Mobilitätskonzepte in der Smart City. Urbane Mobilitätsangebote, digitale Infrastruktur und cyberphysische Systeme


Studienarbeit, 2020

80 Seiten, Note: 1,3


Leseprobe


Inhaltsverzeichnis

1 Hinführung zur Thematik

2 Smart City – die Stadt der Zukunft -
2.1 Weltweiter Megatrend der Urbanisierung
2.2 Smart City – Begriffsdefinition und die Stadt als Organismus

3 Urbane Mobilitätsangebote
3.1 Hauptakteure der Mobilität
3.2 Sharing-Konzepte
3.2.1 Car-Sharing – Eine Alternative zum eigenen Auto
3.2.2 Bike-Sharing – Eine gute Alternative für die letzte Meile
3.2.3 E-Scooter – Die Alternative für Innenstädte
3.2.4 Shuttle-on-demand – Die Taxi-Alternative
3.3 ÖPNV – Das Bindeglied zwischen allen Mobilitätsdienstleistungen
3.4 Geschäftsmodell von Plattformen
3.4.1 Mobility-as-a-Service
3.4.2 Monetarisierung von Plattformen

4 Digitale Infrastruktur für eine smarte Mobilität in der Stadt der Zukunft
4.1 Internet of Everything
4.1.1 Breitbandkommunikation
4.1.2 Big Data
4.1.3 Vernetzungstechnologie und Data Mining
4.1.4 Cloud-Computing
4.2 Datenschutz und Datensicherheit

5 Cyberphysische Systeme in der smarten Mobilität
5.1 Das vernetzte Fahrzeug und die Vehicle-to-X-Kommunikation
5.1.1 Die Elemente der V2X-Kommunikation im Überblick
5.1.2 C-V2X als Standard für intelligente Fahrzeugvernetzung
5.1.3 V2X und autonomes Fahren
5.2 Verkehrsmanagementsysteme
5.3 City-Data- Plattform am Beispiel der Mobilität
5.4 Smart Grid und Vehicle-to-Grid

6 Smart City in der Praxis
6.1 Analyse des Status Quo der Smartheit ausgewählter Städte
6.1.1 Die Planstadt New Songdo City
6.1.2 Barcelona
6.1.3 Berlin
6.1.4 New York City
6.2 Auswertung der untersuchten Städte

7 Abschluss der Thematik

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1 Hinführung zur Thematik

Auf den Straßen wird der Platz immer weniger. Das verdeutlichen auch die Zahlen von München. Rund 14.550 Autos fahren dort tagtäglich auf den Straßen, was einem Jahreszuwachs von rund 2% vom Jahr 2018 zum Jahr 2019 entspricht. Dieser Zuwachs beeinträchtigt selbstverständlich auch den Verkehrsfluss. Würde man diesen Fahrzeugzuwachs in km angeben, so würde sich eine Fahrzeugkolonne von zusätzlichen 64 km ergeben. Ähnlich ergeht es weiteren Städten wie Hamburg, Stuttgart oder Berlin. Die Entwicklung des innerstädtischen Verkehrs in Deutschland lief hierbei noch vergleichsweise milde ab. Blickt man auf Länder wie Indien oder China, die vor allem in den letzten Jahren mit einen noch immer anhaltenden Verkehrswachstum zu kämpfen haben, wird schnell deutlich, dass neue Lösungen erforderlich sind.

Um diese Mobilitätswende langfristig zu ermöglichen, braucht es mehr als nur alternative Antriebssysteme, wenngleich diese sicherlich für eine Emissionsfreiheit von elementarer Bedeutung sind. Bei einer ganzheitlicheren Betrachtung kann die Mobilitätswende als Teilaspekt des Smart Mobility Gedankens betrachtet werden.

Ziel dieser Arbeit ist es, den Smart Mobility Gedanken und dessen alternative Mobilitätsangebote unter Berücksichtigung der hierfür erforderlichen digitalen Infrastrukturmaßnahmen zu beschreiben. Darüber hinaus sollen Beispiele in der Praxis anhand ausgewählter Städte analysiert und -auf Basis dieser- mögliche Gemeinsamkeiten für eine potenzielle Adaption auf weniger fortschrittliche Städte ermittelt werden.

Zu Beginn der Arbeit erfolgt eine Einordnung des Begriffes der smarten Mobilität in den Kontext der Smart City. Anschließend werden bereits existierende Mobilitätsangebote und der Themenbereich mobility-as-a-service betrachtet.

Danach wird auf die grundlegenden Elemente der physischen Infrastruktur eingegangen. Der Schwerpunkt liegt hierbei jedoch auf der digitalen Infrastruktur respektive dem Internet of Everything.

Cyberphysische Systeme der smarten Mobilität sind Gegenstand im weiteren Verlauf.

In einer abschließenden Analyse ausgewählter und in Sachen Smartheit als Vorreiter geltende Städte wird die Implementierung des smarten Handelns in der Praxis ausgearbeitet und dessen Umsetzung konkret untersucht.

2 Smart City – die Stadt der Zukunft -

2.1 Weltweiter Megatrend der Urbanisierung

Bereits seit mehreren Jahrtausenden bilden Menschen Gemeinschaften und so entstanden die ersten Siedlungen, woraus sich nach und nach immer größere Städte weltweit entwickelten. Egal ob auf dem euro-asiatischen, dem amerikanischen oder dem afrikanischen Kontinent stellen Städte wichtige Zentren innerhalb eines Landes oder einer Region dar. Häufig entstanden die ersten Städte entlang wichtiger Handels- und Transitwege und dienten als Regierungssitz für damalige Machthaber oder Herrscher. Ein Großteil der Bevölkerung lebte bis um die Jahrhundertwende 19/20 in Deutschland auf dem Land. Seit dem 20. Jahrhundert hielt die Entwicklung der Landflucht an und der Bevölkerungsanteil in den deutschen Städten wuchst kontinuierlich. Im Jahr 1950 betrug der Anteil rund 68 % und im Jahre 1990 bereits über 73 % (1), Seite 210. Im weltweiten Vergleich wohnten erstmals seit dem Jahr 2008 mehr Menschen in Städten als auf dem Land. Eine Prognose der Vereinten Nationen aus dem Jahr 2018 gibt für das Jahr 2030 einen Anteil von fast 79 % und für das Jahr 2050 einen Anteil von knapp 84 % für Städtebewohnern in Deutschland an (2). Weltweit wird für das Jahr 2030 ein Anteil von 60 % in der Stadt lebenden Bevölkerung prognostiziert. Ein kurzer Vergleich gibt einen Einblick über die Dimensionen im internationalen Umfeld. In Deutschland gibt es bekanntlich drei Städte mit mehr als einer Millionen Einwohnern (Berlin, Hamburg, München). Alleine in China gibt es bereits mehr als 113 Städte mit über einer Millionen Einwohner. Weltweit gibt es sogar mehr als 548 Millionenstädte und die Tendenz ist steigend (3).

Die Gründe für die weltweite Urbanisierung sind vielfältig und zeigen, dass die Stadt eine immer wichtigere Rolle in der Gesellschaft einnimmt. Als einer der Gründe dafür ist zweifellos das natürliche Bevölkerungswachstum zu nennen. Die Vereinten Nationen gehen davon aus, dass die Bevölkerung von 7,7 Milliarden Menschen im Jahr 2019 auf etwa 9,7 Milliarden im Jahr 2050 und 10,9 Milliarden bis zum Jahr 2100 ansteigen wird. Insbesondere in den weniger entwickelten Ländern in Asien und Afrika wird ein starkes Bevölkerungswachstum erwartet (4), Seite 6.

