Die Blockchain-Technologie und ihr Beitrag zur Weiterentwicklung des Smart-City-Konzepts


Masterarbeit, 2018

144 Seiten, Note: 2,0

Anonym


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung
1.1. Einfuhrung und Problemstellung
1.2. Forschungsziel und Aufbau der Arbeit
1.3. Methodisches Vorgehen

2. Das Smart-City-Konzept
2.1. Definition und Begriffsklarung
2.2. Zentrale Handlungsfelder der Smart City
2.3. Schwachen, Risiken und Herausforderungen des Smart-City-Konzepts

3. Die Blockchain-Technologie
3.1. Historischer Hintergrund der Blockchain-Technologie
3.2. Die theoretischen Grundlagen der Blockchain-Technologie
3.3. Verbesserungen und Weiterentwicklungen der Blockchain-Technologie
3.4. Die Schwachen und Limitierungen der Blockchain-Technologie
3.5. Die Blockchain-Technologie als Bestandteil des Smart-City-Konzepts

4. Blockchain-basierte Mobilitatslosungen in der Smart Mobility
4.1. Schwachen und Risiken existierender Mobilitatslosungen
4.2. Mobilitatsbezogener Teilbereich I: Das Internet der Dinge
4.2.1. Das Internet der Dinge im Rahmen der Smart Mobility
4.2.2. Schwachen und Risiken des Internets der Dinge im Kontext der Smart Mobility
4.2.3. Von der Blockchain-Technologie adressierte Schwachen und Risiken des Internets der Dinge
4.2.4. Ein Blockchain-basiertes Internet der Dinge im Kontext der Smart Mobility
4.3. Mobilitatsbezogener Teilbereich II: Die Shared Mobility
4.3.1. Die Shared Mobility im Rahmen der Smart Mobility
4.3.2. Schwachen und Risiken der Shared Mobility im Kontext der Smart Mobility
4.3.3. Von der Blockchain-Technologie adressierte Schwachen und Risiken der Shared Mobility
4.3.4. Eine Blockchain-basierte Shared Mobility im Kontext der Smart Mobility

5. Der Beitrag der Blockchain-Technologie zur Weiterentwicklung des Smart-City-Konzepts
5.1. Zusammenfuhrende Erkenntnisse aus dem Internet der Dinge und der Shared Mobility
5.2. Die Blockchain-Technologie als Gegenstand der Planung
5.3. Fazit

6. Abbildungsverzeichnis

7. Quellenverzeichnis

1. Einleitung

1.1. Einfuhrung und Problemstellung

Mitte des 20. Jahrhunderts herrschte ein enormes Ungleichgewicht bei der Verteilung zwi- schen Land- und Stadtbevolkerung. Damals lebten rund 1,7 Milliarden Menschen in landli­chen Regionen und ungefahr 700 Millionen Menschen in stadtischen Gebieten. Ein halbes Jahrhundert spater hat sich das Bild jedoch drastisch verandert. Im Jahr 2008 lebten erstmals in der Geschichte mehr Menschen in der Stadt als auf dem Land. Nach Prognosen des Welt- bevolkerungsberichts der Bundeszentrale fur politische Bildung wird sich der anhaltende Trend der Urbanisierung sogar noch verstarken. So sollen Mitte des 21. Jahrhunderts bis zu 6,5 Milliarden Menschen in Stadten leben, zehnfach so viel wie noch vor 100 Jahren.1

Die Vorteile, die stadtische Strukturen mit sich bringen, locken immer mehr Menschen in die Stadte dieser Welt. Neben verbesserten Chancen auf Arbeit zahlen vor allem soziale, kultu- relle und infrastrukturelle Vorteile als Grund fur die Landflucht. Die Stadt dient im 21. Jahr- hundert mehr denn je als Wirkungsstatte des globalen Handels sowie als Ort der digitalen Vernetzung und Kommunikation.2 Daruber hinaus ist sie Wachstumsmotor und Zentrum der Produktivitat. Allein Mexiko-Stadt hat, laut dem von der Organisation fur wirtschaftliche Zu- sammenarbeit und Entwicklung herausgegebenen Umweltausblick 2030, einen Anteil von rund 25 Prozent am Bruttoinlandsprodukt Mexikos. Zudem wohnt etwa jeder vierte Mexika- ner in der Stadt, obwohl das Stadtgebiet nur 0,1 Prozent der Landesflache ausmacht.3

Jedoch hat der zunehmend hohe Urbanisierungsgrad auch seine Schattenseiten. Durch die enorme Landflucht in die Stadtgebiete, stehen diese vor neuen okologischen, okonomischen und sozialen Herausforderungen: Umweltverschmutzung, Ressourcenknappheit, Uberlas- tung des StraEenverkehrsnetzes und der aktive Eingriff in das Wachstum naturlicher Oko- systeme durch das Flachenwachstum der Stadte sind nur ein paar Herausforderungen, denen sich eine Stadt mit wachsender Bevolkerung stellen muss. Gerade stadtische Infrastrukturen wie Abwasser- und Verkehrssysteme entsprechen bei einem starken Anstieg der Einwohner- zahl nicht mehr dem Bedarf. Durch die anhaltende Urbanisierung ist daher die gesunde, nach- haltige Entwicklung der Stadt in Gefahr. Eine zukunftsfahige und ressourcensparende Ent­wicklung ist bei anhaltender Urbanisierung jedoch von essentieller Bedeutung. Welche Stra- tegien braucht es also, um Stadte zu einer zukunftsfahigen, nachhaltigen und vor allem le- benswerten Umgebung zu machen? Und welche neuen Ansatze ergeben sich durch die Her- ausforderungen einhergehender Urbanisierung fur die Stadtplanung?4 5

Eine Strategie wird unter dem Sammelbegriff des Smart-City-Konzepts zusammengefasst. Im Rahmen dieses Konzepts versuchen sich unterschiedliche Akteure den zuvor genannten Her- ausforderungen einer Stadt zu stellen, indem sie moderne Technologien nutzen, um unter- schiedliche Bereiche einer Stadt zu vernetzen. Das Smart-City-Konzept verspricht, dass dadurch die Bevolkerung in Form einer hoheren Lebensqualitat profitieren wird. Wirtschaft- liche, gesellschaftliche und technische Innovationen sind dabei von zentraler Bedeutung und sollen Abhilfe leisten. Gerade technische Innovationen ermoglichen in diesem Zusammen- hang neue Losungsansatze zu komplexen Problemen anhaltender Urbanisierung. Durch die Nutzung von neuen Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT), auf Basis von Clouds und leistungsfahigen Breitbandverbindungen, konnen intelligente Stadte innovative Losungen finden, um die Urbanisierung besser zu steuern und naturliche Ressourcen effizi- enter zu nutzen. Die Anwendungsfelder technischer Innovationen sind enorm vielfaltig. So werden beispielsweise unter dem Begriff der Smart Mobility intelligente, intermodale Ver- kehrssysteme verstanden, die energieeffizienter, nachhaltiger und kostengunstiger als die aktuell ublichen sein sollen.6

Der Smart-City-Gedanke findet jedoch nicht nur im Bereich der Mobilitat Anwendung. Auch in anderen Bereichen der Stadt, beispielsweise in der Wirtschaft, der Verwaltung und der Energiegewinnung, finden technologische Innovationen, gepaart mit zukunftsorientiertem Handeln, Anklang. Gerade durch die Bereitstellung von Echtzeitanwendungen in den ver- schiedensten Bereichen einer Stadt konnten zukunftig effiziente und effektive Entscheidun- gen getroffen werden, um so die Stadte ein Stuck weit lebenswerter zu gestalten. Trotz vielen Vorteilen moderner IKT entstehen auch hier neue Risiken und Herausforderungen. Durch das Bedurfnis einer Smart City, samtliche Handlungsfelder zu digitalisieren und vernetzen, werden Cybersicherheit, Datenschutz, stabile IT-Infrastrukturen und die Fahigkeit, eine drahtlose Zusammenarbeit unterschiedlichster Systeme zu ermoglichen, zu einer zentralen Bedingungen zukunftsfahiger Stadte.7

In diesem Kontext stellt die Blockchain-Technologie, die im Rahmen der Kryptowahrung Bit­coin entwickelt wurde, eine Technologie dar, die durch den rasanten Kursanstieg der letzten Jahre weltweit mediale Aufmerksamkeit erfahren hat8. Vorteile der neuartigen Technologie liegen in einer dezentralen, unveranderlichen Datenbank, die durch Weiterentwicklungen, neben simplen Transaktionen, auch intelligente Vertrage und dezentralisierte Apps spei- chern kann. Teilnehmer der Blockchain konnen gemeinsam offentlich zugangliche Daten le- sen und Transaktionen tatigen, bleiben aber aufgrund von kryptographischen Verschlusse- lungen trotzdem anonym. Dabei ist die Kontrolle der Daten, anders als bei herkommlichen Strukturen, auf alle Nutzer verteilt. Durch die dezentrale Struktur der Blockchain kann die Technologie somit eine Infrastruktur bieten, die fur langfristige und transparente Datensi- cherheit, Datenintegritat sowie Datendezentralitat sorgen und somit einen moglichen Bei- trag zur Weiterentwicklung des Smart-City-Konzepts leisten kann.9 10

1.2. Forschungsziel und Aufbau der Arbeit

Das Thema dieser Masterarbeit begrundet sich in der Aktualitat, der in Kapitel 1.1 beschrie- ben Problemstellung, sowie in der Aktualitat der Blockchain-Technologie und des Smart- City-Konzepts. Zum einen gewinnt der Smart-City-Gedanke in jungster Zeit immer mehr an Bedeutung, da der Trend der weltweiten Urbanisierung weiter anhalt, der Wechsel von einer analogen in eine digitale Welt weiter voranschreitet und die Stadt dadurch als Markt fur IT- Unternehmen an Bedeutung gewinnt. Gleichzeitig ergeben sich durch die voranschreitende Digitalisierung und dem damit einhergehenden zunehmenden Datenaufkommen neue Schwachstellen und Risiken fur stadtische Strukturen, denen mit neuen Informations- und Kommunikationstechnologien begegnet wird. Zum anderen erfahrt die erwahnte Block- chain-Technologie in letzter Zeit vermehrt mediale Aufmerksamkeit.

Grund dafur ist mitunter der Hype um Kryptowahrungen wie Bitcoin, aber zunehmend auch die Erkenntnis uber das Potential der Technologie, bisherige Strukturen grundlegend veran- dern oder komplett ersetzen zu konnen. Neben anfanglich eingeschranktem Anwendungsbe- reich auf die Finanzdienstleistungsindustrie, kann die Blockchain-Technologie auch in ande- ren Bereichen genutzt werden. Vorteile der Technologie, Daten weder zu loschen noch ma- nipulieren zu konnen sowie durch Dezentralitat vor Cyberangriffen zu bewahren, heben sich von bestehenden, zentralisierten Strukturen im Rahmen des Smart-City-Konzepts ab.

Das Ziel dieser Masterarbeit ist es, herauszufinden, welche Schwachen und Risiken des Smart-City-Konzepts durch die neuartige Blockchain-Technologie adressiert und behoben werden und welche neuen Moglichkeiten sie gleichzeitig bieten kann. Die Kernfrage, ob und inwieweit die Blockchain-Technologie einen Beitrag zur Weiterentwicklung des Smart-City- Konzepts leisten kann, gilt es zu beantworten.

Kapitel zwei und drei verstehen sich als Grundlagenarbeit, in der das Smart-City-Konzept und die Blockchain-Technologie erlautert werden. In Kapitel zwei werden zunachst gangige Definitionen der Smart City betrachtet, aufgeschlusselt und im Anschluss durch die Beschrei- bung der Handlungsfelder fachlich eingegrenzt. Davon abgeleitet werden allgemeine Risiken, Schwachen und Herausforderungen des Konzepts aufgezeigt und analysiert.

