Smart City Kopenhagen

20.09.2021 – Kopenhagen möchte 2025 als erste Hauptstadt CO2-neutral sein. Die intelligente Straßenbeleuchtung ist ein wichtiger Baustein – und Basis für weitere smarte Anwendungen.

Bereits heute zählt Kopenhagen zu den nachhaltigsten und smartesten Städten der Welt. Um das angestrebte Klimaziel zu erreichen, nahm man vor einiger Zeit die Straßenbeleuchtung in Angriff – immerhin der größte Einzelposten auf der Energierechnung der Stadt. Doch es ging nicht nur darum, die veraltete Beleuchtungsinfrastruktur zukunftssicher und effizienter zu machen, sondern auch eine Grundlage zu schaffen für Innovationen in anderen Bereichen Kopenhagens.

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Kopenhagen möchte 2025 CO2 neutral sein. Foto: iStock.com / Darwel / Itron Inc.

Nach einem 18-monatigen intensiven Auswahlprozess beauftragte die dänische Hauptstadt Itron und dessen Partner Citelum mit Planung, Errichtung und Management der neuen Beleuchtungslösung für die kommenden 15 Jahre. Diese umfasst neben den LED-Straßenleuchten auch ein drahtloses Netzwerk und eine Smart City-Plattform, in die sich verschiedenste Smart City-Anwendungen integrieren lassen.

20.000 Natriumdampf-Hochdrucklampen hat die Stadt bis heute durch effiziente LED-Leuchten ersetzt. Sie bieten eine bessere Lichtqualität und eine Energieeinsparung von 55 Prozent. Durch die intelligente Steuerung über das Funknetzwerk stieg diese sogar auf 76 Prozent. Alle neuen Lichtpunkte werden ebenfalls mit den LED-Leuchten und Steuerungen ausgestattet.

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Stromversorgung, Steuerung und Kommunikation sind in einem kleinen Modul gebündelt. Foto: Itron Inc.

Smartes Modul für Kommunikation und Steuerung

Für die Zwei-Wege-Kommunikation, Steuerung und Monitoring der Leuchten nutzt Kopenhagen die Control Nodes des Itron-Partners SELC. Mit einer Größe von 85mm x 85mm x 61,5mm lassen sie sich entweder in Strommasten oder im Kopf der Straßenlampe einbauen. Sie verfügen über ein Funkmodul, einen Stromschalter und eine Dimm-Funktion. Damit kann jede Straßenleuchte per Fernsteuerung mit Strom beschaltet werden, um Sensoren dauerhaft – also auch tagsüber – mit Strom zu versorgen.

Für die Kommunikation mit anderen Straßenleuchten, Geräten, Anwendungen sowie mit der IoT-Plattform von Itron bauen die Funkmodule ein Mesh-Netzwerk auf Basis offener Standards (IPv6 oder IEEE 802.15.4g) auf. Auch die Konfiguration und Firmware-Upgrades lassen sich damit aus der Ferne erledigen. Für die Sicherheit der Daten und der kritischen Infrastruktur sorgen strenge Sicherheitsrichtlinien auf mehreren Ebenen mit Ende-zu-Ende-Verschlüsselung (WES-128/256) und Zugangskontrolle.

Basis für vielfältige Anwendungen

„Mit diesen Features bilden die Control Nodes die Hardware-Basis für unzählige Smart City-Anwendungen“, erläutert Björn Fuchs, IoT & Smart City Solution Sales Leader Germany bei der Itron GmbH. Denn die Straßenleuchten lassen sich mit Sensoren oder Kameras ausstatten, etwa um neu­ralgische Orte für Unfälle oder Vandalismus oder die Luftqualität an stark befahrenen Straßen zu überwachen.

Sämtliche Daten werden über das Netzwerk an die Itron Smart City-Plattform übertragen und stehen dort für weitreichende Analysen, Automatisierungen und szenariobasierte Steuerungen zur Verfügung. Björn Fuchs: „Durch ihre offenen Schnittstellen bildet sie eine Datendrehscheibe für alle Sensoren und Smart City-Anwendungen, auch von Drittanbietern.“ Wie Fuchs berichtet, hat sich die Plattform bereits in vielen städtischen Systemen mit bis zu einer Million Geräten von Hunderten von Herstellern bewährt.