Weitere Gründe für eine zunehmende Verstädterung ist die Migration der Bevölkerung aus ländlichen Gebieten als auch die zunehmende Urbanisierung ländlicher Gebiete. Bereits heute gibt bereits 33 Megacitys mit mehr als 10 Millionen Einwohnern. An der Spitze stehen hierbei die Ballungsräume Tokio in Japan mit 37,5 Millionen Menschen und Delhi in Indien mit 28,5 Millionen Menschen (3).

Als sicherlich eine der treibenden Ursachen ist die Suche nach einem Arbeitsplatz in den Städten. Vor allem in den Schwellenländern ziehen Menschen vermehrt in die Stadt um ihren Lebensstandard durch einen besseren Job oder durch überhaupt einen Job zu verbessern. In den Westlichen Ländern, aber natürlich auch weltweit steigt der Fachkräftebedarf zunehmend an. Damit Unternehmen ausreichend qualifizierte Mitarbeiter finden, sind diese oftmals gezwungen sich im näheren Einzugsgebiet respektive dem urbanen Raum niederzulassen. Auf der anderen Seite hingegen zieht es wiederum immer mehr vor allem junge jobsuchende Menschen in die Stadt.

Es zeigt sich, dass in den kommenden Jahrzehnten eine gewaltige Anzahl an Menschen in die Städte drängt. Der Prozess der Urbanisierung hat große Auswirkungen auf die Lebensqualität und Umwelt in den entsprechenden Gebieten. Eine Konzentration von großen Ressourcenbedarfen (Wasser, Strom, Gas), eine Überlastung der Energie- und Verkehrsinfrastruktur und eine zunehmende Luftverschmutzung sind nur Teilaspekte der aktuellen, aber vor allem zukünftigen Herausforderungen in den Städten. In diesem Kontext fällt zunehmend der Begriff der Smart City, welcher im nachfolgenden Kapitel genauer beschrieben wird.

2.2 Smart City – Begriffsdefinition und die Stadt als Organismus

Der Begriff der Smart City ist ein vergleichsweiser junger Begriff, dessen Ursprung in den neu aufkommenden Informations- und Kommunikationstechnologien (IuK) und der Entstehung des World Wide Webs in den 90er Jahren des 20. Jahrhunderts liegt. Durch den zunehmenden Fortschritt in der digitalen Welt und im Bereich der Sensorik, aber vor allem durch die zuvor beschrieben weltweite Urbanisierung ist der Begriff der Smart City zunehmend in den Fokus des zukünftigen Städtebaus gerückt. Der Begriff setzt sich aus dem englischen Wort smart und der englischsprachigen Bezeichnung City als deutsches Gegenstück zur Stadt oder Stadtzentrum zusammen. Smart lässt sich wie folgt genauer beschreiben.

Ein System ist dann smart, wenn es:

- intelligent,
- vernetzt,
- effizient,
- effektiv,
- adaptiv,
- und attraktiv ist.

(5), Seite 21f

Eine eindeutige und klare Begriffsabgrenzung, was eine smarte Stadt ausmacht und was diese genau umfasst, lässt sich nicht ohne weiteres bestimmen. In dieser Arbeit sind die Bezeichnungen smart City oder auch smarte Stadt gleichbedeutend.

Der Begriff unterliegt einem stetigen Wandel und entwickelte sich in den letzten Jahren immer weiter. Sicherlich ist dies auch auf den sehr dynamischen, technischen beziehungsweise technologischen Fortschritt in den letzten Jahren zurückzuführen. Die deutsche Bundesregierung hält die Beschreibung des Begriffes der Smart City sehr allgemein:

Smart Cities steht für die Entwicklung und Nutzung digitaler Technologien in fast allen Bereichen auf kommunaler Ebene (6).

Diese Definition lässt keine klaren Rückschlüsse zu, was genau denn nun eine smarte Stadt kennzeichnet. Nach Auffassung der Autoren ist eine erweiterte, spezifischere Definition des Begriffes erforderlich, um das holistische Konzept einer smarten beziehungsweise intelligenten City besser verstehen zu können sinnvoll. Caraglui, Del Bo und Nijkamp charakterisieren die Smart City wie folgt:

We believe a city to be smart when investments in human and social capital and traditional (transport) and modern (ICT) communication infrastructure fuel sustainable economic growth and a high quality of life, with a wise management of natural resources, through participatory governance (7), Seite 50.

Die Smart City lässt sich somit gemäß dieser umfassenderen Definition in unterschiedliche Bereiche charakterisieren. Die Stadt wird hierbei nicht nur als reines Objekt gesehen, welches sich im Wesentlichen starr auf die Gebäude und physische Infrastruktur beschränkt, sondern ähnlich eines Stakeholder-Ansatzes in Unternehmen, erfolgt auch die Einbeziehung des direkten Umfelds. Hierbei werden unterschiedliche Anforderungen und Interessen der einzelnen Elemente berücksichtigt. Ähnlich eines Organismus, besteht die Stadt vielmehr aus einzelnen Teilbereichen, die miteinander in Wechselwirkung stehen und im stetigen Austausch sind. Enge Verknüpfungen und mitunter große gegenseitige Abhängigkeiten prägen die Smart City.

Ein Bereich kann als Smart Economy beschrieben werden. Hierunter zählen beispielsweise Produktivität, die Fähigkeit von Unternehmen sich an ändernde Rahmen- oder Marktbedingungen anzupassen oder auch der Innovationsgeist in diesen.

Ein weiterer Aspekt, der bereits zum heutigen Zeitpunkt in der Gesellschaft immer wichtiger wird, ist die Smart Environment, die weitestgehend den Nachhaltigkeits-gedanken und den Umweltschutz beinhaltet.

Smart People bezeichnet das Sozial- und Humankapital der (Stadt-) Bewohner. Kreativität, aktive Mitgestaltung des öffentlichen Lebens, Bildung und ethische Vielfalt sind kennzeichnend für smarte Bewohner in der Smart City. Auch die städtische Regierung und Verwaltung ist vollkommen smart. Die Einbeziehung der Bevölkerung in die Entscheidungsfindung, transparentes Regieren oder öffentliche und soziale Dienstleistungen für das Allgemeinwohl sind beispielhaft zu nennen.

Ein weiterer Bereich ist die Smart Mobility. Im Gegensatz zur herkömmlichen Mobilität, die sich im Wesentlichen auf das Zurücklegen einer Strecke von A nach B und auf einen sporadischen Verkehrsmittelwechsel beschränkt, ist die smart Mobility als weitaus vielfältiger und vielschichtiger zu sehen. Auf eine Vielzahl an unterschiedlichen Verkehrsdienstleistungen und Mobilitätsangeboten können die Stadtbewohner jeder Zeit und von jedem belieben Standpunkt zugreifen und diese ohne viel Aufwand in Anspruch nehmen. Im Idealfall stehen sogar zu jedem Zeitpunkt und an jedem Ort eine Mobilitätsdienstleistung zur Nutzung (auf Abruf) bereit. Die Intermodalität, der zur Verfügung stehenden Angebote, ist kennzeichnend in der Smart City. Fließende Übergänge zwischen den einzelnen Verkehrsmitteln bei gleichzeitig hoher Sicherheit und nachhaltigem Fortbewegen sind Kernelemente der smarten Mobilität.