Das dritte Kapitel ist von theoretischen und technischen Grundlagen der Blockchain-Techno- logie gekennzeichnet. Da diese Technologie relativ neu und auf dem Gebiet der Stadtplanung noch nicht zum gangigen Wissen gehort, ist hier eine detaillierte Beschreibung der Funkti- onsweise der Blockchain-Technologie unerlasslich. Gerade die technische Beschreibung in Kapitel 3.2 und die technologischen Weiterentwicklungen in Kapitel 3.3 lassen die Fulle an Anwendungsmoglichkeiten der Blockchain-Technologie im Bereich der Smart City erahnen. Jedoch ist auch die Blockchain-Technologie kein Allheilmittel und verfugt ihrerseits uber Schwachen und Risiken, die in dieser Arbeit benannt und erlautert werden. Zum Abschluss der beiden Grundlagenkapitel werden allgemeine Ansatzpunkte der Technologie im Kontext der Smart City herausgearbeitet. Hier entsteht die erste Verknupfung der beiden Themen, welche im darauffolgenden Hauptteil (Kapitel 4) anhand von Losungen aus zwei Teilberei- chen des Mobilitatssektors vertieft wird.

Insbesondere der Verkehr hat einen maEgebenden Einfluss auf die Lebensqualitat und Wett- bewerbsfahigkeit einer Stadt. Seit einiger Zeit werden daher moderne Mobilitatsformen wie autonomes Fahren, E-Mobility und Sharing-Angebote diskutiert, erforscht und erprobt. Im Hauptteil dieser Arbeit wird auf die Trends, mit Berucksichtigung des Smart-City-Gedankens, eingegangen, wobei zwei Teilbereiche des Mobilitatssektors genauer betrachtet werden. Zum einen die Sharing Economy, die immer mehr an Bedeutung gewinnt, zum anderen das Internet der Dinge (engl. Internet of Things, Abk. IoT), das zukunftige Stadte pragen wird. Im Hauptteil wird sich folglich mit Blockchain-basierten Mobilitatslosungen aus diesen bei- den Teilbereichen der Smart Mobility auseinandergesetzt. Dabei werden reale und mogliche Anwendungsbeispiele aus der Sharing Economy und dem Internet der Dinge vorgestellt, die auf Basis der Grundlagenkapitel erortert werden. Dabei gilt es zu klaren, ob die Schwachen und Risiken der Smart City auch in den beiden Teilbereichen anzutreffen sind und inwieweit die Blockchain-Technologie einen Beitrag leisten kann, um die Schwachen und Risiken zu minimieren.

AbschlieEend werden die Ergebnisse der unabhangig voneinander betrachteten Teilbereiche zusammengefasst, auf die Ziele der Smart City ubertragen und versucht, die ubergeordnete Fragestellung dieser Masterarbeit zu beantworten. Daruber hinaus wird die stadtplanerische Relevanz des Themas analysiert. Hierbei werden die Wechselwirkungen zwischen einer neuen, womoglich disruptiven Technologie und strategischer Planung im stadtischen Kon- text aufgezeigt und diskutiert.

1.3. Methodisches Vorgehen

Die Forschungsstrategie der nachfolgenden Masterarbeit ist es, durch Fallstudien aus den beiden Teilbereichen des Mobilitatssektors konkrete Blockchain-basierte Anwendungsfalle aufzeigen. Aus mehreren Grunden wurde sich fur die Betrachtung des Mobilitatssektors und seiner untergeordneten Teilbereiche entschieden. Zum Ersten, weil die Mobilitat an sich die Stadt grundlegend pragt, beeinflusst und ein zentrales Handlungsfeld der Smart City ist. Zum Zweiten, weil seit einigen Jahren neue Formen von Mobilitat entstehen, die gegenwartig Teil der aktiven Forschung sind. Zum dritten, weil angenommen wurde, dass neue Mobilitatslo- sungen Schwachen und Risiken der Smart City aufweisen, die durch die Vorzuge der Block- chain-Technologie adressiert und gegebenenfalls behoben werden konnen. Die beiden vor- gelagerten Grundlagenkapitel sollen im Vorfeld umfangreich beschrieben werden, um im nachsten Schritt die gewonnenen Erkenntnisse in den beiden Teilbereichen des Mobilitats- sektors anzuwenden. Aufgrund dessen lassen sich zunachst zwei primare Forschungsfragen definieren:

Wie definiert sich eine Smart City?

Was sind die Eigenschaften der Blockchain-Technologie?

Um die beiden primaren Forschungsfragen beantworten zu konnen, sind weitere nachgeord- nete Fragestellungen notwendig, die sich mit den Grundlagen der Smart City und der Block- chain-Technologie im Detail befassen:

Welche untergeordneten Handlungsfelder existieren in einer Smart City?

Welche moglichen Schwachen und Risiken ergeben sich aus den Zielen einer Smart City?

Uber welche Vorteile verfugt die Blockchain-Technologie im Vergleich zu herkomm- lichen Technologien Was waren mogliche Anwendungsfalle dieser Technologie?

Um die Forschungsfragen im Rahmen des Forschungsziels der Masterarbeit zu beantworten, wurde folgender Forschungsansatz festgelegt: Die Wahl des Forschungsansatzes basiert auf einem deduktiven Vorgehen in Kombination mit einem induktiven Vorgehen.11 So werden in den Kapiteln zwei und drei allgemeine Aussagen zu den theoretischen Grundlagen getroffen und zusammengefasst. Mithilfe der beiden teilbereichsbezogenen Fallstudien gilt es das Smart-City-Konzept mit der Blockchain-Technologie anhand realer Anwendungsfalle zu ver- knupfen. Im Anschluss werden die erarbeiteten Erkenntnisse aus den Fallstudien wieder auf den allgemeinen Beitrag der Blockchain-Technologie zur Weiterentwicklung des Smart-City- Konzepts angewandt.

In der Tabelle 1 wird fortfuhrend veranschaulicht, welche Forschungsmethode fur die Beant- wortung der Forschungsfragen genutzt wurde. Angelehnt ist dies an den Forschungsrahmen von Alan Hevner.12

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Forschungsmethoden der Masterarbeit

Nachfolgend wird geklart, welche Literatur bei der Recherche ausgewahlt, nach welchen Kri- terien die Auswahl vollzogen und wie sich mit dieser kritisch auseinandergesetzt wurde.

Im Kontext der Smart City bildeten die bekanntesten Werke, gemessen an der Auflagenanz- ahl und den Zitationen13, einen ersten Ausgangspunkt. Die zu diesen Werken dazugehorigen Literaturverzeichnisse wurden unter Berucksichtigung des Forschungsziels auf relevante Quellen untersucht und somit schrittweise die verfugbare Literatur erschlossen.

Fur die Annaherung an die Forschungsfrage und an das Forschungsziel war es wichtig, eine ganzheitliche Betrachtungsweise des Smart-City-Konzepts zu erarbeiten und nicht nur eine einseitige Betrachtungsweise, beispielsweise aus einer wirtschaftlichen oder informatischen Perspektive. Die Auswahl der Sekundarquellen beschrankte sich daher auf Publikationen, welche die Smart City als ganzheitliches Konzept sehen. Diese Betrachtungsweise ist darauf zuruckzufuhren, dass eine Stadt selbst auch sehr vielfaltig ist und die Schwachen und Kritik- punkte des Konzepts nicht nur aus einem Blickwinkel betrachtet werden sollten. Im Verlauf der Literaturrecherche zur Blockchain-Technologie war es schwieriger als bei der Recherche zur Smart City, eine breite Anzahl an wissenschaftlichen Publikationen zu finden.

Bei der Erarbeitung der detaillierten, technischen Funktionsweise der Blockchain-Technolo- gie wurden die Grundlagenschriften von Satoshi Nakamoto (Bitcoin) und Vitalik Buterin (Ethereum) als Literaturgrundlage genutzt, um die technische Beschreibung zur Funktions- weise der Technologie verstandlich wiederzugeben. Die Grundlagenschriften fungieren in dem Kontext der Blockchain-Technologie als Originalschriften, in denen in technischer, fach- licher Sprache die Funktionsweise beschrieben wird. Obwohl die Grundlagenschriften nie in gedruckter Form publiziert und somit nur uber das Internet verfugbar sind, haben sie wis- senschaftlich den groEten Wert, da sie im Kontext von Bitcoin und Ethereum als Primarquelle eingestuft werden konnen und somit ungefilterte Daten ohne eine externe Interpretation enthalten.14 Fur die Informationsbeschaffung im Kapitel der Blockchain-Technologie stellt dies eine Besonderheit dar, da von den Entwicklern keine Bucher geschrieben wurden, in denen Sie ihre Theorien veroffentlicht haben. Aufgrund dessen wurden die Entwickler als Experten gesehen, deren Erkenntnisse folglich in die Masterarbeit mit eingeflossen sind. Der Grund fur einen fehlenden wissenschaftlichen Diskurs und unzureichende Publikationen ist die Aktualitat des Themas. Aufgrund dieser Tatsache wurde fur die Masterarbeit neben Grundlagenschriften auch auf Blogeintrage von Programmierern und Email-Verkehre zu- ruckgegriffen. Bei der eher unublichen Herangehensweise musste im Vorfeld der Arbeit eva- luiert werden, welche Quellen qualifiziert und zitierfahig sind, um diese letztendlich zu nut- zen. In diesem Zusammenhang wurden die verwendeten Quellen aus den Sozialen Medien, in Form von Blogeintragen oder E-Mail-Verkehren, nach Zitierfahigkeit und Zitierwurdigkeit bewertet.15 16 Da viele technisch versierte Blogeintrage und Email-Verkehre jedoch wieder von Entwicklern geschrieben worden sind, wurden sie wie die Whitepaper als Primarlitera- tur eingestuft und damit als zitierwurdig angesehen.

Die Zitierfahigkeit wurde anhand der Uberprufbarkeit und Zuganglichkeit fur Dritte bewer- tet. Internetquellen besitzen per se den Nachteil, dass eine langfristige Verfugbarkeit, anders als bei publizierten Printmedien, nicht gewahrleistet werden kann.17 Allerdings sind die Bei- trage der Entwickler historische Dokumente, die eine neue Entwicklung gepragt haben und deshalb nicht verandert werden.

Anders als es in der Literaturwissenschaft beispielsweise der Fall ist, wurden so die Blogein- trage und Email-Verkehre in der Informatik auf Grundlage der Zitierfahigkeit anders gewer- tet. Auch hier wurde wieder ein besonderer Wert auf die Aktualitat der Quelle gelegt. Denn gerade die Informatik ist ein Fachgebiet, bei der der aktuelle Stand der Forschung schneller veraltet als bei anderen Wissenschaften.18 Neben Grundlagenschriften, Blogeintragen und Email-Verkehren wurden auch elektronische Quellen im Sinne von einfachen Interneteintra- gen wie privaten Webprasenzen und tagesaktuellen Printmedien mit Bezug zur Blockchain- Technologie als zitierfahig erachtet. Zwar sind, nach ubereinstimmender Literatur, die uber- wiegende Anzahl an einfachen Internetseiten nicht zitierfahig und entsprechen folglich nicht den Anforderungen an einem wissenschaftlichen Standard, jedoch haben sie mitunter aktu- elle Verknupfungen zwischen der Smart City und der Blockchain-Technologie geliefert, die in der Fachliteratur in dieser Form noch nicht vorhanden ist. Dabei geht es speziell um getes- tete Konzepte und andere aktuelle Pilotprojekte Blockchain-basierter Losungen. Fur die Be- antwortung der Forschungsfrage sind diese Quellen jedoch nicht weniger legitim, sodass sie als zitierfahig erachtet wurden.19

Fur die Voraussetzung wissenschaftlichen Arbeitens wurden nach beschrieben Vorgehen samtliche Internetquellen gemeinschaftlich uberpruft, um Qualitat, Konsistenz und Uber- prufbarkeit zu gewahrleisten.

Ableitend aus der Literaturrecherche wird am Ende der beiden Grundlagenkapitel eine Nutz- wertanalyse durchgefuhrt. Dabei werden die aus den Kapiteln zwei und drei gewonnenen Erkenntnisse zusammengefuhrt, um allgemeine Anwendungsbeispiele der Blockchain-Tech- nologie aufzuzeigen. Der Nutzwert der Technologie wird mithilfe der Kategorisierung aus dem zweiten Kapitel erstmals in Verbindung mit der Smart City erwahnt. Bei der explorati- ven Forschung werden in den beiden Teilbereichen des Mobilitatssektors Fallstudien durch- gefuhrt, in denen Blockchain-basierte Mobilitatslosungen aufgezeigt werden. Da uber die An- wendung der Technologie im Rahmen der Mobilitat nur geringes erforschtes Wissen und Zu- sammenhange vorliegen, wurde die explorative Forschungsmethode als passend erachtet. Die Fallstudien aus den beiden Teilbereichen des Mobilitatssektors werden in dieser Master- arbeit unabhangig voneinander betrachtet, sodass es zu inhaltlichen Uberschneidungen kommen kann, die in der jeweiligen Thematik jedoch erwahnt werden mussen.