Die Benutzeroberfläche zeigt mit intuitiv bedienbaren Menüs den Anwendern auf einen Blick die wichtigen Informationen, entsprechend ihrer jeweiligen Zugriffsrechte. Die Möglichkeiten reichen dabei vom Asset Management bis zu umfangreichen Datenanalysen mit Reports, Trend Charts und Alarmen. Die Oberfläche ist HTML5-basiert und kann damit auf allen aktuellen Plattformen und Betriebssystemen angezeigt werden, auch auf mobilen Geräten für die Nutzung im Feld.

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Ausgestattet mit Bewegungsmeldern, Kameras oder anderen Sensoren bilden die vernetzten Straßenleuchten die Infrastruktur für zahlreiche Smart City-Anwendungen. Foto: iStock.com / Nuttaya99 / Itron Inc.

Effizienz für Wartung und Betrieb

Was die Beleuchtung angeht, nutzt Kopenhagen die Itron-Lösung für Alarme: Fällt eine Leuchte aus, sendet das Funkmodul sofort einen Warnhinweis, was die Kosten für Betrieb und Wartung der Straßenleuchten um 50 Prozent reduzierte. Zudem wird die Lichtintensität während der Nacht automatisiert nach einem festen Zeitplan gesteuert, abhängig vom Wochentag und der Art der Straße. Zu besonderen Anlässen wie Straßenfesten oder bei dauerhaft veränderten Anforderungen lässt sich die Beleuchtung über die Smart City-Plattform problemlos anpassen.

Übergreifende Zusammenarbeit
Um eine effektive stadtweite Nutzung des Netzwerks und der Plattform zu gewährleisten, hat Kopenhagen einen kollaborativen Ansatz gewählt, zu dem auch die Gründung des „Copenhagen Solutions Lab“ gehörte. Das Innovationsteam aus Stadtverwaltung, Regierung, Forschungseinrichtungen und Lösungsanbietern hat die Aufgabe, weitere Anwendungsmöglichkeiten für das Mesh-Netzwerk in Kopenhagen auszu­loten und den Austausch zwischen allen städtischen Abteilungen zu fördern. In Workshops wurden zahlreiche Projekte angedacht: So könnten vernetzte Sensoren den Wasserverbrauch für neu zu pflanzende Bäume reduzieren, die Entsorgungslogistik verbessern oder die Rattenbekämpfung optimieren.

Höhere Verkehrssicherheit

Künftig ist geplant, die Straßenleuchten an sinnvollen Stellen um Präsenzmelder zu ergänzen und dynamisch zu steuern. So lässt sich sowohl die Energieeffizienz als auch die Sicherheit aller Verkehrsteilnehmer weiter erhöhen. In Kopenhagen stehen Radfahrer dabei besonders im Fokus. Sie zählen zu den besonders gefährdeten Gruppen im Straßenverkehr; zudem ist Radfahren in der dänischen Hauptstadt extrem beliebt: Die rund 640.000 Einwohner legen fast die Hälfte der Pendlerfahrten mit dem Fahrrad zurück.

„Mit unserer Technologie lassen sich an Kreuzungen Anwesenheitssensoren auf sehr wirksame Weise mit der Lichtsteuerung kombinieren“, erklärt der Itron-Experte: Der Sensor erkennt sich nähernde Radfahrer und gibt ein Signal an die Lichtsteuerung, die daraufhin die Helligkeit an der jeweiligen Kreuzung erhöht. Dank des eingesetzten Mesh-Netzwerks können die Leuchten entlang der Straßen direkt miteinander kommunizieren, so dass sich die Beleuchtung sofort ändert, wenn ein Sensor einen Radfahrer erkannt hat. „Das erlaubt ein sehr reaktionsschnelles System mit geringer Latenz.“ Eine solche Lösung kommt auch an Gehwegen für Fußgänger zum Einsatz. Eine weitere Anwendung sorgt für eine grüne Welle für Radfahrer und zeigt ihnen die ruhigste oder schnellste Route zu ihrem Ziel an.

Das Beispiel Kopenhagen zeigt, wie sich Straßenleuchten perfekt als Basis für weitere Smart City-Anwendungen in verschiedenen Sektoren eignen. Als Erfolgsfaktor erweist sich dabei eine offene und skalierbare Lösung, die auch zukünftige Anforderungen und Ziele der Stadt unterstützt. (pq)

Itron GmbH
Björn Fuchs
bjoern.fuchs@itron.com
www.itron.com

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