All diese Bereiche stehen in permanenten Austausch und kommunizieren fortlaufend miteinander. Damit die extrem großen, ungleichartigen und unüberschaubaren Datenmengen bewältigt werden können sowie die damit einhergehende hohe Digitalisierungsquote überhaupt effektiv und effizient umgesetzt werden kann, ist der Einsatz von geeigneter Informations- und Kommunikationstechnologie (IuK) essenziell. Die Iuk ist sozusagen das Schlüsselelement und die Grundvoraussetzung für eine smarte Stadt.

All diese Teilbereiche sollen letztendlich in ihrer Gesamtheit ein Smart Living respektive eine sehr hohe Lebensqualität in der vollständig vernetzten und intelligenten Stadt für die Bewohner gewährleisten. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der smarten Mobilität und auf den damit in direkten Zusammenhang stehenden Informations- und Kommunikationstechnologie. Es wäre zu engstirnig, verschiedene Mobilitätskonzepte und ihre jeweiligen Ausprägungsformen in der Smart City zu beschreiben, wenn nicht auch die entsprechenden IuK-Technologien berücksichtigt werden, welche ja essenziell für die Smartheit an sich sind.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2‑1 Smart City als Organismus

Im Folgenden sind die einzelnen Handlungsfelder für ein besseres Gesamtverständnis der Smart City, auch im Hinblick auf die Analyse von smarten Städten in der Praxis in Kapitel 6 zusammengefasst dargestellt.

Abbildungsquelle: (5), Seite 29

3 Urbane Mobilitätsangebote

In diesem Kapitel sollen die Sharing-Konzepte mit ihren Hauptakteuern vorgestellt werden. Die Hauptakteure sind dabei die Personen oder auch Organe, die die Mobilität in den Regionen ermöglichen oder auch deren Rahmenbedingungen stellen. Die einzelnen Sharing-Konzepte werden im Kapitel 3.2 hinsichtlich deren Funktion, Nutzungshäufigkeit und Nutzungsursachen als auch der Eigenschaften, die der Kunde mit diesen verbindet, beschrieben.

3.1 Hauptakteure der Mobilität

Die heutige Infrastruktur der Städte steckt in einer Sackgasse. Sie führt zu Lärm, Abgasen, Stau, Parkplatz- und Kapazitätsengpässen in Spitzenstunden. Als Lösung gewinnt das Mobilitätsmanagement immer mehr an Bedeutung bei der Verkehrs- und Stadtplanung.

Mobilitätskonzepte werden erstellt, welche “verschiedene Maßnahmen für verkehrsmittelübergreifende und das Mobilitätsverhalten beeinflussende Handlungskonzepte“ (8) darstellt. Dabei geht es bei diesen Konzepten um Infrastrukturverbesserungen, die meistens kostengünstiger sind als die baulichen Maßnahmen. (8)

Die „öffentlichen Hand“ (9), wie beispielsweise Bund, Länder oder Kommunen, haben dabei eine Schlüsselrolle. Sie sind Akteure des Mobilitätsmanagements, welche die „politische[n], rechtliche[n], finanzielle[n] und organisatorische[n] Rahmenbedingungen“ (9) für dieses Management schaffen. Die Kommunen haben dabei auch noch zusätzlich die Aufgabe, das Management in die Wege zu leiten, da sie genau wissen, welche infrastrukturellen Bedürfnisse vorherrschen. Sie besitzen daher Kontakte zu den Akteuren des Mobilitätsmanagements.

Zu den Akteuren zählen:

- Mobilitätsdienstleister
- Akteure mit spezifischen Interessen
- Verkehrserzeuger
- Privatwirtschaftlich organisierte Unternehmen

Die Mobilitätsdienstleister stellen beispielsweise Verkehrs- (ÖPNV), Car-Sharing- als auch Fahrradverleih-, E-Scooter Sharingunternehmen oder Shuttle-on demand Anbieter dar. Sie schaffen die Alternative zum konventionellen Pkw und können durch unterschiedliche Verknüpfung miteinander zur optimalen Bedürfnisabdeckung führen.

Weitere Akteure sind diejenigen, die spezifische Interessen verfolgen, beispielsweise Berufsgenossenschaften, Krankenkassen oder auch Gewerkschaften. Dabei spielen Motive wie die Gesundheitsförderung oder das Senken von Mobilitätskosten eine Rolle.

In einer Stadt der Mobilitätskonzepte dürfen selbstverständlich aber auch die Verkehrserzeuger nicht fehlen, erzeugen sie doch erst das Bedürfnis nach neuen Mobilitätskonzepten. Damit sind Unternehmen als auch Verwaltungen, Klinken oder auch Universitäten oder Schulen gemeint, welche Verkehr durch ihre unternehmerischen Aktivitäten erzeugen. Sie sind dabei das am stärksten lenkende Glied in der Kette der Mobilitätsdienstleistungen, denn sie entscheiden, welche Angebote sie nutzen wollen und lenken dabei das Mobilitätsmanagement in eine gewünschte Richtung.

Durch die Smartphones hat sich noch eine weitere Sparte aufgetan. Diese umfasst drei Gruppen.

Die erste Gruppe bezieht Unternehmen mit ein, die vorhandene Mobilitätskonzepte miteinander über das Internet verbinden, sogenannte „Vermittler“ (9). Sie vermitteln beispielsweise Fahrgemeinschaften.

Die zweite Gruppe an Unternehmen vermittelt über das Internet vorhandene Informationen über Mobilitätsdienstleistungen. Durch Kartenmaterial und Routenplanungstools werden entscheidende Informationen für den Kunden bereitgestellt.

Die dritte Gruppe beinhaltet die Unternehmen, die veränderte Mobilitätsdienstleistungen anbieten. Dabei gehen diese einen anderen Weg. Sie wollen das Mobilitätsverhalten durch geänderte Geschäftsmodelle oder Verkehrsmittel beeinflussen. Beispielsweise bietet der Anbieter Flip-car Fahrzeuge für 1€ an, erste Tankfüllung inklusive. Die Idee dahinter ist das Fahrzeug eines Fahrzeugverleihers von einer Stadt in eine andere zu bringen, damit es dort Kunden zur Verfügung steht. Diese Aufgabe hätten normalerweise Angestellte des Unternehmens übernommen. Durch diese Weise wird die Bevölkerung miteinbezogen und die Mobilität effizient genutzt.

3.2 Sharing-Konzepte

3.2.1 Car-Sharing – Eine Alternative zum eigenen Auto

Car-Sharing, ein Begriff, der in der heutigen Zeit geläufig ist. Er bedeutet auf Deutsch so viel wie Auto teilen. Genau um diesen Begriff geht auch bei diesem Sharing-Konzept. Es geht darum, Autos, SUVs oder auch Transporter für jeden zugänglich zu machen, rund um die Uhr. Dabei bezahlt der Kunde ein Entgelt für die tatsächliche Nutzung. Es sind jedoch bei diesem Tarif bereits alle Kosten inbegriffen. Nicht nur die Miete des Fahrzeugs, sondern auch die Kraftstoff- oder Stromkosten, der TÜV, der Räderwechsel oder auch die Pflege und Parkkosten werden vom Anbieter übernommen. Die Abbuchung der Kosten geschieht beim Kunden in der Regel über ein hinterlegtes Bankkonto oder eine Kreditkarte.

Der Kunde muss das Fahrzeug lediglich mit einer App auf dem Handy oder mit einer Chip-Karte öffnen. Der Fahrzeugschlüssel liegt dabei meistens im Fahrzeug. Es gibt jedoch auch Anbieter, die ihre Fahrzeugschlüssel in einem Tresor außerhalb des Fahrzeuges positionieren. Dabei ist das Fahrzeug jedoch stationsgebunden.