2. Das Smart-City-Konzept

2.1. Definition und Begriffsklarung

Der Begriff der Smart City wurde in der Literatur bereits haufig beschrieben und diskutiert. Ebenso oft versuchten sich Autoren an einer gemeingultigen Definition, die moglichst viele Aspekte des Begriffs pragnant zusammenfasst. Die Ergebnisse dieser Versuche waren von ihrem jeweiligen Betrachtungswinkel gepragt, sodass es heute keine einheitliche Definition gibt. AuEerdem ist das Konzept der Smart City kein fertiges Produkt, es wird von Akteuren zahlreicher Disziplinen weiterentwickelt und an die aktuellen Gegebenheiten und Innovati- onen angepasst. Um dennoch einen Uberblick uber das Konzept zu erhalten, soll in diesem Kapitel der Begriff der Smart City, seine Herkunft und seine Charakteristika geklart werden.

Zunachst ist es dabei wichtig, den Begriff smart kurz einzuordnen, da er durch die inflatio- nare Verwendung heute unterschiedliche Bedeutungen besitzt. Aus dem Englischen lasst sich smart mit intelligent, schlau und klug ubersetzen. Diese Begriffe bilden zwar einen guten Aus- gangspunkt, sind jedoch nicht ausreichend um den Facettenreichtum der Smart City abzubil- den. Smart steht in diesem Kontext, neben den obigen Begriffen, auch fur intelligent, integra- tiv, hochgradig vernetzt, effizient und attraktiv.20 Allein diese Vielzahl an Attributen zeigt die Schwierigkeit, eine einheitliche Definition der Smart City zu finden. Aus diesem Grund wird smart in zahlreichen Definitionen mit dem Begriff zukunftsfahig ubersetzt.21 Eine smarte Stadt ist somit eine zukunftsfahige Stadt, die mittels neuer (digitaler) Technologien eine res- sourcenschonende, nachhaltige und zukunftsorientierte Stadtpolitik umsetzt.22

Eine solche Stadtpolitik zu verfolgen ist weltweit eine Herausforderung, denn grundlegend ist, wie bereits in Kapitel 1.1 erwahnt wurde, zunachst anzunehmen, dass nicht nur die Ge- samtbevolkerung der Erde wachst, sondern auch der Anteil der Stadtbevolkerung. Bis zum Jahr 2050 werden etwa drei Viertel der Menschen in Stadten oder Ballungsgebieten leben. Dadurch kommt dem urbanen Raum in Zukunft eine noch groEere Bedeutung zu als es be- reits heute der Fall ist. Das stadtische Wachstum hat dabei erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt und wird unter anderem gekennzeichnet durch Flacheninanspruchnahme, Ressour- cenverbrauch, Luftverschmutzung und Larmemissionen.23

Um den Verbrauch naturlicher Ressourcen einzuschranken, sollte deshalb das Ziel sein, Stadte moglichst kompakt zu gestalten. Mit Hilfe moderner Kommunikationstechnik sollte eine effiziente Ressourcenokonomie geschaffen werden, die den Energieverbrauch der Ein- wohner senkt und auf die Nachhaltigkeit der Stadt ausgerichtet ist.24 Diese Definition der Smart City wurde bereits in zahlreichen Publikationen vertieft und diskutiert, wobei der Fo- kus oftmals auf der damals modernen Kommunikationsinfrastruktur dem Internet lag, die in den 1990er Jahren an Popularitat und Verbreitung gewann. Stattdessen vertraten Caragliu, Del Bo und Nijkamp im Jahr 2009 die Meinung, dass sich eine Smart City nicht mehr nur uber das Internet definieren lasse, sondern uber eine Vielzahl von Charakteristika25:

- Verwendung einer Netzwerkinfrastruktur, um die okonomische und kulturelle Effizienz zu erhohen und soziale, kulturelle und urbane Entwicklung zu ermoglichen
- Eine Orientierung an okonomischer Wettbewerbsfahigkeit
- Forderung sozialer Inklusion
- Betonung der Rolle von High-Tech- und Kreativindustrie fur langfristiges Wachstum
- Berucksichtigung von sozialen Ungleichheiten
- Soziale und okologische Nachhaltigkeit als eine wichtige strategische Komponente26

Auf Basis dieser Charakteristika entwickelten auch sie anschlieEend eine Definition fur die Smart City. Dabei wurden, neben moderner Kommunikationsinfrastruktur, alle Aspekte des urbanen Lebens mit einbezogen, sodass die Definition einen ganzheitlichen Charakter be- sitzt.27

„Stadte konnen als smart bezeichnet werden, wenn die Investitionen in das Human- und Sozialkapital und traditionelle (Transport-) und moderne Kommunikationsinfrastruk- tur (ICT) zu einem nachhaltigen okonomischen Wachstum und einer hoheren Lebens- qualitat fuhren. Dies soll mit einem vernunftigen Umgang naturlicher Ressourcen und einer partizipativen Governance einhergehen“28

Um eine smarte, also zukunftsfahige Stadt nach dieser Definition realisieren zu konnen, mus- sen effiziente Infrastruktursysteme geschaffen werden, welche die Leistungs- und Funkti- onsfahigkeit der Stadt sicherstellen, aber auch negativen Folgen wie Verkehrsstau, Larm-, Luft- und Wasserverschmutzung reduzieren.29 Besonders die kritischen Infrastrukturen spielen dabei eine zentrale Rolle, da sie die zentralen Versorgungssysteme einer Stadt bilden, bei deren Ausfall oder Beeintrachtigung langanhaltende Versorgungsengpasse, erhebliche Storungen der offentlichen Sicherheit oder andere dramatische Folgen eintreten wurden.30

Um dies zu verhindern, mussen die heutigen und zukunftigen Infrastruktursysteme mog- lichst resilient gestaltet sein, was bedeutet, dass wesentlichen Funktionen aufrechterhalten bzw. ausgeglichen werden konnen, wenn die Systeme von Storungen und Teilausfallen be- troffen sind. Moglich wird dies durch eine hohe Lern-, Widerstands- und Anpassungsfahig- keit der Systeme, die dafur sorgt, dass negative Folgen verhindert oder abgemildert werden. Gleiches gilt fur die Einwohner der Stadt, die sich durch eine resilientere Haltung flexibel und lernfahig auf Veranderungen einstellen konnen.31 Hierbei spielt besonders das Internet als Kommunikationsinstrument, eine wichtige Rolle. Es kann Infrastrukturen und Akteure so vernetzen, dass sie nicht isoliert agieren, sondern als ganzheitliches System zusammenwir- ken. Dafur werden massenhaft Daten gesammelt (Big Data) und von Algorithmen zu Aussa- gen verarbeitet (Smart Data). Diese Aussagen konnen wiederum Aufschluss uber bestimmte Ablaufe und Muster geben, sodass zukunftige Prozesse prognostiziert werden konnen.32 Der Informationsaustausch vermehrt somit das kollektive Wissen, wodurch die Effizienz, Resili- enz und Nachhaltigkeit gegenuber isolierten Akteuren und Infrastrukturen gesteigert wer- den kann. In einer globalisierten Welt spielt die Informations- und Kommunikationstechnik somit eine entscheidende Rolle und kann fur eine Stadt ein strategischer Vorteil sein.

Wie das Kapitel zeigt, ist das Smart-City-Konzept weit mehr als eine technikfokussierte Vi­sion von weltweit agierenden Technologiekonzernen wie Siemens oder IBM. Stattdessen ste- hen Themen wie Klimaschutz, Lebensqualitat, Mobilitat, Energie und Governance im Zent- rum. Aufbauend auf der Definition von Caragliu, Del Bo und Nijkamp, entwickelten die Wie­ner Stadtwerke deshalb eine Definition, die diese Themenbereiche einbezieht. Das Ergebnis lasst sich als integriertes Gesamtkonzept der Stadt der Zukunft sehen33:

„Smart City bezeichnet eine Stadt, in der systematisch Informations- und Kommunikati- onstechnologien sowie ressourcenschonende Technologien eingesetzt werden, um den Weg hin zu einer postfossilen Gesellschaft zu beschreiten, den Verbrauch von Ressourcen zu verringern, die Lebensqualitat der BurgerInnen und die Wettbewerbsfahigkeit der ansassigen Wirtschaft dauerhaft zu erhohen, - mithin die Zukunftsfahigkeit der Stadt zu verbessern. Dabei werden mindestens die Bereiche Energie, Mobilitat, Stadtplanung und Governance berucksichtigt. Elementares Kennzeichen von Smart City ist die Integration und Vernetzung dieser Bereiche, um die so erzielbaren okologischen und sozialen Ver- besserungspotenziale zu realisieren. Wesentlich sind dabei eine umfassende Integration sozialer Aspekte der Stadtgesellschaft sowie ein partizipativer Zugang“34

2.2. Zentrale Handlungsfelder der Smart City

Laut der Definition der Wiener Stadtwerke sollen mindestens die Bereiche Energie, Mobilitat, Stadtplanung und Governance berucksichtigt werden, um die Zukunftsfahigkeit einer Stadt zu verbessern. Die festgestellten Bereiche wurden dabei aus zahlreichen analysierten Publi- kationen herausgearbeitet. Daruber hinaus wurde in der Definition gezielt der Begriff min- destens verwendet, um zu zeigen, dass das Smart-City-Konzept einen ganzheitlichen Charak- ter besitzt und weitaus mehr Themenbereiche umfasst. Dieser ganzheitliche Charakter hatte sich zum Zeitpunkt der Veroffentlichung der Definition in der Praxis noch nicht durchsetzen konnen, sodass eine umfassende Betrachtung aller Aspekte der Stadt, unter dem Stichwort Smart City, damals nicht stattfand.35

Fur die Festlegung der zuvor genannten Themenbereiche wurden von den Wiener Stadtwer- ken vier Publikationen herangezogen, die sich mit der Smart City auseinandersetzten. Alle Publikationen eint zunachst, dass der Begriff Smart City fur eine intelligente Vernetzung steht, sei es nun innerhalb eines Bereiches oder zwischen verschiedenen Bereichen. Alle Pub- likationen eint auEerdem, dass sie Bereiche, Faktoren, Kriterien und Charakteristika definie- ren, die eine themenbezogene Aufteilung der Smart City ermoglichen. Aus diesen Aufteilun- gen konnten die Wiener Stadtwerke wiederum Handlungsfelder ableiten, die ihrer Meinung nach den Gegenstand der Smart City bilden.36

Im Folgenden wird die Aufteilung einer Publikation naher vorgestellt, die von den Wiener Stadtwerken verwendet wurde. Diese soll, unter Berucksichtigung weiterer Literatur, an- schlieEend genutzt werden, um die einzelnen Handlungsfelder der Smart City zu beschreiben und zu charakterisieren. Wie bei der Definition der Smart City, gibt es auch bei der Aufteilung der Handlungsfelder ein enormes Spektrum an Vorschlagen, die abhangig sind vom Betrach- tungswinkel, den Literaturgrundlagen und den lokalen Gegebenheiten. Unter der Pramisse, dass das Smart-City-Konzept kein fertiges Produkt ist und weiterentwickelt wird, werden auch die Handlungsfelder an aktuelle Gegebenheiten und Veranderungen angepasst.

