Innovationsfelder

Systemlösungen für 11 urbane Herausforderungen 

 

In Phase I der »Morgenstadt-Initiative« (2012- 2013) stand das Verständnis urbaner Systeme im Vordergrund und es wurden sechs Vorreiterstädte (Tokio, Kopenhagen, New York, Singapur, Freiburg, Berlin) analysiert und ein »Morgenstadt Modell« entwickelt, das auf einen Blick die „Performance“ einer Stadt in verschiedenen Bereichen wie beispielsweise Klimaschutz, Informations- und Kommunikationstechnologien oder Mobilität zeigt. In Phase II wurde dieses Modell in verschiedenen anderen Städten wie beispielsweise Chemnitz oder Lissabon angewendet und weitere »Morgenstadt Tools« entwickelt. Basierend auf diesen Erfahrungen von Phase I und Phase II der Morgenstadt Initiative entwickelten die Fraunhofer Institute elf thematische Innovationsfelder. Diese Innovationsfelder sind mögliche Lösungsansätze für urbane Probleme, die zusammen mit den Fraunhofer Instituten und Industrieunternehmen umgesetzt werden können.

 

8 thematische und 3 sektorübergreifende Innovationsfelder 

 

Die elf Innovationscluster lassen sich in zwei Kategorien einteilen:

Zum einen gibt es acht thematische Innovationsfelder, die in der folgenden Grafik dargestellt werden. Diese orientieren sich an den in Phase I ermittelten Sektoren (Mobilität, Energie, Wasser, Informations- und Kommunikationstechnologien, Gebäude, Governance, Nahrungsproduktion und Logistik), die mit den Piktogrammen jeweils dargestellt werden. 

Zum anderen gibt es drei Innovationsfelder, die bei allen Projekten sozusagen sektorübergreifend von Bedeutung sind. Diese sind Smart city Finanzen, Urban governance & Planung und Digitalisierung & Dienstleistungsinnovationen.

8 thematische Innovationsfelder

Gemeinsam mit Fraunhofer-Forschern zur lebenswerten Stadt der Zukunft

 

Das Forschungsnetzwerk der Fraunhofer-Initiative »Morgenstadt:City Insights« bietet Städten, Kommunen und Unternehmen die Möglichkeit, gemeinsam einen aktiven Beitrag zur CO2-neutralen, klimaangepassten und lebenswerten Stadt der Zukunft zu leisten. Die Idee dahinter: Innovative und nachhaltige Technologien sollen in Städten schnell und effektiv zum Einsatz kommen. In den Innovationsfelder werden »Morgenstadt Systemlösungen« als Angebot für Städte und Unternehmen, wie konkrete Probleme in den relevanten Bereichen gelöst werden können, entwickelt. Diese Lösungen können dann in Pilotstädten angewendet werden.

 

Passgenaue Lösungen für jedes urbane Problemfeld

 

Das Internet of Things (IoT) und die zunehmende Digitalisierung ermöglichen es, urbane Systemlösungen in einer teilstandardisierten Weise zu entwickeln und umzusetzen. Der Kern des Ansatzes ist ein modulares Prinzip: Wie bei einem Baukasten können Städte urbane »Morgenstadt Systemlösungen« passgenau für ihre Problemfelder für sich herausgreifen. Basis dafür sind aufeinander abgestimmte, einzeln skalierbare Komponenten. Zu jeder Lösung empfiehlt das Forschungsnetzwerk unterschiedliche Investitions- und Betreibermodelle anzuwenden. Das Pilotprojekt wird zunächst aus Forschungsmitteln finanziert. Sukzessive sollen alle Systemlösungen aber zu sich selbst tragenden, wirtschaftlichen Lösungen für die Stadt der Zukunft werden.

 

Unternehmen sehen durch die Aufteilung in die elf »Morgenstadt Innovationsfelder« auf einem Blick, welche Lösung für Ihr Unternehmen interessant ist und können ebenfalls Teil der Umsetzung einer städtischen Lösungen werden, indem sie in einer Pilotstadt eine Lösung implementieren.

 

Was ist eine »Morgenstadt Systemlösung«?

 

Bei den »Morgenstadt Systemlösungen« handelt es sich um eine neue Art »Produktreihe« für Städte. Diese enthält einer Vielzahl an miteinander verbundenen Komponenten und Methoden, die

ihre Wirkung in der Vernetzung und Interaktion entfalten.