Das stationsgebundene Car-Sharing stellt eine Variante von diesem Konzept dar. Es ist wie der Begriff bereits vermuten lässt, ein Konzept, bei dem die Fahrzeuge nur an bestimmten Stationen in einem Gebiet abgestellt oder auch abgeholt werden können. Dabei ist der Vorteil, dass die Fahrzeuge immer an vordefinierten Standorten stehen. Somit hat der Kunde nicht erst zu suchen, wo das nächste auszuleihende Fahrzeug steht.

Die zweite Variante des Car Sharings basiert auf dem Free-Floating Konzept. Dieses ist genau das Gegenteil des stationsbasierenden Konzepts. Es beruht darauf, dass die Fahrzeuge überall im Geschäftsgebiet des Anbieters positioniert werden können. Geortet werden können die Fahrzeuge meist über eine App auf dem Smartphone. Darauf kann der Kunde das Fahrzeug bereits ein paar Minuten vor Gebrauch reservieren lassen. Der Schlüssel liegt in solchen Fällen meist im Fahrzeug und dieses kann per Handy-App oder auch per Chip-Karte geöffnet werden. Nach Benutzung kann der Kunde das Fahrzeug überall im Geschäftsgebiet des Anbieters abstellen. Dabei muss natürlich ebenfalls auf die Verkehrsordnung geachtet werden. Die Unkosten für falsch abgestellte Fahrzeuge werden dem Kunden berechnet.

Die dritte Variante an Car-Sharing Konzepten ist die Mischung aus beiden zuvor genannten Varianten. Dabei bietet ein Anbieter beide Modelle an. Es gibt dabei sowohl stationsbasierte Fahrzeuge, die im Voraus gebucht werden müssen, als auch die free-floating Fahrzeuge, die eher für die spontane Nutzung gedacht worden sind. Dieses kombinierte Modell ist bereits in Städten wie Hannover, Osnabrück, Heidelberg oder auch in Frankfurt am Main in Anwendung.

Auch abgewandelte Geschäftsmodelle lassen sich in der Rubrik des Car Sharings antreffen. Das peer-to-peer Car Sharing als auch das Rideharing sind solche Konzepte.

Beim peer-to-peer Car Sharing Konzept geht es um das Verleihen des privaten Fahrzeugs an andere Personen. In Zeiten, in denen das Fahrzeug ungenutzt sein sollte, kann der Besitzer das Fahrzeug zur Vermietung freigeben. Dabei können andere dieses Fahrzeug über ein Internetportal buchen und beim Besitzer abholen.

Die letzte Variante an Car Sharing Modellen stellt das Ride Sharing dar. Dabei können Privatpersonen ihr Fahrzeug für Mitfahrgelegenheiten anbieten. Falls beispielsweise eine Person von München nach Ingolstadt fährt, kann diese über eine Internetplattform diese Route als Mitfahrgelegenheit für andere anbieten. Ein im Voraus vereinbartes Entgelt wird für diesen Service entrichtet. Es soll dazu führen, vorhandene Fahrzeuge besser auslasten zu können. (10)

Car Sharing ist das viert beliebteste Fortbewegungsmittel in Großstädten. Das bestätigt eine Umfrage von YouGov, einer „Data and Analytics Group“ (11), welche sowohl Meinungen befragt als auch den Markt analysiert. Rund 10 % der Befragten nutzen zumindest gelegentlich die Car Sharing Angebote. (12) Als Grund für die Nutzung von Car Sharing wurden Umzüge, Ausflüge oder auch der Einkauf von 60% der Befragten genannt. Zudem sehen etwas mehr als die Hälfte der Befragten dieses Angebot als umweltfreundlich und zukunftsweisend. Nicht umsonst sind mehr als 10% aller Fahrzeuge rein eklektisch. (13) 49% der befragten Teilnehmer sehen Car Sharing auch als kostengünstige Alternative zum eigenen Pkw an. 11 % sehen dieses Angebot zudem auch als zeitlich und örtlich flexible Lösung an. (14)

Der größte Car Sharing Anbieter in Deutschland ist mit Abstand Share Now mit 3 Millionen Kunden. Auf den Folgeplätzen befindet sich Flinkster mit 315.000 und MILES mit 100.000 Kunden. (15)

3.2.2 Bike-Sharing – Eine gute Alternative für die letzte Meile

Bike-Sharing folgt wie das Car Sharing einem Konzept, bei dem ein Produkt, in diesem Falle Fahrräder, an Kunden rund um die Uhr gegen Entgelt, verliehen werden. Hierbei gibt es ebenso das Free-Floating- und das stationsbasierende Konzept. Es beruht dabei auf den gleichen Eigenschaften wie das Car Sharing und funktioniert auf die gleiche Weise. Dabei sind die Free-floating Fahrräder über digitale Fahrradschlösser gesichert. (16)

Nur beim stationsbasierenden Konzept gibt es ein paar Unterschiede. Die Fahrräder werden dabei dank einer Bediensäule zur Anmietung freigegeben. Daraufhin kann das Fahrrad gewählt werden, welches ausgeliehen werden soll. Dieses Fahrrad wird dann aus der fixen Sicherung gelöst und dem Kunden bereitgestellt. Zum Zurückgeben muss der Kunde lediglich das Fahrrad an einer der Stationen zurückgeben, indem er das Fahrrad in eine der freien Sicherungen schiebt. Für einen Rückgabebeleg muss ein weiteres Mal die Bediensäule am Standort ausgesucht werden. Überwiegend werden dabei ganz normale Fahrräder, die mit Muskelkraft bewegt werden müssen, in Städten angeboten. Elektroräder können meist in Geschäften ausgeliehen werden.

Die Nutzung von Bike Sharing ist nach einer Umfrage knapp hinter Car Sharing anzusiedeln. Dabei nutzen rund 7% der Befragten das Angebot zumindest gelegentlich. (12) Das Fahrradverleih-Konzept wird meistens zur Zurücklegung kürzerer Strecken im urbanen Raum genutzt. Die meisten mieten dabei das Leihfahrrad, wenn gutes Wetter ist und auch beim Besuch von neuen Städten. Immerhin 22% der Befragten nutzen das Leihfahrrad, wenn der Öffentliche Nahverkehr beeinträchtigt ist und rund 13%, wenn Stau auf den Straßen zu vermerken ist. (17)

Die Umfrage von YouGo bezüglich der Eigenschaften, die der Kunde mit Sharingangeboten verbindet, schloss das Bike sharing - Konzept nicht mit ein. Die Eigenschaften flexibel, umweltschonend und verlässlich können jedoch angenommen werden.

Die größten Anbieter in Deutschland sind aktuell die Anbieter Call-a-Bike, betrieben von der deutschen Bahn, und Nextbike. Beide sind Anbieter von festen Standorten, die jedoch unter Umständen auch Ausnahmen machen. Beispielsweise kann bei Call-a-Bike das Fahrrad auch überall im Geschäftsgebiet für ein zusätzliches Entgelt von 5€ abgestellt werden. Nextbike bietet seine Dienstleistungen an 62 Standorten in Deutschland an. Call-a-Bike hat lediglich 44 Standorte. (18)

Es gibt jedoch auch das Geschäftsmodell des Fahrradmietens. Dabei bekommt man ein Fahrrad für ein gewisses monatliches Entgelt zur Verfügung gestellt. Alle Reparaturen und Inspektionen sind dabei inklusive. Falls das Abonnement nicht mehr gewünscht ist, wird das Fahrrad einfach wieder zurückgegeben und die Zahlungen eingestellt.