Die erwahnte Aufteilung der Handlungsfelder geht auf das von Rudolf Griffinger geleitete Pro- jekt European Smart Cities zuruck, das einen Faktorenkatalog entwickelte, mit dem sich die Smartness mittelgroEer, europaischer Stadte bewerten lieE. Insgesamt wurden dafur 70 Stadte in sechs ubergeordneten Handlungsfeldern bewertet. Dabei handelt es sich um Smart Economy (Wettbewerbsfahigkeit), Smart People (Sozial- und Human-Kapital ), Smart Gover­nance (Partizipation), Smart Mobility (Transport, Informations- und Kommunikationstech- nologien), Smart Environment (naturliche Ressourcen) und Smart Living (Lebensqualitat).37 Diese sechs ubergeordneten Handlungsfelder wurden jeweils durch vier bis sieben Faktoren beschrieben (vgl. Tabelle 2, S. 22). Wie gut die Stadte diese Faktoren erfullen, wurde letzt- endlich anhand von 74 messbaren Indikatoren bewertet.38 Die Feststellung dieser Faktoren und Indikatoren erfolgte dabei auf Basis umfangreicher Literatur- und Praxisrecherchen und ist so gut begrundet und belegt, dass das Bewertungsschema anschlieEend in zahlreichen Publikationen mit dem Schwerpunkt Smart City weiterverwendet wurde.39 Daruber hinaus wird das Schema auch von einer zunehmenden Zahl an Stadtverwaltungen und politischen Entscheidungstragen genutzt, die daraus Smart-City-Strategien entwickeln.40

Unabhangig von den erzielten Ergebnissen, konnte Griffinger den ganzheitlichen Charakter des Smart-City-Konzeptes herausarbeiten und abbilden. Die festgestellten Handlungsfelder und ihre Faktoren bilden eine umfangreiche Grundlage, um den Ist-Zustand einer Stadt hinsichtlich der Indikatoren einer Smart City zu bewerten. Daruber hinaus ermoglichen sie es auch, Ansatzpunkte zu finden, an denen Stadtverwaltungen und politische Entscheidungs- trager ansetzen konnen, um ihre Stadt zukunftsfahiger zu gestalten.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 2: Faktoren und Handlungsfelder der Smart City nach European Smart Cities Project

In der Literatur lasst sich jedoch auch Kritik am Bewertungsschema von Griffinger finden. So spricht sich beispielsweise Michael Jaeckel, Prasident der Universitat Trier, fur eine leichte Modifizierung der Handlungsfelder aus. Er sieht die IKT nicht nur als Faktor der Smart Mobility, sondern als ganzheitliches Attribut, das alle Handlungsfelder der Smart City uberspannt und fur eine intelligente Vernetzung der Handlungsfelder sorgt. Daruber hinaus vertritt er die Meinung, dass Smart Living kein eigenes Handlungsfeld darstellt, da samtliche Aktivitaten in den Handlungsfeldern einer Smart City das Ziel verfolgen, die Lebensqualitat zu erhohen. Damit dies gelingt, benotigt eine Stadt ein handlungsfeldubergreifendes Innova- tionsmilieu, in dem technischer, kultureller, sozialer und wissenschaftlicher Austausch statt- findet, um Innovationen voranzutreiben. AuEerdem vertritt Jaeckel die Meinung, dass Smart Governance sowohl ein Handlungsfeld, als auch eine ubergeordnete Dimension darstellt, die alle anderen Handlungsfelder beeinflusst.41

Die von Griffinger im Rahmen des Projekts European Smart Cities entwickelten sechs Hand- lungsfelder sollen anschlieEend naher beschrieben und charakterisiert werden. Wie von Jae- ckel vorgeschlagen, soll die IKT-Infrastruktur hierbei als ganzheitliches Attribut gesehen werden, dass fur die intelligente Vernetzung samtlicher Handlungsfelder sorgt. Auch die ubergeordnete Bedeutung des Governance-Aspekts soll berucksichtigt werden.

Smart Economy

Laut Griffinger zeichnet sich eine Stadt mit einer Smart Economy durch ihre Wettbewerbsfa- higkeit aus. Sie besitzt ein hohes MaE an Unternehmergeist, Innovationsgeist, Produktivitat, Anpassungsfahigkeit und internationaler Vernetzung. Diesem Ansatz entspricht auch die De­finition der Wiener Stadtwerke, die der Wettbewerbsfahigkeit der ansassigen Wirtschaft eine erhebliche Rolle beimessen, um die Zukunftsfahigkeit der Stadt zu verbessern.42

Um die Wettbewerbsfahigkeit zu erhohen, setzt die Smart Economy auf Wissen und Innova- tionen. Das Wissen wird zum einen durch Daten von Sensoren und Kameras gewonnen, zum anderen aber auch durch Menschen. Deshalb ist es fur das Wachstum einer Smart Economy von zentraler Bedeutung, die Lebensqualitat der Stadt moglichst hoch zu halten, sodass die Menschen ihr eigenes Potenzial nutzen konnen und moglichst viel Wissen generieren. Neben einer umfangreichen Versorgung an urbanen Infrastrukturen, Bildung, Dienstleistungen und kulturellem Angebot, spielt auch ein nachhaltiger Umgang mit naturlichen Ressourcen eine wichtige Rolle, um ein gesundes und kreativitatsforderndes Arbeitsumfeld zu schaffen.43

Ein solches Arbeitsumfeld und ein gesundes Geschaftsklima sind in der Smart Economy von erheblicher Bedeutung, da sie die Zusammenarbeit, Clusterbildung und den Wettbewerb for- dern, was wiederum zu mehr Ideen und Innovationen fuhrt.44 Die lokale Wirtschaft kann da- von profitieren, wenn diese Ideen und Innovationen zu wertvollen Verfahren, Produkten und Dienstleistungen weiterentwickelt werden.45

Fur das Zusammentragen und den Austausch von Wissen, bzw. die Vernetzung von Akteuren, setzt die Smart Economy auf leistungsfahige IKT-Infrastruktur, deren Basis das Internet bil- det. Durch Datenaustausch und umfangreiche Vernetzung lassen sich Produktionsablaufe optimieren, sodass, die Produktivitat, Effizienz und Qualitat gesteigert, bzw. Kosten, Ressour- cenverbrauch und Abfallproduktion gesenkt werden konnen. Unter der Pramisse der Nach- haltigkeit kann eine Smart Economy somit die Wettbewerbsfahigkeit von Stadten im inter- nationalen Vergleich erhohen.46 Zu diesem Schluss kommt auch die irische Regierung, die im Jahr 2008 einen Leitfaden verfasste, um die Wirtschaft in eine smarte Zukunft zu fuhren:

„Eine Smart Economy kombiniert die erfolgreichen Elemente der freien Marktwirtschaft mit der Ideenwirtschaft, wahrend eine qualitativ hochwertige Umwelt, Energiesicher- heit und sozialer Zusammenhalt gefordert werden. Die Volkswirtschaften, denen es ge- lingt diese Attribute zusammenzubringen, werden in Zukunft zu den erfolgreichsten ge- horen.“ 47

Smart People

In einer Smart City wird versucht das Humankapital (Leistungspotenzial der Arbeitskrafte) und das Sozialkapital (Leistungspotenzial aus sozialen Beziehungen) bestmoglich auszu- schopfen. Die Grundlage dafur bilden Smart People, die sich durch ihr hohes Qualifikations- niveau und ihren Willen, sich kontinuierlich weiterzubilden, auszeichnen. Sie sind weltoffen, mundig, sozial und ethnisch vielfaltig und nehmen am gesellschaftlichen und politischen Le- ben der Stadt teil. Durch soziale Interaktion findet ein reger Wissensaustausch statt. Dessen Qualitat bestimmt letztendlich das Sozialkapital der Stadt.48

Auch uber den Umgang mit modernen Informations- und Kommunikationstechnologien las­sen sich Smart People definieren. Sie nutzen digitale Medien und das Internet sowohl im pri- vaten, als auch im beruflichen Leben. Sie sind dauerhaft mit ihren Mitmenschen in Kontakt und konnen zur Verfugung gestellte Daten nutzen, verandern und personalisieren, um ihre Lebensqualitat innerhalb der Stadt zu erhohen.49

Eine hohe Lebensqualitat bietet mehr Raum fur die personliche Entfaltung und ist somit ein Nahrboden fur das kreative Milieu einer Stadt. Ohne dieses, auf Vernetzung und Interaktion ausgerichtete, innovative Milieu, konnte das Smart-City-Konzept sein volles Potential nicht ausschopfen.50 Smart People sind Teil dieses Milieus und zeichnen sich durch ihre Kreativitat und ihren Innovationsgeist aus. Sie entwickeln neue Ideen, aus denen letztendlich Produkte und Dienstleistungen entwickelt werden, die das Leben in der Stadt einfacher und besser ge- stalten.51 Auch der Aspekt der Nachhaltigkeit findet Berucksichtigung. Smart People sind sich ihrer Verantwortung gegenuber der Umwelt bewusst und setzen sich, vernetzt mit Gleichge- sinnten, fur ihre Ziele ein, die Stadt innovativ und nachhaltig zu gestalten und den Ressour- cenverbrauch zu verringern.52

Smart Governance

Das von Griffinger festgelegte Handlungsfeld Smart Governance bezieht sich auf das Regie­rungs- und Verwaltungshandeln innerhalb der Smart City. Die in Tabelle 2 genannten Fakto- ren betreffen die Beteiligungsmoglichkeiten der Burger bei Entscheidungen, die Qualitat der offentlichen und sozialen Dienstleistungen, sowie die Transparenz des Regierungs- und Ver- waltungshandelns.53

Um die Hurden der politischen Beteiligung zu senken und die Partizipation zu verbessern, setzt die Smart City auf neue Online-Plattformen, die dem Dialog mit den Burgern dienen. Dadurch soll die Transparenz bei politischen Entscheidungsprozessen verbessert und fur eine hohere offentliche Akzeptanz bei Projekten gesorgt werden. Daruber hinaus umfasst Smart Governance auch Burgerdienstleistungen. So soll es den Bewohnern beispielsweise ermoglicht werden, Behordengange online abzuwickeln und Auskunfte uber Online-Portale zu erhalten. Auch die Bereitstellung von Echtzeitinformationen zur Verkehrssituation oder zur Belegung von Parkhausern ist denkbar.54

Smart Governance fordert nicht nur den Dialog zwischen Verwaltung und Burgern, sondern die Vernetzung aller Akteure der Smart City. Durch neue Formen der Zusammenarbeit, poli- tisch-gesellschaftliche Initiativen und innovative Organisationsstrukturen kann die Zusam- menarbeit akteursubergreifend gelingen. Erwahnenswert sind hierbei offentlich-private Partnerschaften, die durch Smart Governance gefordert werden. Durch engere Zusammen- arbeit zwischen offentlichen und privaten Akteuren konnen die Ziele der Smart City effekti- ver erreicht werden.55

Daruber hinaus kann die Stadt mit Hilfe von Smart Governance zu einem globalen Knoten- punkt werden, in dem Akteure aus anderen Stadten, Landern und dem Umland untereinan- der und mit der Smart City vernetzt werden. Mit Hilfe von interoperablen IKT-Plattformen konnen auch externe Systeme und Akteure in die lokalen Netzwerke der Stadt integriert wer- den. Dabei ist es das Ziel, die Hurden der Vernetzung soweit zu minimieren, dass eine Zusam- menarbeit so effizient und effektiv wie moglich erfolgen kann. Dadurch konnen wiederum mehr Daten und Informationen gewonnen werden, die moglichst transparent und offentlich zuganglich sein sollten, damit auch andere Akteure sie nutzen konnen, um die Stadt kontinu- ierlich zu verbessern.56

Es lasst sich somit abschlieEend feststellen, dass Stadte uber Smart Governance verfugen, wenn sie IKT nutzen, um den Informationsaustausch zwischen den Burgern und den Akteu- ren der Smart City zu erleichtern und die Zusammenarbeit zu fordern. Wie Jaeckel bereits anmerkte, wird daraus ersichtlich, dass Smart Governance nicht nur ein eigenes Handlungs- feld darstellt, sondern auch alle anderen Handlungsfelder beeinflusst.57 Smart Governance ist somit ein Faktor, der sich durch alle Bereiche der Stadt zieht und fur die Integration und Abstimmung von anderen Charakteristiken der Smart City sorgt.58

Smart Mobility

Nach Griffinger wird das Handlungsfeld Smart Mobility von lokalen und internationalen ver- kehrlichen Anbindungen, von nachhaltigen, innovativen und sicheren Verkehrssystemen und der Verfugbarkeit von IKT-Infrastruktur gepragt.59 Wie Jaeckel bereits anmerkte, ist IKT- Infrastruktur jedoch kein Alleinstellungsmerkmal der Smart Mobility, sondern sorgt statt- dessen fur die Vernetzung samtlicher Handlungsfelder der Smart City. Nichtsdestotrotz ist die IKT-Infrastruktur ein wesentlicher Bestandteil der Smart Mobility und ermoglicht eine intelligente Art des offentlichen und privaten Verkehrs.60

Grundsatzlich werden unter dem Begriff der Smart Mobility alle Angebote und Dienstleistun- gen zusammengefasst, die IKT nutzen, um einen effizienten, emissionsarmen und sicheren Verkehr zu schaffen. Dafur werden nicht nur bestehende Verkehrsinfrastrukturen verbessert und in ihrer Nutzung optimiert, sondern auch neue, oftmals integrierte Mobilitatskonzepte entwickelt und umgesetzt.61 Ziel der Smart Mobility ist es somit, das ubergeordnete Leitbild der Smart City zu verwirklichen und die Lebensqualitat und Wettbewerbsfahigkeit der Stadt zu erhohen, wahrend der Ressourcenverbrauch und der EmissionsausstoE reduziert wird.

