaten der Mobilitätsstation am Charles-de-Gaulle-Platz
- Verkehrsstörungen in Köln
- Störungen bei Aufzügen und Rolltreppen der KVB
- Fahrpläne der KVB
- Ladestationen der RheinEnergie AG
- Daten aus dem Siedlungsmanagement der RheinEnergie AG
- Daten aus der Evaluierung der einzelnen Maßnahmen der Projektpartnerinnen und -partner
Hierbei handelt es sich ausschließlich um nicht personenbezogene Daten. Die Nutzung erfolgt nur innerhalb des Projektes. Zunächst wurden die erforderlichen Schnittstellen definiert und umgesetzt. Im Anschluss daran erfolgte eine Anpassung des Visualisierungstools der Urban Pulse, des Urban Cockpit.
Im nächsten Schritt wurden Szenarien dazu entwickelt, welche Möglichkeiten sich durch eine Urbane Datenplattform ergeben könnten, wenn die hierfür erforderlichen Daten bereitgestellt würden und welche Freigabemodelle denkbar wären. So ist neben einer grundsätzlichen Freigabe zum Beispiel eine Freigabe gegen Gebühr, eine zeitlich begrenzte Freigabe, die Freigabe für einen bestimmten Personenkreis oder die Freigabe für ein bestimmtes Jahr möglich.
Die Grundidee dabei ist, dass die Visualisierung der Daten auf den jeweiligen Nutzerkreis angepasst wird. Dies erfolgt über eine Profilkachel, in der die Nutzerinnen und Nutzer ihre persönlichen oder dienstlichen/beruflichen Präferenzen und Ziele eingeben. Unterstützend können die für den jeweiligen Personenkreis interessanten Kacheln mit den erforderlichen Freigaben hinzugebucht werden.
So könnte sich zum Beispiel die oder der Fahrradbeauftragte einer Stadt die Daten zur Auslastung der Radwege, des Bikesharingsystems, der Ampelschaltungen, der Umweltbelastungen, der aktuellen Störungen im Radwegenetz und des ÖPNV anzeigen und entsprechend der aktuellen Fragestellungen auswerten lassen. Auf dieser Grundlage könnte sie oder er das Radverkehrsnetz seiner Stadt optimal auswerten und den tatsächlichen Bedürfnissen der Radfahrerinnen und Radfahrer anpassen.
Als weiteres Beispiel könnte eine Familie ihr Profil ihren täglichen Wegen und Bedürfnissen anpassen und die Daten von Mobilstationen, ÖPNV, Car- und Bikesharingstationen sowie aktuellen Verkehrsstörungen auswerten und den für die einzelnen Familienmitglieder zeit- und kostengünstigsten Weg tagesaktuell anzeigen lassen.
Zur Demonstration wurde ein Photoshop-Cockpit entwickelt. Hierbei ist auch eine Kachel vorgesehen, mit der man persönliche Ziele definieren kann (zum Beispiel den persönlichen CO2-Verbrauch pro Woche senken).
Zusätzlich erarbeitet die Firma [ui!] Urban Software Institute GmbH gerade ein Tool zur Speicherung und Auswertung der Evaluierungsdaten im Projekt. Damit sollen die Evaluierungsdaten der einzelnen Arbeitspakete gespeichert und je nach Bedarf ausgewertet werden. So kann unter anderem die CO2-Einsparung durch die Umsetzung der Maßnahmen für einen bestimmten Zeitraum ausgewertet werden.
Halbautomatisches Verfahren zur Übertragbarkeit und halbautomatische Instanzzuordnung
Im Rahmen des Projektes wird gefordert, für die Urbane Datenplattform ein halbautomatisches Verfahren zur Übertragbarkeit des Modells auf Follower Cities und andere Städte zu konzipieren. Zudem soll eine halbautomatische Instanzzuordnung erfolgen, die urbane Daten ordnet und somit übertragbar und vergleichbar macht. Ziel ist es die Datenplattformen verschiedener Städte so aufzustellen, dass die Daten miteinander verglichen werden können.