3.2.3 E-Scooter – Die Alternative für Innenstädte

E-Scooter Sharing ist ein neuer Trend in Großstädten. Er beinhaltet das Vermieten von Elektrorollern im urbanen Raum. Dabei ist dies als free-floating System aufgebaut. Es gibt also keine fixen Stationen, an denen man solche Roller findet. Die Elektroroller dürfen auf gekennzeichneten Flächen im Geschäftsgebiet abgestellt oder auch entgegengenommen werden. Das Mieten eines solchen E-Scooters ist ebenso einfach wie beim CarSharing oder beim Bike Sharing, mit dem Unterschied, dass man am entsprechend gewünschten Elektroroller einen entsprechenden QR-Code am Roller scannen muss, bevor die Miete beginnen kann. Es kann jedoch auch die auf den E-Scooter stehende Nummer manuell eingeben werden. (19)

Unter den Sharing Modellen ist der Elektroroller noch eher wenig genutzt. Gerade einmal 4% der Befragten nutzen zumindest gelegentlich dieses Angebot. Dabei wird der Elektroroller am meisten für Fahrten zu Vergnügungsveranstaltungen genutzt, an der Alkoholkonsum geplant ist. Jeder 10. nutzt ebenfalls diesen Dienst für Spazierfahrten oder zum Spaß. Aber auch fürs Einkaufen, für Sightseeing oder auch in der Freizeit, z.B. für die Fahrt zu Verabredungen, wird diese Alternative genutzt.

Kunden verbinden mit diesem Mobilitätskonzept ein außergewöhnliches und umweltschonendes Verkehrsmittel, da es rein elektrisch fährt und keinerlei Schadstoffe ausstößt. (12)

Gemessen an den App Downloads der verschiedenen E-Scooter Anbieter ist Tier mit einem Anteil von 42% der stärkste der 5 Anbieter. Auf dem 2. Platz folgt Lime mit 32%, und Circ mit 15% belegt den 3. Platz. (20)

3.2.4 Shuttle-on-demand – Die Taxi-Alternative

Shuttle-on-demand ist eine Taxi-Alternative, die aktuell in mehreren deutschen Städten angeboten wird. Darunter fallen beispielsweise Unternehmen wie Uber, Free-Now oder MOIA, ein Unternehmen von Volkswagen. Ziel dieses Konzeptes soll es sein, dem Kunden eine angenehme Fahrt ohne Umstieg innerstädtisch zu ermöglichen. Dabei kann dieser Service per App über ein Smartphone gebucht werden, wobei man seinen Zielort angibt. Auf einer Karte wird daraufhin eine virtuelle Haltestelle gezeigt, zu der man sich begeben soll. Laut Volkswagen soll diese nicht weiter als 250 Meter von der aktuellen Position entfernt sein.

Hat man ein Shuttle gebucht ,so wird automatisch die virtuelle Haltestelle, an der der Kunde abgeholt wird, in der aktuellen Route eines Fahrzeuges miteingeplant. Das Shuttle holt einen daraufhin von einer der Haltestellen ab und bringt einen zu einer weiteren virtuellen Haltestelle in der Nähe des Zielortes. Dabei teilt man sich diese Fahrt mit anderen. Deren Abhol- und Zielort sind ebenfalls so effizient wie möglich miteingeplant worden. Im Endeffekt ist dieses Konzept eine Art Taxi mit anderen Fahrgästen, bei dem alle Mitfahrenden ohne Umstieg vom Abhol- zum Zielort gebracht werden, mit so wenig Umweg wie möglich. Dadurch, dass man sich die Fahrt teilt, ist diese auch kostengünstiger als ein klassisches Taxi. Dabei sind diese Shuttels meistens elektrisch unterwegs, wie z.B. bei Moia in Hamburg, einem Unternehmen von VW. (21)

Taxialternativen werden nach einer Umfrage, nach dem ÖPNV und dem klassischen Taxi, am meisten genutzt. Rund 11 % der Befragten nutzen zumindest gelegentlich dieses Angebot. 12% der Befragten griffen auf dieses Angebot am meisten für Sightseeing-Touren oder während des Urlaubs zurück. Aber auch für Geschäftsreisen (8%) oder auf dem Rückweg von Veranstaltungen (12%) wird dieser Dienst gerne genutzt.

Die Eigenschaften, die die Kunden mit dem Shuttle-on-demand Konzept verbinden, sind: kompliziert (22% der Befragten), teuer (18%), außergewöhnlich (17%), verlässlich (12%) und umweltschonend (12%).

Der größte Anbieter dieses Mobilitätskonzeptes konnte leider wegen mangelnder Informationen nicht gefunden werden.

3.3 ÖPNV – Das Bindeglied zwischen allen Mobilitätsdienstleistungen

ÖPNV bedeutet „Öffentlicher Personennahverkehr“ (22). Dabei ist „der räumliche Bereich zur Beförderung von Personen […] im alltäglichen“ (22) Linienverkehr mit Fahrzeugen der Straße, Schiene, oder des Wassers gemeint. Dieser Personennahverkehr wird durch private oder auch öffentliche Unternehmen, wie der Bahn, durchgeführt und durch Bund, Länder und Kommunen gefördert. Dabei sind fest definierte Haltestellen vorgegeben. Die Fortbewegungsvarianten sind verschieden. Viele Busse fahren beispielsweise aktuell noch mit herkömmlichen Dieselmotoren, wobei diese zukünftig auf rein elektrische Antriebe umgestellt werden sollen. Die Bahn fährt schon überwiegend rein elektrisch, wobei das elektrische Netz in Deutschland noch nicht flächendeckend ausgebaut ist. Dort fahren dann zumeist Dieselloks. Die U- oder S-Bahnen fahren ausschließlich rein elektrisch. In Bezug auf die Antriebsvarianten ist somit der ÖPNV noch sehr unterschiedlich aufgestellt. Zukünftig wird jedoch auch der elektrische Antrieb in Innenstädten Einzug gewinnen können.

Eine Befragung ergab, dass die Mehrheit, rund 72% der Befragten, zumindest gelegentlich die öffentlichen Verkehrsmittel nutzen. Dabei werden diese Verkehrsmittel am häufigsten für den Rückweg von Veranstaltungen, an denen Alkohol konsumiert wurde, verwendet. Dies gaben rund 58% der Befragten an. Knapp dahinter folgen Anlässe wie für den Weg zur Arbeit mit 55% und in der Freizeit, z.B. für Verabredungen mit rund 53%. Aber auch im Urlaub oder beim Sightseeing (45%), bei Erledigungen (40%) oder auch bei Geschäftsreisen (33%) wird dieses Verkehrsmittel häufig genutzt.

Mit den Öffentlichen Verkehrsmitteln verbinden die meisten Kunden Eigenschaften wie etabliert, umweltschonend und sicher. Aber auch fairer Arbeitgeber, verlässlich und teuer wurden genannt.

Der ÖPNV stellt also die Hauptmobilität in einer Großstadt dar. Alle anderen Mobilitätskonzepte, die zuvor beschrieben wurden, dienen meist der Ergänzung des ÖPNVs. Der E-Scooter oder auch der Fahrradverleih dienen zur Mobilität der letzten Meile, also von der Haltestelle eines ÖPNVs bis zum Zielort. Die Shuttles-on-demand und das Car-Sahring dienen der Ergänzung des ÖPNVs hinsichtlich nicht erreichbarer Gebiete im städtischen Umfeld, aber auch für den Transport von Möbeln oder größeren Einkäufen.