Aus Nutzersicht zeichnet sich eine Smart Mobility dadurch aus, dass individuelle Transport- bedurfnisse umfangreich befriedigt werden. Diese Bedurfnisse entstehen aus unterschiedli- chen Anspruchen an Reisezeit, Budget, Komfort, Sicherheit und Nachhaltigkeit. Sie gelten so- wohl fur den Personen-, als auch fur den Warentransport.62

Aus Sicht der Stadt sorgt die Befriedigung individueller Transportbedurfnisse fur eine ho- here Lebensqualitat und Produktivitat, was sich wiederum positiv auf die Wettbewerbsfa- higkeit der Stadt auswirkt.63

Stadte mit Mobilitatslosungen aus dem Handlungsfeld Smart Mobility setzen deshalb auf in­termodale Verkehrssysteme, in denen die Fahrzeugkapazitaten bestmoglich ausgenutzt und saubere, nicht motorisierte Optionen bevorzugt werden.64 Dafur ist die Entwicklung des of- fentlichen Nahverkehrs ein wesentlicher Faktor, da er erheblich zur Entlastung der Ver- kehrswege und zur Emissionsreduzierung beitragen kann.65 Durch eine intelligente Vernet- zung des Verkehrssystems kann daruber hinaus ein flieEender Ubergang zwischen Individu- alverkehr und offentlichem Personenverkehr geschaffen werden, sodass die effiziente Ver- knupfung mehrerer Verkehrsmittel ermoglicht wird. Dafur stellt eine Smart City ihren Ver- kehrsteilnehmern relevante Echtzeitinformationen via IKT zur Verfugung. Der Privatverkehr kann dadurch beispielsweise Zeit und Kosten sparen, sowie die Auslastung von Pendlerfahr- zeugen erhohen. Betreiber offentlicher Verkehrsangebote konnen dagegen ihr Angebot bes­ser an den Bedarf anpassen, was die wirtschaftliche und okologische Nachhaltigkeit fordert. Umgekehrt stellen aber auch die Verkehrsteilnehmer ihre Informationen der Offentlichkeit zur Verfugung und konnen damit zu einer langfristigen, strategischen Planung der Smart City beitragen.66

Konkrete Ideen fur smarte Mobilitatsangebote befinden sich bereits in der Umsetzungsphase und umfassen unter anderem Verkehrssteuerungssysteme, Elektromobilitat und Fahrassis- tenzsysteme. In der Sharing Economy wird ein Wachstum von 3000 Prozent (Stand 2016) erwartet, sodass Bike-, Ride- und Carsharing-Angebote das Stadtbild zunehmend pragen werden. Daruber hinaus schreitet die technologische Entwicklung von Sensor- und Navigati- onstechnologien voran, was eine umfangreiche Vernetzung des Lebensraumes ermoglicht. Das darauf aufbauende Internet der Dinge bietet wiederum ein vollig neues Spektrum an Moglichkeiten fur smarte Mobilitatsangebote.67

Smart Environment

Im Handlungsfeld Smart Environment nimmt Giffinger Bezug auf die Attraktivitat der natur- lichen Standortbedingungen, die Umweltverschmutzung, den Umweltschutz und die nach- haltige Nutzung von Ressourcen innerhalb der Stadt.68 Catriona Manville vom Forschungs- institut RAND Europe geht in ihrer Studie fur das europaische Parlament daruber hinaus und erweitert das Handlungsfeld um Stadtplanung, Abfallverwertung und das Baugewerbe. Als Teil dieses Handlungsfelds sieht sie auch den Bereich Smart Energy, der sich mit einer nach- haltigen Energiegewinnung und Nutzung auseinandersetzt. Zentrale Themen sind dabei er- neuerbare Energien, intelligente Netze und Messtechnik, sowie Schadstoffmonitoring.69

Auch im Handlungsfeld Smart Environment wird auf IKT-gestutzte Losungen gesetzt. Mit Hilfe von Big-Data-Technologien lassen sich beispielsweise Abweichungen in groEen Infra- strukturnetzen erkennen und beheben. So messen kabellose Sensornetzwerke Druck, Durch- fluss und Qualitat des Trinkwassers und reichen die gesammelten Daten an eine zentrale Verarbeitungsstelle weiter, wo sie automatisch analysiert und ausgewertet werden.70 Eine weitere Anwendungsmoglichkeit bilden sogenannte Smart Grids, in denen nachhaltiger Strom produziert und intelligent verteilt wird. In dem Stromnetz Erzeuger, Energiespeicher, Netzkomponenten und Verbraucher, miteinander vernetzt, sodass Angebot und Nachfrage effizienter miteinander koordiniert und die Netzstabilitat gewahrleistet werden kann. Dies ist notwendig, da die im Smart Grid verwendeten regenerativen Energiequellen von naturli- chen Bedingungen abhangig sind und dementsprechend schwankende Leistung bringen.71

Daruber hinaus konnen mit Hilfe von Smart Grids auch lokale und autonome Energieversor- gungsnetze geschaffen werden, in denen Verbrauchs- und Erzeugungsgemeinschaften ihren eigenen Strom produzieren, verwalten und handeln.72

Im Handlungsfeld Smart Environment steht somit der Umweltschutz und die Optimierung stadtischer Prozesse im Mittelpunkt. Mit IKT-gestutzten Losungen kann die Effizienz der Netze und Systeme gesteigert werden, wahrend der Einsatz erneuerbarer Energien gefordert wird, sodass die vorhandenen Ressourcen geschont und die Verschmutzung reduziert wird. Eine Abgrenzung des Handlungsfelds ist nicht immer moglich, da beispielsweise intelligente StraEenbeleuchtung sowohl in das Handlungsfeld Smart Environment fallen, als auch in das Handlungsfeld Smart Mobility.

Smart Living

Wie von Griffinger beschrieben, steigern positiv bewertete Faktoren des Handlungsfeldes Smart Living die Lebensqualitat in einer Stadt. Die Stadte besitzen eine hohe Anzahl an Kul- tur- und Bildungseinrichtungen, gute Gesundheits- und Wohnbedingungen, Sicherheit, sowie sozialen Zusammenhalt. Wie bereits erwahnt, vertritt Jaeckel eine andere Meinung und sieht Smart Living nicht als eigenes Handlungsfeld, da alle Aktivitaten in den Handlungsfeldern einer Smart City das Ziel verfolgen, die Lebensqualitat zu erhohen. Zwar ist dem zuzustim- men, dennoch ist auch erkennbar, dass die von Griffinger genannten Faktoren und ihre un- tergeordneten Indikatoren eine lebenswerte Stadt charakterisieren und zur Lebensqualitat beitragen. Beispielhaft dafur stehen Indikatoren wie Qualitat des Gesundheitssystems, per- sonliche Sicherheit und Bildungszugang, bei denen die Zufriedenheit der Bevolkerung als Be- wertungsgrundlage dient.73

Das von Griffinger beschriebene Handlungsfeld Smart Living bietet Ansatzpunkte fur stadti- sches Handeln. In aktueller Literatur wird der Fokus eher auf das private Umfeld der Bewoh- ner gelegt, das durch den Einsatz von digitalen und smarten Technologien verbessert wird. So ermoglichen es IKT-gestutzte Systeme beispielsweise, das Raumklima, die Fensterladen oder die Beleuchtung der Wohnung automatisch und intelligent zu steuern.74

Uber Smartphone-Apps lassen sich die Systeme auch fernsteuern, sodass selbst nach dem Verlassen der Wohnung festgestellt werden kann, ob alle Lichter der Wohnung ausgeschaltet sind. Dieser Aspekt des Smart Livings wird oftmals auch als Smart Home bezeichnet und bie- tet einen Markt fur Innovationen der Hausgerate- und Haustechnikhersteller.75 Mit Hilfe sol- cher Systeme wird auEerdem angestrebt, ein unabhangigeres Leben im Alter und bei Krank- heit zu ermoglichen, wobei Pflege-, Untersuchungs- und Betreuungsangebote vom System koordiniert werden.76

Smart Living beschreibt daruber hinaus auch einen Lebensstil, der durch die tagliche Nut- zung von digitalen Medien und IKT gepragt ist. Durch die internetgestutzte Vernetzung wer- den beispielsweise Verhalten, Konsum und Ernahrung positiv beeinflusst und der Austausch gefordert. Ein smarter Lebensstil gilt als gesund und umweltgerecht und kann in einer viel- faltigen Stadt mit breitem kulturellem Angebot und hoher Wohnqualitat gelebt werden. Smart Living ist somit eng verbunden mit einem hohen sozialen Zusammenhalt und dem So- zialkapital.77

Schlussfolgerungen

AbschlieEend lasst sich feststellen, dass zwischen der Smart City und ihren Bewohnern wech- selseitige Abhangigkeiten bestehen. So lasst sich eine Smart Economy beispielsweise nur re- alisieren, wenn die Stadt uber gebildete und innovationstreibende Einwohner verfugt (Smart People). Diese konnen ihr kreatives und innovatives Potential jedoch nur vollstandig aus- schopfen, wenn eine entsprechende Lebensqualitat in der Stadt herrscht. Dafur konnen wie- derum technische Errungenschaften, nachhaltiger Umgang mit Umwelt und Ressourcen, so- wie Smart Governance sorgen. In allen diesen Bereichen findet IKT Anwendung und sorgt fur eine Vernetzung aller Akteure der Smart City. Neben der zwischenmenschlichen Kommuni- kation spielen dabei auch Sensoren, Haushaltsgerate und intelligente Systeme eine Rolle.

Anhand von Griffingers Bewertungsschema lasst sich der ganzheitliche Charakter des Smart- City-Konzeptes erahnen. Es kann jedoch festgestellt werden, dass nicht alle Aspekte der Smart City in den Handlungsfeldern abdeckt werden, was unter anderem auf das Alter des Bewertungsschemas zuruckzufuhren ist (Erscheinungsjahr 2007). Nichtsdestotrotz nutzen Autoren selbst zehn Jahre spater die Handlungsfelder, um die Themenbereiche der Smart City voneinander abzugrenzen.78 Es gibt jedoch auch Schemata, in denen weitere Handlungs- felder hinzugefugt, oder vorhandene Handlungsfelder aufgeteilt wurden. Beispiele dafur bil- den Smart Education, Smart Energy, Smart Logistics und Smart Democracy.79 80

Unabhangig von der Aufteilung war zu erkennen, dass das Smart-City-Konzept stetig weiter- gedacht bzw. weiterentwickelt wurde, wobei stetig fortschrittliche Innovationen eingeflos- sen sind. Bei der in Kapitel 3 beschriebenen Blockchain-Technologie muss dieser Schritt erst noch erfolgen. Mit dieser Arbeit wird versucht, einen Beitrag dazu zu leisten.