Hierbei handelt sich um eine "Ontologie" und einen "Semantic Layer". Bei einer Ontologie werden Daten nach ihrer Art und Beschaffenheit untersucht und bezeichnet. Es ist dabei unerheblich, ob diese Eigenschaft tatsächlich existiert. So wird zum Beispiel in sozialen Netzwerken der Begriff "Freundschaften" generiert aus den Informationen "Freund von" und "Bekannt mit". Liegt ein Kriterium vor, wird die Person dem Freundeskreis zugeordnet. Um eine automatische Zuordnung ohne vorherige Definition der Auswertungskriterien zu erreichen, muss man die Informationen zunächst maschinenlesbar machen. Die meisten Informationen im Netz sind für Maschinen oder Sensoren nicht lesbar. Sie werden durch speziell hierfür entwickelte Sprachen maschinenlesbar gemacht ("Semantic Layer").
Beide Verfahren sind sehr arbeits- und zeitintensiv. Zunächst war geplant in Zusammenarbeit mit Barcelona die oben genannten halbautomatischen Verfahren zu entwickeln und auf die Kölner Lösung anzuwenden. In der Implementierungsphase stellte sich jedoch heraus, dass Köln keine geeigneten Datensätze für diese Systeme und die Zusammenarbeit mit Barcelona erhalten wird. Zudem ist auf Grund der Tatsache, dass in Köln nahezu keine Echtzeitdaten zur Verfügung stehen, die Umsetzung der geforderten Verfahren nicht sinnvoll.
Die Firma [ui!] Urban Software Institute GmbH hat darum für Köln ein Konzept erarbeitet, wie eine Ontologie und ein Semantic Layer auf die hier genutzte Urbane Datenplattform angewendet werden könnten, wenn entsprechende Daten zur Verfügung ständen
Anwendungsbeispiele für urbane Datenplattformen
© cambio carsharing Köln
Moderne Verkehrskonzepte sehen im Regelfall eine Verringerung des Autoverkehrs in den Innenstädten vor. Dennoch werden Autos weiterhin zur Fahrt in die Stadt genutzt. Dann beginnt die Suche nach einem Parkplatz.
In Köln gibt es ein hervorragendes Parkleitsystem, das Autofahrenden gezielt Informationen zur Auslastung der angeschlossenen Parkhäuser gibt. Zusätzlich stehen aber auch Parkplätze am Straßenrand zur Verfügung. Über die Belegung dieser Stellplätze gibt es jedoch keine Informationen. Man kann also nur in eine Straße hineinfahren und schauen, ob dort eventuell ein Parkplatz frei ist.
Mittels Sensortechnik ist es möglich, den Parkraum am Straßenrand auf seine Belegung hin zu überwachen. Die so ermittelten Daten sind dann zum Beispiel auf einer Tafel am Straßenbeginn zu sehen. Autofahrerinnen und Autofahrer können anhand dieser Informationen entscheiden, ob sie überhaupt in die Straße hineinfahren. Die Verkehrsbelastung durch Parkplatzsuchende kann sich so deutlich verringern. Dieses System ist nicht nur in der Innenstadt, sondern in allen Vierteln anwendbar.
Nicht nur im Berufsverkehr staut sich häufig der Verkehr. Verkehrsunfälle, Wasserrohrbrüche oder Ampelausfälle führen oft zu erheblichen Verkehrsstörungen. Sammelt man alle zur Verfügung stehenden Informationen in einer zentralen Anwendung und analysiert sie dort, sind individuelle Hinweise für jede Störung möglich, zum Beispiel der Verweis auf eine Umleitungsstrecke. Ebenso ist es möglich, auf die nächstgelegene Mobilitätsstation aufmerksam zu machen, an dem das Auto gegen ein E-Bike getauscht werden kann. Verkehrsteilnehmende, die gerade erst losfahren wollen, nehmen statt des eigenen Autos so vielleicht doch den Öffentlichen Personennahverkehr.