3.4 Geschäftsmodell von Plattformen

3.4.1 Mobility-as-a-Service

Zuerst einmal soll das Konzept hinter dem Begriff Mobility as a Service erklärt werden . Mobility as a Service bedeutet wörtlich Mobilität als Dienstleistung. Darunter wird ein Konzept verstanden, unter dem alle Mobilitätsvarianten zusammengeführt und miteinander verknüpft werden. Ziel dieses Konzeptes soll es sein, dem Kunden alle Fortbewegungsmittel zur Verfügung zu stellen, die jedoch alle über eine Schnittstelle, beispielsweise eine App, gebucht werden können. Dabei gibt der Kunde zum Beispiel eine Route an, die er gerne in der Stadt zurücklegen möchte, und die App schlägt ihm die günstigste oder auch schnellste kombinierte Variante mit unterschiedlichen Mobilitätskonzepten vor. Im Anschluss kann der Kunde dann die verschiedenen Verkehrsmittel über diese App buchen und auch bezahlen. Dafür wird eine sogenannte offene Cloud benötigt, die im Kapitel 5.3 City-Data-Plattform am Beispiel der Mobilität erklärt wird. (23)

3.4.2 Monetarisierung von Plattformen

In diesem Kapitel geht es um die Monetarisierung von Plattformen, also darum, wie mit einer Cloud-Plattform Geld verdient werden kann. Hinsichtlich der digitalen Plattformen gibt es dabei ein „Ebenenmodell der Monetarisierung“ (24) (Seite 53). Die die Ebenen sind:

- Daten: Digitale Plattformen stellen nicht aufbereitete Daten über eine offene Schnittstelle zur Verfügung.
- Services: Digitale Plattformen bieten Dienstleistungen an.
- Applikation: Der Betreiber selbst bietet eine Anwendung an.

Diese Unterscheidung in Ebenen ist deswegen gewählt, weil die Unterschiede in den Ebenen auf die Monetarisierung Einfluss haben. Das Ebenenmodell soll einen Plattformkern darstellen, auf dem variable Komponenten basieren. Dabei stellt die Serviceebene die Schnittstelle zwischen der Daten- und der Applikationsebene dar (siehe Tabelle 1).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Dimensionen im Ebenenmodell der Monetarisierung digitaler Plattformen

(24) (Seite 57)

Bevor das Ebenenmodell zur Anwendung kommt, müssen noch 2 grundlegende Ansprüche geklärt sein, die Geschäftsbeziehung zwischen den Beteiligten und die Art der Benutzung.

Zuerst einmal sollte die „Art der Geschäftsbeziehung“ (24) (Seite 56) feststehen. Sie definiert die einzelnen Beziehungen zwischen den einzelnen Nutzern der digitalen Plattform. Dabei ist es relevant, ob die Nutzer hauptsächlich Private Nutzer oder Unternehmen sind. Der „Endnutzer“ (24) (Seite 56), also die Person die das Angebot der Applikationsentwickler nutzt, und der „Applikationsentwickler“ (24) (Seite 56), der in seine Applikation die Plattform mit integriert, sind die Mindestnutzer eine digitalen Plattform und ergeben somit 2 Seiten der digitalen Plattform. Meistens wird die Art der Geschäftsbeziehung zwischen Privatperson und einem Unternehmen gesehen. Als dritte Seite der Geschäftsbeziehung wäre auch zusätzlich die Verwaltung der Stadt vorstellbar. Die Stadt verfügt über erhebliche Daten und über die Infrastruktur, die durch Sensoren zusätzliche Daten bereitstellt. Die Plattform stellt also eine Schnittstelle zwischen Stadt, Endnutzer und Applikationsentwicklern dar. Der Betreiber der Plattform könnte für die Bereitstellung dieser Plattform an die Stadt Geld verlangen. Dabei muss jedoch sichergestellt werden, dass auch der Bürger als Nutzer in diesem Modell vorhanden ist, da dieses Modell ansonsten für die Stadt keinen Sinn macht. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass die Stadt die Rolle des Betreibers übernimmt und die Plattform den Unternehmen/Appentwicklern zur Verfügung stellt. Im Falle von Jebi, ist das Unternehmen selbst eine Plattform für alle Anbieter, über die die Dienste vom Nutzer gebündelt gebucht werden können. (25)

Die „Offenheit“ (24) (Seite 56-57) der Mobilitätsplattform ist dabei ein ebenso wichtiger Bestandteil eines Geschäftsmodells, besonders bei den Applikationsentwicklern. Dabei sollen die Nutzer das „Monetarisierungsmodell“ (24) (Seite 57) nachvollziehen können. Dies ist wichtig, da die Applikationsentwickler Vertrauen zum Betreiber gewinnen müssen und dadurch favorisiert wird. Zuviel über seine Plattform sollte der Betreiber jedoch auch nicht preisgeben da ansonsten die Eintrittsbarrieren für andere Teilnehmer gesenkt werden könnten.

Inwieweit eine digitale Mobilitätsplattform monetarisiert werden kann, wird im Weiteren erläutert. Dabei wird auf die Inhalte der Tabelle 1 eingegangen.

Unter die direkte Monetarisierung zählen dabei die monatlichen Grundgebühren, die die Gebühren für den Zugang zur Plattform eines Betreibers beschreiben. Hier spielen die Applikationsentwickler für die Plattform eine Rolle. Diese zahlen für den Zugang zur Plattform eine Gebühr für einen Flatrate-Zugriff. Es wäre jedoch auch möglich, dem Entwicklern eine transaktionsabhängige Gebühr abzuverlangen. Dabei muss jedoch sichergestellt werden, dass der Betreiber der Plattform auch die Transaktionen nachverfolgen kann.

Die zweite Methode der Monetarisierung stellt die Registrierungsgebühr dar. Dabei stellt der Betreiber der Plattform dem Nutzer eine einmalige Gebühr für die Registrierung auf der Plattform in Rechnung. Am Anfang einer solchen Plattform sollten Registrierungsgebühren vermieden werden, da diese eventuelle Nutzer abschrecken könnten. Zudem wissen die Betreiber im Voraus auch noch nicht, wie viele Kunden sie durch ihre Plattform anziehen werden und ob sich dann so eine Gebühr rechnet. In einem solchen Falle wären transaktionsabhängige Gebühren besser.

Die transaktionsabhängige Gebühr ist dabei eine Gebühr, die pro finanzieller Transaktion erhoben wird.

Nutzungsabhängige Gebühren werden dann erhoben, wenn der Bertreiber Informationen über die Dauer der Nutzung eines Nutzers hat. Dies ist eine Alternative zur transaktionsabhängigen Gebühr, falls der Betreiber keinen Zugriff auf die Transaktionen, aber sehr wohl auf den Zugriff zur Plattform hat. Dabei könnte er Applikationsentwicklern beispielsweise die Häufigkeit des Zugriffs auf Schnittstellen der Plattform in Rechnung stellen. Aber auch ein gestaffelter Kontingentpreis wäre denkbar.

Ausschließlich nutzungsabhängige Gebühren sollten nur dann verlangt werden, wenn dem Betreiber der Plattform Kosten beim Betrieb der Plattform entstehen.