2.3. Schwachen, Risiken und Herausforderungen des Smart-City-Konzepts

Wie bereits in Kapitel 2.2 festgestellt wurde, werden alle Handlungsfelder und Lebensberei- che der Smart City von IKT gepragt. Dadurch entsteht ein erhebliches Datenaufkommen, das in Zukunft weiter zunehmen wird. So ging das Unternehmen EMC in einer Forschungsstudie aus dem Jahr 2014 davon aus, dass sich das weltweite Datenaufkommen bis zum Jahr 2020 verzehnfachen wird, von damaligen 4,4 Billionen Gigabyte auf 44 Billionen Gigabyte.81 In Deutschland wird die Menge digitaler Daten im gleichen Zeitraum von 230 auf 1.100 Milliar­den Gigabyte steigen. Um dies fassbarer zu machen, wurde von EMC ein Vergleich aufgestellt, wonach ein deutscher Durchschnittshaushalt im Jahr 2014 so viele Daten produzierte, dass 65 Smartphones mit 32 Gigabyte Speicherplatz gefullt werden konnten. Im Jahr 2020 wurden es bereits 318 gefullte Smartphones sein. EMC stellte auEerdem die Prognose auf, dass sich nach 2020 das weltweite Datenaufkommen alle zwei Jahre verdoppeln wird, wobei die Sen- sordaten des Internets der Dinge der wichtigste Wachstumstreiber sein werden.82

Mit diesem stetig wachsenden Datenaufkommen und der zunehmenden Digitalisierung ent- stehen Herausforderungen, mit denen sich alle Akteure der Smart City auseinandersetzen mussen. So darf die Steigerung der Zukunftsfahigkeit einer Stadt nicht auf Kosten von Daten- schutz, Transparenz und Unabhangigkeit erfolgen. In diesem Kapitel werden die Schwachen, Risiken und Herausforderungen des Smart-City-Konzepts betrachtet, sodass mogliche An- satzpunkte der Blockchain-Technologie aufgezeigt werden konnen.

Personlichkeits- und Datenschutz

Bei Betrachtung aller Handlungsfelder ist erkennbar, dass der Austausch von Daten und In- formationen ein wesentlicher Bestandteil des Smart-City-Konzepts ist und zur Zukunftsfa- higkeit der Stadt beitragt. Demnach vermehrt der Informationsaustausch die kollektive In- telligenz der Stadt, wodurch mehr Innovationen geschaffen werden, welche die Nachhaltig- keit, Effizienz, Lebensqualitat und Wettbewerbsfahigkeit erhohen konnen.83 Dem folgend setzen sich Open-Data-Befurworter fur einen freien Zugang zu stadtischen Informationen und Wissensbestanden ein. So sollen beispielsweise unter dem Stichwort Open Governance Data Regierungen und Kommunen davon uberzeugt werden, Transparenz und Partizipation zu fordern, indem sie Daten zur offentlichen Nutzung zur Verfugung stellen.84 Dieser offene Umgang mit Informationen und Wissen steht jedoch in einem Spannungsfeld zu Werten des Personlichkeits- und Datenschutzes und stellt hohe Anforderungen an die Datensicherheit.85

Die Kritiker von Smart City und Open Data sehen im Bereich des Personlichkeits- und Daten- schutzes ein hohes Gefahrenpotenzial.86 Durch die standige Vernetzung und das, in einigen Fallen ungewollte Teilen personenbezogener Daten entsteht fur die Bewohner einer Smart City das Risiko, zu glasernen Menschen zu werden. Hierbei leiten, beispielsweise Nutzer einer App, so viele personliche Daten an den App-Betreiber weiter, dass dieser ein umfangreiches Nutzerprofil erstellen kann. Je nach Anwendungsbereich der App lasst sich damit z.B. das Verhalten bezuglich Mobilitat, Konsum und Freizeitgestaltung feststellen.87 Weitergedacht bedeutet dies, dass App-Betreiber die Bewohner einer Smart City permanent uberwachen und kontrollieren konnten, weshalb in der kritischen Auseinandersetzung mit der Smart City gelegentlich Begriffe wie Uberwachungsstaat und Big Brother fallen.88

„In einer,guten' Gesellschaft konnte nun unseregesamte Lebenswelt mitvernetzten IKT- Medien durchzogen sein, die uns helfen, die Welt besser, schneller, einfacher sowie siche- rer zu bewaltigen und dabei unseren Handlungsspielraum zu erweitern. [...] Doch so lange der ideale Zustand aller Beziehungen in einer Gesellschaft nicht realisiert ist, ba- siert der Einsatz dieser IKT-Medien auf einem fragilen Vertrauensverhaltnis“ 89

Dieses Vertrauensverhaltnis besteht nicht nur zwischen Einwohnern und Regierungen bzw. Kommunen, sondern auch zwischen Einwohnern und privatwirtschaftlichen Unternehmen, die in erster Linie das Ziel verfolgen ihren Gewinn zu maximieren. Mit diesem Streben treiben Unternehmen wie Google, IBM, Apple und Amazon die Entwicklung innovativer Smart-City- Apps voran. Besonders Google hat dabei das Potenzial, zahlreiche Handlungsfelder einer Smart City mit innovativen Losungen zu vernetzen und womoglich zu dominieren.90

So startete Google im Jahr 1997 als Internet-Suchmaschine und konnte seitdem sein Ge- schaftsfeld immer weiter ausbauen. Mittlerweile bietet das Unternehmen ein umfangreiches digitales Okosystem an, in dem sich Apps wie Gmail, Google Kalender, Google Drive und Google Docs befinden, die dem Nutzer viele Vorteile bietet. Diese sind fur Nutzer zwar monetar kos- tenfrei, aber nicht umsonst. So zahlt der Nutzer mit seinen personenbezogenen Daten, die er Google uber die Apps anvertraut. Fur Googles Kerngeschaft, personalisierte Werbung anzu- bieten, sind diese Daten von enormer Bedeutung. Um ein moglichst umfangreiches Angebot an personenbezogenen Daten zu erhalten, versucht das Unternehmen deshalb, alle Lebens- bereiche mit den eigenen Produkten zu durchdringen. Dazu tragen Produkte wie das eigens entwickelte mobile Betriebssystem Android bei, dass Auskunft uber den Nutzerstandort ge- ben kann, oder IKT-gestutzte Thermostate, deren Hersteller Nest Labs von Google im Jahr 2014 aufgekauft wurde.91

In einer Smart City besteht somit nicht nur das Risiko, glasern gegenuber Regierungen, Kom- munen und privatwirtschaftlichen Unternehmen zu werden, sondern auch in eine Abhangig- keit von diesen zu geraten. Werden IKT-gestutzte Angebot in allen Lebensbereichen genutzt, kann eine Kultur des Zwangsvertrauens entstehen. Dabei ist der Nutzer gezwungen, den An- bietern zu vertrauen, wenn er deren Angebot nutzen will. Alternativ bleibt ihm ansonsten nur der Verzicht, was wiederum den smarten Lebensstil einschrankt.92

Das Zwangsvertrauen ist daruber hinaus eng verbunden mit dem Problem der mangelhaften Transparenz. So sind sich IKT-Nutzer oftmals nicht bewusst, in welchem Umfang die von ihnen geteilten Daten weiterverwendet oder verkauft werden. Grund dafur ist auch die Lange mancher allgemeinen Geschaftsbedingungen (AGB), die fur Nutzer nicht zu bewaltigen sind, sodass ihnen blind zugestimmt wird.93 Entstehen dadurch Schaden auf Nutzerseite, kann das Vertrauensverhaltnis zwischen Nutzer und Anbieter belastet werden.94 So kann beispiels- weise die ungewollte Weitergabe von Daten bei Nutzern ein Gefuhl des Kontrollverlusts aus- losen. Die damit einhergehende Resignation vor den neuen IKT-gestutzten Medien kann auch hier zu einem Verzicht auf deren Nutzung fuhren. Fur die Smart City bedeutet dies ein Verlust des Sozialkapitals, da der IKT-basierte Wissensaustausch nicht mehr stattfindet (siehe Kapi- tel 2.2 - Smart People).95 In diesem Zusammenhang besteht fur die Smart City das Risiko ei- ner digitalen Spaltung. Diese entsteht, wenn sich einzelne Bevolkerungsgruppen nicht mit den neuen Technologien identifizieren konnen, sie nicht verstehen oder der Zugang und die Nutzungsmoglichkeiten fur sie nicht gegeben sind. Dies kann Auswirkungen auf die gesell- schaftlichen Chancen und das gesellschaftliche Zusammenleben haben.96

Datensicherheit

Nicht nur fur die Bewohner gibt es Risiken, die mit der Digitalisierung und Vernetzung der Smart City zusammenhangen. Auch Betreiber von IKT-basierten Dienstleistungen und Syste- men konnen einen Kontrollverlust erleiden, wenn es zu Systemausfallen oder Cyberangriffen kommt. Wie bereits in Kapitel 2.1 beschrieben wurde, konnen Ausfalle bzw. Beeintrachtigun- gen von kritischen Infrastrukturen zu langanhaltenden Versorgungsengpassen und erhebli- chen Storungen der offentlichen Sicherheit fuhren. Ahnlich Folgen entstehen, wenn die Da- tensicherheit nicht gewahrleistet werden kann, weil Systeme Opfer von Cyberangriffen ge- worden sind. Hacker konnen in diesem Fall Daten entwenden, loschen, oder verandern. Auch eine Manipulation von Dienstleistungen, Geraten und Infrastrukturen ist denkbar, wodurch ganze Stadte erpressbar waren, wenn ihnen ein Zusammenbruch von Infrastrukturen und Dienstleistungen angedroht wird.97

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eine Smart City, die in allen Handlungsfelder auf IKT-ge- stutzte Losungen setzt, bietet zahlreiche Angriffspunkte fur Cyberangriffe. Als ausgemachte Schwachstellen gel- ten dabei Systeme, die eine zentralisierte Struktur besit- zen.98 Je nach Aufgabe, verfugen diese Systeme uber ein zentrales Element, meist ein Server oder eine Daten- bank, uber das alle Komponenten des Systems miteinan- der vernetzt sind. Dieses zentrale Element bildet einen Single Point of Failure (engl. fur: zent- rale Schwachstelle). Ist es von einem Cyberangriff betroffen, wird das komplette System be- eintrachtigt, manipuliert oder gar zerstort und die Datensicherheit ist nicht mehr gegeben.99 Als Beispiel dafur verweist Anthony Townsend, ein amerikanischer Smart-City-Forscher, auf den Tsunami im Jahr 2011, als zahlreiche Mobilfunkturme nordlich von Tokio zerstort wur- den. Diese bildeten das zentrale Element des Mobilfunknetzes und sorgten fur einen Kom- plettausfall. Um trotzdem informiert zu bleiben, mussten die Menschen wieder Radios, Zei- tungen und sogar Boten nutzen, die zwischen den Orten verkehrten.100 Technologie-Abhangigkeiten wie diese sind in der Smart City weit verbreitet. So bezeichnet Townsend das Global Positioning System (GPS) als wohl groEten Single Point of Failure der Smart City, da alle dafur genutzten Satelliten dem US-Verteidigungsministerium gehoren, dass den Betrieb beliebig kontrollieren und einstellen kann. Dies wurde schon heute zum Versagen vieler IKT-Dienstleistungen fuhren, die sich diese Technologie teilen.101 Dazu zah- len beispielsweise Navigationssysteme, elektronische Fahrtenbucher und Steuerungssys- teme fur autonome Fahrzeuge.

Eine ahnliche verheerende Wirkung auf die Smart City hatte, nach Meinung von Townsend, auch der Ausfall von sogenannten Cloud-Computing-Infrastrukturen.102 Beim Cloud-Compu­ting werden computerbezogene Dienstleistungen, wie Berechnungen, Analysen und Speiche- rungen, uber das Internet bzw. die Cloud abgewickelt. Die computerseitige Arbeitsleistung wird dabei vom Anbieter der Cloud-Computing-Dienstleistung zur Verfugung gestellt und be- findet sich oftmals in einem zentralen Datencenter.103 In Zukunft werden diese Dienstleis- tungen zunehmen. In der EMC-Studie wurde beispielsweise davon ausgegangen, dass im Jahr 2013 bereits 20 Prozent der Daten in einer von privaten Unternehmen verwalteten Cloud gespeichert wurden oder mit ihr verknupft waren. Dieser Wert soll sich auf 40 Prozent im Jahr 2020 verdoppeln, wodurch die Abhangigkeit vom Cloud-Computing zunimmt.104

Aus diesen Beispielen wird ersichtlich, dass die Gesellschaft einer Smart City verletzlich ist. Grund dafur sind die hoheren technologischen Standards, die bei Nutzern eine gesteigerte Erwartungshaltung und ein Gefuhl der Sicherheit schaffen, sodass sie sich von diesen abhan- gig machen. Kommt es anschlieEend trotzdem zu Storfallen, wie beispielsweise beim Tsunami im Jahr 2011, wirken sich diese umso starker auf die Stadt und ihre Gesellschaft aus, da eigentlich mit einer Versorgungssicherheit gerechnet wird.105

Neben der gesellschaftlichen Verletzlichkeit konnten in diesem Kapitel mehrere Schwachen und Risiken festgestellt werden, die fur Stadte auf dem Weg zur Smart City eine Herausfor- derung bilden:

- Sicherheits- und Missbrauchsgefahren, die durch mangelhaften Datenschutz, Cy- berangriffe, Zentralitat, Systemausfallen und Vertrauensausnutzung entstehen.
- Abhangigkeiten von Einwohnern gegenuber Regierungen, Kommunen und Un- ternehmen, die IKT-Dienstleistungen anbieten und einen smarten Lebensstil ermog- lichen. Auch Stadte konnen in Abhangigkeiten geraten, wenn zu viele stadtische Leis- tungen und stadtisches Wissen an private Unternehmen abgegeben wird.
- Abhangigkeiten von Einwohnern gegenuber Technologien, die fur die Vernetzung und die Funktionsfahigkeit der Smart City von Bedeutung sind.
- Uberwachung und Kontrolle durch Regierungen und Unternehmen, gefordert durch unzureichenden Datenschutz, die Vernetzung und massenhafte Datensammlung (Big Data) in allen Lebensbereichen.
- Kontrollverlust und Uberforderung fuhren zu einem Verzicht auf IKT-Nutzung. Dadurch kann es zu einer digitalen Spaltung der Gesellschaft kommen und zur Scha- digung des Vertrauensverhaltnisses zwischen Nutzern und IKT-Anbietern.