Den »Morgenstadt Systemlösung« liegt ein Modell zu Grunde, das in der Forschung entstanden ist und kontinuierlich getestet und optimiert wird. Systemlösungen bestehen aus folgenden Ebenen:

 

a) Die Technischen Einheiten

Dies sind die physischen Einheiten, die in der Systemlösung verbaut werden (z. B. Sensoren, Fahrzeuge, Smart Meter, Leuchten etc.).

 

b) Die Sozio-technischen Einheiten

Dies sind die Service- und Business Modelle, die mit den einzelnen Komponenten einer Systemlösung zusammenhängen, und die darin involvierte Stakeholder wie Nutzer, Investor, Betreiber, Technologieanbieter etc. über individuelle Kosten-Nutzen-Zusammenhänge verbindet.

 

c) Die Datenplattform bzw. Steuerungseinheit

Systemlösungen sind über eine gemeinsame Steuerungseinheit aufeinander abgestimmt. In den meisten Fällen ist dies ein in Echtzeit operierendes Datensystem, an das alle technischen Einheiten angeschlossen sind.

 

d) Das Betreibermodell

Dies ist das Management-, Steuerungs- und Geschäftsmodell, welches ein wirtschaftliches Funktionieren der »Morgenstadt Systemlösungen« garantiert. 

»Morgenstadt Innovationsfelder«

Die »Morgenstadt Innovationsfelder« und »Morgenstadt Systemlösungen« werden in einem gemeinsamen Innovationsprozess zwischen Industrie, Städten und Forschung entwickelt und erprobt. Wir laden Unternehmen dazu ein, sich als Bereitsteller von Technologie, Integrator oder Betreiber einer Systemlösung dem Innovationsnetzwerk »Morgenstadt:City Insights« anzuschließen, um neue Märkte zu erschließen und im Verbund mit Fraunhofer-Forschern und kommunalen Partnern die Lösungen für die Stadt der Zukunft mitzugestalten. Wir laden Kommunen dazu ein, als Partner an der Erprobung und der Implementierung urbaner Systemlösungen mitzuwirken und hierdurch nachhaltige Stadtentwicklung, Innovation und Wirtschaftswachstum zu kombinieren. Wir nutzen den Vorteil des Innovationsnetzwerkes, um Erprobungsräume, Innovatoren und Finanzierung für die Stadt der Zukunft zusammenzubringen.

Stimmen über verschiedene Innovationsfelder


Gerhard Stryi-Hipp, Fraunhofer ISE

Sie leiten die Gruppe »Quartiere und Städte« am Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE, zudem koordinieren Sie den Bereich »Smart Energy Cities.« Wie sieht das urbane Energiesystem der Zukunft aus?

"Urbane Energiesysteme sind künftig klimaneutral und intelligent und zeichnen sich durch eine hohe Effizienz und einen hohen Anteil regional erzeugter erneuerbarer Energien aus. In den Städten wird auf allen Gebäuden Solarenergie genutzt. In den umliegenden Regionen wird Biomasse und Windenergie sowie ggf. Geothermie und Wasserkraft für die Städte erzeugt. Eine hohe Effizienz und sichere Versorgung wird durch die Kopplung des Strom- und Wärmesystems, also durch Kraft-Wärme-Kopplung und Wärmepumpen sowie die Integration von Strom- und Wärmespeichern in Verbindung mit intelligenten Netzen (Smart Grid) und Lastmanagement gewährleistet. Die Mobilität erfolgt weitgehend mit Elektromobilen, die durch ein intelligentes Energiemanagementsystem dann geladen werden, wenn Stromüberschüsse vorhanden sind, und einen Teil ihrer Speicherkapazität dem Netz zur Verfügung stellen."

Thomas Ernst, Fraunhofer IAO

Sie arbeiten im Team für Mobilitätskonzepte am Fraunhofer IAO. Wie sieht die Mobilität der Zukunft aus?

"Die Mobilität der Zukunft wird geprägt sein von zunehmend weniger CO2 -Ausstoß sowie erhöhter Digitalisierung und Automatisierung. Bereits vorher werden eine verstärkte Funktionsmischung und die Stärkung der Nahmobilität die Ziele durch weniger »aufwändigen« Verkehr erreichbar machen. Verkehrsmittel werden dank der Digitalisierung effizienter genutzt (Sharing). Mobilität wird im Personenverkehr verstärkt zu einer Dienstleistung, die den Besitz eines eigenen Autos nicht mehr voraussetzt. Die zukünftige Mobilität wird dadurch vernetzt, flexibel und vielfältig sein."

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