Subventionen sind ein Ansporn an die Kunden die Plattform zu nutzen. Dabei wird einer gewissen Nutzergruppe eine Reduktion der Kosten angeboten. Ziel ist es, schnell eine große Gruppe an Nutzern und Entwicklern zu erlangen. Diese Methode sollte vom Plattformbetreiber am Anfang auf jeden Fall angewendet werden. Eine langfristige Subvention ist jedoch auch anzudenken. Eine Untersuchung hat ergeben, dass eine Subvention der Endnutzer in den meisten Fällen Sinn macht, da sie eine hohe Preissensibilität besitzt. Durch die Nutzer wird die Plattform attraktiv und erhält somit mehr Daten zum Verkauf.

Die Absorption ist ein geeignetes Mittel des Betreibers für die Abmilderung der Unsicherheit des Nutzers. Es ist dadurch ratsam, einige Apps durch den Betreiber entwickeln zu lassen, sodass der Nutzer sich sicher sein kann, von wem die Applikation und die Plattform stammen.

Zudem kann die Plattform indirekt auch durch die Einspielung von Werbung monetarisiert werden. Jedoch sollte man bedenken, dass die Werbung meistens bei Nutzern unbeliebt ist.

Als Beispiel einer solchen Plattform lässt sich die Telekom anführen. Die Telekom bietet aktuell Städten als auch Parkhausbetreibern einen Service an, mit dem sie für eigene Apps und Programme die Daten zum eigenen Parkraum nutzbar machen können. Dabei können laut des Frauenhofer Instituts rund 63 % der Emissionen wegen Parkplatzsuche eingespart werden. Das Produkt „Park an Joy“ (26) bietet dabei „Analysen und Statistiken auf Basis von Parktransaktionsdaten, Sensordaten und Prognosedaten“ (26) an. Parktransaktionsdaten sind dabei Daten, die beim Kauf von Parktickets über die App entstehen, Sensordaten werden über die einzelnen Sensoren an den Parkplätzen gesammelt und Prognosedaten durch das Sammeln von Daten ermöglicht. Dadurch sind Analysen als auch Statistiken über das Parkverhalten einer Stadt möglich. Die Städte oder auch Parkhausbetreiber erhalten dabei von der Telekom den Service „Sensor as a Service“ (26), über den sie die Sensorik, Elektronik als auch das City Dashboard bereitgestellt bekommen. Das City Dashboard ist dabei eine Software für die „Aufbereitung und visuelle[n] Darstellung von Belegungs- und Positionsdaten“ (26) von Parkplätzen. Dabei kommen alle Sensoren ohne Stromversorgung und Wartung aus. Es wird für diese Anwendung die „Dual-Detection-Technologie“ (27) verwendet. „Sie kombiniert Infrarot- und Magnetfeldmessung“ (27) für eine höhere Genauigkeit. Das bedeutet, dass sobald ein Fahrzeug über dem Sensor steht, der im Boden eines jeden Parkplatzes verbaut ist, ein Infrarotstrahl unterbrochen wird und auch das Magnetfeld sich verändert. Dadurch erkennt der Sensor ein Fahrzeug auf dem Parkplatz. Es wird auch erkannt, wie lange ein Fahrzeug auf dem Parkplatz steht. Dies ist beispielsweise bei zeitlich beschränkten Parkplätzen von Nutzen. Daraufhin sendet der Sensor diese Daten an einen zentralen Server, von dem die Daten mittels Software verarbeitet werden. Nicht nur die verfügbaren Parkplätze kann dieses System bestimmen, sondern auch ein digitales Bezahlsystem per App auf dem Handy bewerkstelligen. Dabei können die Kunden per Handy ihr Parkticket bezahlen. Es ist anzunehmen, dass zukünftig dieses System ebenso in das Open Mobility System mitintegriert wird, um den Parkplätzen und Parkhäusern eine digitale Identität zu geben. Dabei ist vorstellbar, dass die Telekom die Plattform für die Nutzer und auch Applikationsentwickler wie oben beschrieben monetarisiert. Eine Auskunft in wieweit sie die Plattform genau finanzieren, konnte nicht gefunden werden.

Die Telekom bietet also Städten als auch Parkhausbetreibern eine Plattform, über die die Daten des Parkraumes digitalisiert und nutzbar gemacht werden. Die sogenannten Appentwickler stellen dabei die Stadt und die Parkhausbetreiber dar, die über offene Schnittstellen auf die Plattform der Telekom zugreifen können und somit ihre eigenen Apps mit der Plattform und deren Informationen verknüpfen können.

Es ist festzuhalten, dass der Plattformbetreiber am Anfang die Nutzer der Plattform subventionieren soll, sodass diese einen einfachen Einstieg haben. Es muss jedoch dabei je nach Mobilitätsplattform und deren Finanzierung unterschieden werden, da am Anfang mit der Subvention sicherlich zuerst einmal Verluste gemacht werden. Es sollte jedoch auch darauf geachtet werden, dass die Applikationsentwickler am Anfang nicht zu hohe Investitionskosten auf sich nehmen müssen und die Kosten für die Plattform deswegen nicht zu hoch sein dürfen. Ansonsten kann es passieren, dass die Einstiegsbarrieren in die Plattform sehr hoch werden können. Es ist zudem sinnvoll am Anfang als Plattformbetreiber zuerst einmal selbst Apps zu entwickeln, da die Betreiber auf diese Weise eventuell bereits Kunden gewinnen können, ohne die Applikationsentwickler von der Idee überzeugen zu müssen. Auch eine offene und transparente Kommunikation zwischen den Beteiligten ist wichtig, um keine Unstimmigkeiten entstehen zu lassen. (24) (Seite 56-62)

4 Digitale Infrastruktur für eine smarte Mobilität in der Stadt der Zukunft

Ein Schlüsselelement einer Smart City respektive einer smarten Mobilität ist zweifelsohne in der städtischen Infrastruktur zu sehen. Neben unzähligen Sensoren auf der Hardwareseite wie induktive, optische oder Geräuschsensoren sind auch Kamerasysteme zu nennen. Serveranlagen, Rechenzentren und Glasfaserleitungen sowie Mobilfunkmasten stellen einen wichtigen Teil der physischen Infrastruktur dar.

Doch eben mindestens, wenn nicht sogar von größerer Bedeutung als eine physische Infrastruktur ist die digitale Infrastruktur. Denn erst diese hauchen den statischen Elementen Leben ein und ermöglichen überhaupt erst die Vernetzung von Infrastrukturen wie Transportmittel, Straßen, Bahnhöfen oder Haltestellen. In diesem Kapitel werden zentrale Bestandteile einer zukunftsfähigen digitalen Infrastruktur weiterführend betrachtet.

4.1 Internet of Everything

Das Internet der Dinge und die aus dem Englischem stammende Bezeichnung Internet of Things (IoT) sind eine Sammelbezeichnung für die Vernetzung von physischen und virtuellen Gegenständigen beziehungsweise Dingen. Als womöglich bekanntestes Grundelement aus der Praxis des IoT ist die radio-frequency identification (RFID) Technologie zu nennen. In Verbindung mit zusätzlicher Informations- und Kommunikationstechnologie verleiht diese, oft in Form von Klebeetiketten, leblosen und unintelligenten Sachen eine gewisse Aura der Intelligenz beziehungsweise Vernetztheit. Vielmehr können beispielsweise Standorte von Kisten an Lagerplätzen und ähnlichem bestimmt werden und diese für die Lagerverwaltung genutzt werden. Ähnliches gilt für den QR-Code, in welchem beispielsweise Inhaltsstoffe eines spezifischen Lebensmittels hinterlegt werden können. Es werden somit hauptsächlich nur reine Informationen bereitgestellt. Selbstverständlich sind diese Dinge trotz eines Einzugs in unser tägliches Leben nicht wirklich intelligent geschweige denn smart. Nicht umsonst entwickelte sich in den letzten Jahren aus dem Begriff des IoT eine weitaus gesamtheitlichere Betrachtung in Form des Internet of Everything (IoE) (28), Seite 2.