Daruber hinaus bilden Smart-City-Losungen ein hohes Investitionsrisiko fur Stadte, da der Nutzen neuer Technologien nicht immer absehbar ist und vom Vertrauen und der Akzeptanz der Bevolkerung abhangig ist.106

Um das Smart-City-Konzept bestmoglich realisieren zu konnen, mussen sich die Akteure der Smart City bewusst werden, welche Schwachen und Risiken das Konzept mit sich bringt und welche Herausforderungen bei dessen Umsetzung bestehen. Dabei ist es wichtig, dass die Stadt moglichst resilient gestaltet wird, sodass die technologiebedingte Verletzlichkeit redu- ziert wird. Dazu tragen lern-, widerstands- und anpassungsfahige Systeme genauso bei, wie eine entsprechende Haltung der Bewohner, die sich ihrer Abhangigkeiten bewusst sind und sich flexibel und lernfahig auf Veranderungen einstellen konnen.107 Fur eine smarte, weniger verletzliche Stadt muss Resilienz somit zu einer Grundvoraussetzung werden, an der sich technologische und gesellschaftliche Innovationen messen mussen.108

3. Die Blockchain-Technologie

3.1. Historischer Hintergrund der Blockchain-Technologie

In den letzten Jahren ruckten sogenannte Kryptowahrungen immer weiter in die Wahrneh- mung der breiten Offentlichkeit. Dies ist groEtenteils auf den rasanten Anstieg der im Jahr 2009 entwickelten Ursprungswahrung Bitcoin zuruckzufuhren. Die dem Bitcoin zugrunde- liegende Blockchain-Technologie ist hingegen nur den wenigsten bekannt, obwohl sie die elementare Basis des Bitcoins und zahlreicher folgender Kryptowahrungen bildet.

Die Grundlagen der Technologie gehen bis in das Jahr 1991 zuruck, als Stuart Haber und W. Scott Stornetta in einem rein mathematischen Artikel beschreiben, wie digitale Dokumente mit einem verifizierbaren Zeitstempel versehen und verkettet werden konnen.109 In ihrem Schema sendet ein Kunde ein digitales Dokument an einen Zeitstempel-Dienstleister. Dieser versieht das Dokument mit einem Zeitstempel und einem Link zum zuvor erhaltenen Doku- ment. Dadurch entsteht eine Kette aus Dokumenten, wobei die chronologische Reihenfolge durch die Verlinkungen nachgewiesen werden kann. Das nachtragliche Einfugen eines Doku- ments ist nicht moglich, da die nachfolgenden Kettenglieder nicht uber eine Verlinkung zu diesem Dokument verfugen.110 In den folgenden Jahren wurde der Ansatz, der praktisch eine vereinfachte Blockchain beschreibt, von Haber und Stornetta weiterentwickelt und opti- miert. AnschlieEend grundeten sie im Jahr 1994 das Unternehmen Surety, das bis heute digi­tale Zeitstempel-Dienstleistungen auf Basis des beschriebenen Konzeptes anbietet.111

Darauf aufbauend, arbeitete seit dem Jahr 1993 eine Gruppe von Datenschutzaktivisten, die sogenannten Cypherpunks, daran, ein digitales Zahlungsmittel zu entwickeln, dass haltbar, ubertragbar, teilbar und nicht nachdruckbar sein sollte. Daruber hinaus sollte eine Anonymi- tat bei Zahlungen geschaffen werden, die Bargeldzahlungen entspricht, sodass die Pri- vatsphare der Nutzer gewahrt bleibt und der Einfluss von zentralen Institutionen sinkt.112 Die Gruppenmitglieder tauschten sich mit Hilfe von Foren und E-Mail-Verteilern aus und ver- offentlichten ihre Ergebnisse auf eigenen Websites. Einige dieser Ergebnisse wurden spater aufgegriffen und weiterentwickelt, sodass sie fur die heutigen Kryptowahrungen von hoher Relevanz sind.

[...]


1 Bundeszentrale fur politische Bildung (2007): Weltbevolkerungsbericht 2007. In: http://www.bpb.de /politik/hintergrund-aktuell/69928/weltbevoelkerungsbericht-2007-28-06-2007 (01.11.2018).

2 Vgl. Bundeszentrale fur politische Bildung (2007): Mega-Urbanisierung: Chancen und Risiken. In: www.bpb.de/internationales/weltweit/megastaedte/64706/urbanisierung-chancen-und-risiken?p=all (01.11.2018).

3 OECD (2008): OECD-Umweltausblick bis 2030. OECD Publishing, Paris, S.109 f.

4 Vgl. Zukunftsinstitut: Urbanisierung: Die Stadt von morgen. In: https://www.zukunftsinstitut.de/artikel/ur- banisierung-die-stadt-von-morgen/ (01.11.2018).

5 Vgl. Urban Hub (2014): Urbanisierung auf dem Vormarsch - Trends, Herausforderungen, Chancen. In: www.urban-hub.com/de/urbanization/urbanisierung-auf-dem-vormarsch-trends-herausforderungen-chan- cen/ (01.11.2018).

6 Vgl. Digitale Welt (2017): EU, Blockchains und Smart City. In: https://digitaleweltmazin.de/2017/07/18/eu- blockchain-und-smart-cities/ (01.11.2018).

7 Vgl. ebd.

8 Vgl. Pochhacker Innovation (2017): Die Blockchain - Technologiefeld und wirtschaftliche Anwendungsbe- reiche. BMVIT: Linz, S. 6ff.

9 Vgl. Satoshi Nakamoto (2008): Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.In:https://bitcoin.org/ bitcoin.pdf. S. 1ff. (01.11.2018).

10 Github/ Ethereum (2018): Proof of Stake FAQs. In: https://github.com/ethereum/wiki/wiki/Proof-of- Stake-FAQs#what-is-proof-of-stake (01.11.2018).

11 Saunders, Mark; Lewis, Philip; Thornhill, Adrian (2009): Research Methods for Business Students. Edin burgh: Pearson, S. 124ff.

12 Chatterjee, Samir; Hevner, Alan (2010): Design Research in Information Systems - Theory and Practice. Springer US, 1. Auflage, 22. Band, S. 14ff.

13 Kache, Martin; Romer, Marcus; Muller, Michael; Gunther, Sebastian (2015): Leitfaden Literaturrecherche. Dresden: TU Dresden, S. 8.

14 Kache, Martin; Romer, Marcus; Muller, Michael; Gunther, Sebastian (2015): Leitfaden Literaturrecherche. Dresden: TU Dresden, S. 6.

15 Prof. Dr. Hufnagel, Wolfgang (2009): Anfertigung von wissenschaftlicher Seminar- u. Abschlussarbeiten. Munster: FH Munster, S. 20f.

16 Ebster, Claus; Stalzer, Lieselotte (2017): Wissenschaftliches Arbeiten fur Wirtschafts- und Sozialwissen- schaftler. Utb, 5. Auflage, S.88ff.

17 Prof. Dr. Hufnagel, Wolfgang (2009): Anfertigung von wissenschaftlicher Seminar- u. Abschlussarbeiten. Munster: FH Munster, S. 20.

18 Grabner-Berger, Doris (2016): Wissenschaftliches Arbeiten in den Wirtschafts-und Sozialwissenschaften. Gabler Verlag, 3. Auflage, S.96ff.

19 Nunning, Ansgar; Nunning, Vera (2004): An Introduction to the Study of English and American Literature. PONS, Neuauflage, S. 15f, S.34ff.

20 Vgl. Jaeckel, Michael; Bronnert, Karsten (2013): Die digitale Evolution moderner GroEstadte. Apps-basierte innovative Geschaftsmodelle fur neue Urbanitat. Wiesbaden: Springer, S.19.

21 Wiener Stadtwerke (2011): Smart City: Begriff, Charakteristika und Beispiele. In: www.nachhaltigkeit.wien- erstadtwerke.at/fileadmin/user_upload/Downloadbereich/WSTW2011_Smart_City-Begriff_Charakteris- tika_und_Beispiele.pdf (05.09.2018).

22 Jaeckel, Michael (2015): Smart City wird Realitat. Wiesbaden: Springer, S. 19.

23 Vgl. Etezadzadeh, Chirine (2015): Smart City - Stadt der Zukunft? Wiesbaden: Springer, S. 7.

24 Vgl. Etezadzadeh, Chirine (2015): Smart City - Stadt der Zukunft? Wiesbaden: Springer, S. 7.

25 Vgl. Caragliu, Andrea; Del Bo, Chiara; Nijkamp, Peter (2009): Smart Cities in Europe. In: http://degree.ubvu.vu.nl/repec/vua/wpaper/pdf/20090048.pdf, S. 6 (06.09.2018).

26 Ebd., S. 4 ff. [Ubersetzung: Jaeckel, Michael (2015): Smart City wird Realitat. Wiesbaden: Springer, S. 27.]

27 Vgl. Jaeckel, Michael; Bronnert, Karsten (2013): Die digitale Evolution moderner GroEstadte. Apps-ba sierte innovative Geschaftsmodelle fur neue Urbanitat. Wiesbaden: Springer, S.11.

28 Ebd., S.11.

29 Vgl. Jaeckel, Michael (2015): Smart City wird Realitat. Wiesbaden: Springer, S. 3.

30 Bundesamt fur Bevolkerungsschutz & Katastrophenhilfe (2018): Kritische Infrastrukturen. In: bbk.bund .de/DE/AufgabenundAusstattung/KritischeInfrastrukturen/kritischeinfrastrukturen_node(04.09.2018).

31 Vgl. Etezadzadeh, Chirine (2015): Smart City - Stadt der Zukunft? Wiesbaden: Springer, S. 16.

32 Ebd., S. 47.

33 Wiener Stadtwerke (2011): Smart City: Begriff, Charakteristika und Beispiele. In: www.nachhaltigkeit.wien- erstadtwerke.at/fileadmin/user_upload/Downloadbereich/WSTW2011_Smart_City-Begriff_Charakteris- tika_und_Beispiele.pdf, S. 6 (05.09.2018).

34 Wiener Stadtwerke (2011): Smart City: Begriff, Charakteristika und Beispiele. In: www.nachhaltigkeit.wienerstadtwerke.at/fileadmin/user_upload/Downloadbereich/WSTW2011_Smart_City-Begriff_Charakteris- tika_und_Beispiele.pdf, S. 6 (05.09.2018).

35 Vgl. ebd., S. 16 (10.09.2018).

36 Vgl. ebd., S.13 (10.09.2018).

37 Griffinger et al. (2007): Smart cities - Ranking of European medium-sized cities. In: http://www.smart-ci- ties.eu/download/smart_cities_final_report.pdf, S. 12 (11.09.2018). Ebd., S.13 (10.09.2018).

38 Ebd., S.13 (10.09.2018).

39 Beispiele: Jaeckel, Michael; Bronnert, Karsten (2013): Die digitale Evolution moderner GroEstadte. Manville et al. (2014): Mapping Smart Cities in the EU. Portmann, Edy (2015): Smart Cities - Ein Uberblick!

40 Vgl. Manville et al. (2014): Mapping Smart Cities in the EU. In: www.smartcities.at/assets/Publikatio- nen/Weitere-Publikationen-zum-Thema/mappingsmartcities.pdf, S. 27 (13.09.2018).

41 Vgl. Jaeckel, Michael (2015): Smart City wird Realitat. Wiesbaden: Springer, S. 28 ff.

42 Vgl. Wiener Stadtwerke (2011): Smart City: Begriff, Charakteristika und Beispiele. In: www.nachhal- tigkeit.wienerstadtwerke.at/fileadmin/user_upload/Downloadbereich/WSTW2011_Smart_City-Be- griff_Charakteristika_und_Beispiele.pdf, S. 6 (17.09.2018).

43 Vgl. Kumar, Vinod (2016): Smart Economy in Smart Cities. Wiesbaden: Springer, S. 43.

44 Vgl. Kumar, Vinod (2016): Smart Economy in Smart Cities. Wiesbaden: Springer, S. 42.

45 Vgl. Government of Ireland (2008): Building Ireland‘s Smart Economy. In: https://www.taoiseach.gov.ie/at- tached_files/BuildingIrelandsSmartEconomy.pdf, S. 33 (19.09.2018).

46 Vgl. Kumar, Vinod (2016): Smart Economy in Smart Cities. Wiesbaden: Springer, S. 43.

47 Vgl. Government of Ireland (2008): Building Ireland‘s Smart Economy.Eigene Ubersetzung. In: https://www.taoiseach.gov.ie/attached_files/BuildingIrelandsSmartEconomy.pdf, S. 7-8 (19.09.2018).

48 Vgl. Muller-Seitz, Gordon et al. (2016): Was ist eine Smart City? Wiesbaden: Springer, S. 6.

49 Vgl. Manville et al. (2014): Mapping Smart Cities in the EU. In: www.smartcities.at/assets/Publikatio- nen/Weitere-Publikationen-zum-Thema/mappingsmartcities.pdf, S. 28 (19.09.2018).

50 Vgl. Jaeckel, Michael (2015): Smart City wird Realitat. Wiesbaden: Springer, S. 183 ff.

51 Vgl. Manville et al. (2014): Mapping Smart Cities in the EU. In: www.smartcities.at/assets/Publikatio- nen/Weitere-Publikationen-zum-Thema/mappingsmartcities.pdf, S. 28 (19.09.2018).

52 Vgl. Etezadzadeh, Chirine (2015): Smart City - Stadt der Zukunft? Wiesbaden: Springer, S. 54.

53 Vgl. Griffinger et al. (2007): Smart cities - Ranking of European medium-sized cities. In: http://www.smart- cities.eu/download/smart_cities_final_report.pdf, S. 12 (19.09.2018).

54 Vgl. Muller-Seitz, Gordon et al. (2016): Was ist eine Smart City? Wiesbaden: Springer, S. 6.

55 Vgl. Meier, Andreas; Portmann, Edy (2016): Smart City - Strategie, Governance und Projekte. Wiesbaden: Springer, S. 6.

56 Vgl. Manville et al. (2014): Mapping Smart Cities in the EU. In: www.smartcities.at/assets/Publikatio- nen/Weitere-Publikationen-zum-Thema/mappingsmartcities.pdf, S. 28 (19.09.2018).

57 Vgl. Jaeckel, Michael (2015): Smart City wird Realitat. Wiesbaden: Springer, S. 28 ff.

58 Vgl. Manville et al. (2014): Mapping Smart Cities in the EU. In: www.smartcities.at/assets/Publikatio- nen/Weitere-Publikationen-zum-Thema/mappingsmartcities.pdf, S. 28 (19.09.2018).

59 Vgl. Jaeckel, Michael (2015): Smart City wird Realitat. Wiesbaden: Springer, S. 28 ff.

60 Vgl. Portmann, Edy; Finger, Matthias (2015): Smart Cities - Ein Uberblick! Wiesbaden: Springer, S. 4.

61 Vgl. Fraunhofer Fokus (2018): Smart Mobility Services. In: http://www.ict-smart-cities-center.com/exper- tise/smart-mobility-services/ (23.09.2018).

62 Vgl. Flugge, Barbara (2016): Smart Mobility - Trends, Konzepte, Best Practices fur die intelligente Mobilitat. Wiesbaden: Springer, S. 7.

63 Vgl. ebd., S. 8.

64 Vgl. Manville et al. (2014): Mapping Smart Cities in the EU. In: www.smartcities.at/assets/Publikatio- nen/Weitere-Publikationen-zum-Thema/mappingsmartcities.pdf, S. 28 (19.09.2018).

65 Vgl. Fraunhofer Fokus (2018): Mobilitat. In: www.ict-smart-cities-center.com/smart-cities/mobilitaet/ (24.09.2018).

66 Vgl. Manville et al. (2014): Mapping Smart Cities in the EU. In: www.smartcities.at/assets/Publikatio- nen/Weitere-Publikationen-zum-Thema/mappingsmartcities.pdf, S. 28 (19.09.2018).

67 Vgl. Flugge, Barbara (2016): Smart Mobility - Trends, Konzepte, Best Practices fur die intelligente Mobilitat. Wiesbaden: Springer, S. 2.

68 Griffinger et al. (2007): Smart cities - Ranking of European medium-sized cities. In: http://www.smart-cit- ies.eu/download/smart_cities_final_report.pdf, S. 12 (19.09.2018).

69 Vgl. Manville et al. (2014): Mapping Smart Cities in the EU. In: www.smartcities.at/assets/Publika- tionen/Weitere-Publikationen-zum-Thema/mappingsmartcities.pdf, S. 28 (19.09.2018).

70 Vgl. Meier, Andreas; Portmann, Edy (2016): Smart City - Strategie, Governance und Projekte. Wiesbaden: Springer, S. 6.

71 Vgl. Etezadzadeh, Chirine (2015): Smart City - Stadt der Zukunft? Wiesbaden: Springer, S. 51.

72 Vgl. Portmann, Edy; Finger, Matthias (2015): Smart Cities - Ein Uberblick! Wiesbaden: Springer, S. 7.

73 Vgl. Griffinger et al. (2007): Smart cities - Ranking of European medium-sized cities. In: http://www.smart- cities.eu/download/smart_cities_final_report.pdf, S. 12 (26.09.2018).

74 Vgl. Meier, Andreas; Portmann, Edy (2016): Smart City - Strategie, Governance und Projekte. Wiesbaden: Springer, S. 6.

75 Brajkovic, Sandra (2014): Telekom arbeitet am intelligenten Haus der Zukunft. In: https://www.welt.de/wirtschaft/webwelt/article125324076/Telekom-arbeitet-am-intelligenten-Haus- der-Zukunft.html (26.09.2018).

76 Vgl. Meier, Andreas; Portmann, Edy (2016): Smart City - Strategie, Governance und Projekte. Wiesbaden: Springer, S. 6.

77 Vgl. Manville et al. (2014): Mapping Smart Cities in the EU. In: www.smartcities.at/assets/Publikatio- nen/Weitere-Publikationen-zum-Thema/mappingsmartcities.pdf, S. 28 (19.09.2018).

78 Beispiele: Manville et al. (2014): Mapping Smart Cities in the EU. Jaeckel, Michael (2015): Smart City wird Realitat. Muller-Seitz, Gordon et al. (2016): Was ist eine Smart City?

79 Vgl. Meier, Andreas; Portmann, Edy (2016): Smart City - Strategie, Governance und Projekte. Wiesbaden: Springer, S. 6.

80 Vgl. Portmann, Edy; Finger, Matthias (2015): Smart Cities - Ein Uberblick! Wiesbaden: Springer, S. 7.

81 Vgl. EMC Cooperation (2014): EMC Digital Universe. In: www.ger- many.emc.com/about/news/press/2014/20140409-01.htm (28.09.2018).

82 Vgl. ebd.

83 Vgl. Portmann, Edy; Finger, Matthias (2015): Smart Cities - Ein Uberblick! Wiesbaden: Springer, S. 2.

84 Vgl. Meier, Andreas; Portmann, Edy (2016): Smart City - Strategie, Governance und Projekte. Wiesbaden: Springer, S. 83.

85 Vgl. Jaeckel, Michael; Bronnert, Karsten (2013): Die digitale Evolution moderner Gro&stadte. Apps-basierte innovative Geschaftsmodelle fur neue Urbanitat. Wiesbaden: Springer, S.58.

86 Vgl. Etezadzadeh, Chirine (2015): Smart City - Stadt der Zukunft? Wiesbaden: Springer, S. 36.

87 Vgl. ebd., S. 36 ff.

88 Vgl. Jaeckel, Michael (2015): Smart City wird Realitat. Wiesbaden: Springer, S. 113.

89 Meier, Andreas; Portmann, Edy (2016): Smart City - Strategie, Governance und Projekte. Wiesbaden: Sprin­ger, S. 86.

90 Vgl. Jaeckel, Michael (2015): Smart City wird Realitat. Wiesbaden: Springer, S. 91.

91 Vgl. ebd., S. 91.

92 Vgl. Etezadzadeh, Chirine (2015): Smart City - Stadt der Zukunft? Wiesbaden: Springer, S. 37 ff.

93 Vgl. ebd., S. 37.

94 Vgl. ebd., S. 38.

95 Meier, Andreas; Portmann, Edy (2016): Smart City - Strategie, Governance und Projekte. Wiesbaden: Sprin­ger, S. 82.

96 Vgl. Jaeckel, Michael (2015): Smart City wird Realitat. Wiesbaden: Springer, S. 22.

97 Vgl. ebd., S. 82.

98 Vgl. Townsend, Anthony M. (2013): Smart Cities: Big Data, Civic Hackers, and the Quest for a New Utopia. New York City: W. W. Norton & Company, S. 262.

99 Vgl. ebd, S. 262.

100 Vgl. Townsend, Anthony M. (2013): Smart Cities: Big Data, Civic Hackers, and the Quest for a New Utopia. New York City: W. W. Norton & Company, S. 262.

101 Vgl. ebd., S. 265.

102 Vgl. ebd., S. 264.

103 Vgl. Amazon AWS (2018): Was ist Cloud Computing? In: https://aws.amazon.com/de/what-is-cloud-com- puting/ (01.10.2018).

104 Vgl. EMC Cooperation (2014): EMC Digital Universe. In: www.ger- many.emc.com/about/news/press/2014/20140409-01.htm (28.09.2018).

105 Vgl. Etezadzadeh, Chirine (2015): Smart City - Stadt der Zukunft? Wiesbaden: Springer, S. 15.

106 Vgl. Jaeckel, Michael; Bronnert, Karsten (2013): Die digitale Evolution moderner Gro&stadte. Apps-basierte innovative Geschaftsmodelle fur neue Urbanitat. Wiesbaden: Springer, S.107.

107 Vgl. Etezadzadeh, Chirine (2015): Smart City - Stadt der Zukunft? Wiesbaden: Springer, S. 16.

108 Vgl. ebd., S. 23.

109 Vgl. Haber, Stornetta (1991): How to Time-Stamp a Digital Document. Morristown: Journal of Cryptology Vol. 3, S. 99-110.

110 Vgl. ebd.

111 Surety (2012): Dr. Stuart Haber. In: www.surety.com/about-us/corporate-management/dr-stuart-haber (11.07.2018).

112 Vgl. Sixt, Elfriede (2016): Bitcoins und andere dezentrale Transaktionssysteme. Berlin: Springer, S. 7.

Ende der Leseprobe aus 144 Seiten

Details

Titel
Die Blockchain-Technologie und ihr Beitrag zur Weiterentwicklung des Smart-City-Konzepts
Hochschule
Technische Universität Berlin  (Stadt- und Regionalplanung)
Note
2,0
Jahr
2018
Seiten
144
Katalognummer
V1033275
ISBN (eBook)
9783346446770
ISBN (Buch)
9783346446787
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Blockchain, Smart City, Bitcoin, Mobilitätslösungen, Smart Mobility, Stadtplanung
Arbeit zitieren
Anonym, 2018, Die Blockchain-Technologie und ihr Beitrag zur Weiterentwicklung des Smart-City-Konzepts, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1033275

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