Je nach Begriffsdefinition und Auslegung kann unter anderem auch die Bezeichnung Web 3.0 verwendet werden. Das Internet of Everything kennzeichnet sich nicht nur durch eine Vernetzung von Dingen, sondern die Besonderheit liegt im weitergefassten Einbezug von Personen, Prozessen und Daten. Alle Beteiligten Akteure sind hierbei möglichst zu jedem Zeitpunkt miteinander online verbunden und ein Austausch oder vielmehr die Interaktion untereinander erfolgt im Optimalfall stets in Echtzeit. Das IoE lässt sich in die vier in der nachfolgenden Abbildung dargestellten Kernelementen gliedern. Internet of People, Internet of Data, Internet of Process oder Services und das gegenwärtige Internet of Things bilden gemeinsam das Internet of Everything.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4‑1 Internet of Everything - Die vier Kernelemente -

Abbildungsquelle: (29)

Das Internet der People ist insbesondere durch den zunehmenden Bedarf an Vernetzung und dem Drang nach immer smarteren Anwendungen und schließlich der digitalen Selbstoptimierung der Menschen geprägt. Als konkretes Beispiel sind Smart Watches, Smart Glasses oder auch vernetzte Sport- und Fitnesstracker zu nennen. In einer von dem Beratungsunternehmen Deloitte durchgeführten Umfrage in Deutschland im Jahr 2017 ist ein klarer Bedeutungsanstieg von smarten Produkten im Vergleich zum Jahr 2015 deutlich erkennbar. Gaben im Jahr 2015 lediglich 3 % der Befragten an, eine Smart Watch zu nutzen, sind es im Jahr 2017 bereits 7 %. Ähnliches gilt auch für Fitness-Tracker mit 13 % im Jahr 2017 zu 4 % im Jahr 2015 und 6 % gaben an ein Connected Car zu nutzen (Jahr 2015 2 %) (30). So erhoffen sich auch mehr als die Hälfte eine Erleichterung des Alltags durch die Nutzung einer Smart Watch (31), Seite 15.

Das Internet of Data beschäftigt sich im Wesentlichen damit, die riesigen Datenmengen, die vor allem zukünftig in einer smarten Stadt zu erwarten sind, möglichst effektiv auszuwerten und zu filtern. Die gefilterten Daten müssen für nachfolgende Prozesse unterschiedlicher Akteure schnellstmöglich und bevorzugt in Echtzeit zur Verfügung stehen.

Als weiteres Kernelement ist weiterhin das IoT von Bedeutung. Natürlich muss dieses auch einer stetigen Weiterentwicklung unterliegen. Der Austausch zwischen den Sachobjekten wird auch als Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M) bezeichnet. Doch auch eine Erweiterung der Kommunikation nicht nur zwischen unterschiedlichen Fahrzeugmodellen und Fahrzeugtypen unterschiedlicher Hersteller, sondern auch zwischen Straßenbahn, klassischen Zügen und allgemein allen anderen Verkehrsteilnehmern und verkehrsinfrastrukturellen Einrichtungen wie Ampelanlagen oder öffentliche Parkplätze ist für eine smarte Mobilität unbedingt erforderlich. Eine weiterführende Betrachtung der Vehicle-to-X (V2X) Vernetzung erfolgt in Kapitel 5.1.

Aufgabe des Internet of Process (IoP) ist es die benötigten Daten, Informationen beziehungsweise Services zum richtigen Zeitpunkt, in der richtigen Qualität den Nachfragern, also Personen oder Maschinen zur Verfügung zu stellen. Gerade in Zusammenhang mit Big Data und einer immer wachsenden Anzahl an vernetzten Personen und Maschinen stellt dies eine große Herausforderung für die entsprechenden Vernetzungstechnologien dar. Insbesondere das IoP bietet ein großes Potenzial für Unternehmen und ermöglicht neue Geschäftsmodelle (siehe Kapitel 3.4.2 Monetarisierung von Plattformen) in allen Bereichen der Smart City. So kann das IoP beispielsweise bei der Parkplatzsuche oder bei der Fortbewegung innerhalb der Stadt wertvolle Mehrwerte nicht nur für den einzelnen Nutzer, sondern indirekt für alle Stadtbewohner liefern.

Letztendlich sind es die unzähligen Algorithmen der Software respektive die komplexen Vernetzungstechnologien, welche alle Bereiche der Smart City miteinander verknüpfen. Jedes einzelne Kernelement für sich ist nur bedingt praxistauglich und liefert kaum einen echten Mehrwert. In ihrer Gesamtheit hingegen stellen diese das Rückgrat für die Stadt der Zukunft, als auch natürlich der smarten Mobilität in Form des Internet of Everything dar und ermöglichen überhaupt erst einen gesamtheitlichen Nutzen. Grundvoraussetzung für digitale und cyberphysische Systeme (CPS) einer smarten Mobilität wie beispielsweise autonomes Fahren, Verkehrsmanagement- und detektionssysteme, Smart Grid oder eine allumfassende City-Data-Cloud ist zweifelsohne ein effektives, effizientes und jederzeit zur Verfügung stehendes Internet-of-Everything. Eine leistungsstarke Netzinfrastruktur, die Nutzung von Big Data und eine Interoperabilität von Diensten und Systemen unterschiedlicher Anbieter und Akteure muss sichergestellt werden.

In den nachfolgenden Unterkapiteln werden wesentliche Voraussetzungen für eine smarte Mobilitätsinfrastruktur unter digitalen Gesichtspunkten weiterführend behandelt. Konkrete Anwendungsfälle im Rahmen einer smarten Mobilität werden gesondert in Kapitel 5 betrachtet.

4.1.1 Breitbandkommunikation

Der digitale Datenverkehr verdreifacht sich etwa jedes Jahr, somit steigt auch der Bedarf an schnellen Übertragungsraten und mehr Bandbreite kontinuierlich an. Das US-amerikanische Telekommunikationsunternehmen Cisco prognostiziert eine Verdreifachung der Anzahl an Verbindungen im Bereich der M2M vom Jahr 2018 gegenüber des Jahres 2023. Als der am schnellsten wachsenden Bereich innerhalb der M2M-Verbindungen wird das Connected Car mit rund 30 % aufgeführt (32), Seite 8 & 12.

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Ende der Leseprobe aus 80 Seiten

Details

Titel
Mobilitätskonzepte in der Smart City. Urbane Mobilitätsangebote, digitale Infrastruktur und cyberphysische Systeme
Hochschule
Hochschule Coburg (FH)
Note
1,3
Autor
Jahr
2020
Seiten
80
Katalognummer
V1030602
ISBN (eBook)
9783346460134
ISBN (Buch)
9783346460141
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Smart City, Mobilität, Mobility, Elektromobilität, Mobilitätskonzept, Internet of Everything, Internet of Things, ÖPNV, Vehicle-to-x, Autonomes Fahren, V2X, Mobility-as-a-service, Smart Grid, New Songdo City, City-Data-Plattform, Sharing
Arbeit zitieren
Alexander Wunner (Autor:in), 2020, Mobilitätskonzepte in der Smart City. Urbane Mobilitätsangebote, digitale Infrastruktur und cyberphysische Systeme, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1030602

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