Belastbare Städte schaffen

Die Infrastruktur moderner Städte wird durch Bevölkerungswachstum, rapide Urbanisierung und Klimawandel stark belastet. Mit Technologien von Siemens können Stadtplaner auf diese Herausforderungen reagieren – dank unserer innovativen Lösungen und unserem Know-how in Elektrifizierung, Automatisierung und Digitalisierung.

Detaillierte Informationen, wie Technologien Städten helfen können, erhalten Sie hier:

Toolkit für widerstandsfähige Städte

Introduction Eine stabile wirtschaftliche Entwicklung, umfassende öffentliche Sicherheit, zuverlässige Infrastrukturen, nachhaltiger und bezahlbarer Wohnraum – das alles sind entscheidende Aspekte für Erfolg und Wachstum von Städten. Die Bewohner müssen sich darauf verlassen können, dass ihre Städte mit dem Bevölkerungswachstum und der weltweiten Urbanisierung zurechtkommen.

Die Herausforderung annehmen

Der effektive und zuverlässige Betrieb von urbanen Infrastruktursystemen sichert die Energie- und Wasserversorgung sowie die Abwasserentsorgung, Kommunikation und Mobilität für die Bewohner – im täglichen Leben und auch unter ungeplanten oder unvorhergesehenen Umständen. Es passiert jedoch immer öfter, dass Unternehmen und Gemeinden Notfällen wie wetterbedingten Extremsituationen ausgesetzt sind. Die Stadtplaner müssen deshalb umdenken, wenn es um Planung, Konzeption, Bau und Verwaltung ihrer Städte unter solchen schwierigeren Bedingungen geht.

Siemens unterstützt die Verantwortlichen bei der Erhöhung der Widerstandsfähigkeit der städtischen Systeme, mit internationalem Know-how. Unsere Aufgabe ist es, Ballungsgebieten dabei zu helfen, ihre physischen, sozialen und wirtschaftlichen Strukturen so zu stärken, dass sie die ständig wachsenden Herausforderungen des 21. Jahrhunderts bewältigen können. Dafür arbeiten wir mit Behörden und Unternehmen zusammen und unterstützen Stadtverwaltungen, Bewohner, Gemeinschaften und Institutionen dabei, den Anforderungen und plötzlichen Belastungen durch die rapide Urbanisierung, Globalisierung und den Klimawandel standzuhalten. Widerstandsfähigkeit ist nicht nur wichtig für das Überleben, sondern auch für die Lebensqualität – egal, vor welcher Herausforderung wir stehen.

Eine widerstandsfähige Infrastruktur ist keine Option – sie ist ein Muss!

Roland Busch, Member of the Managing Board of Siemens AG

Infografik Solange in Notfallsituationen die Versorgung mit Wasser und Strom aufrecht erhalten werden kann, lassen sich Krisen besser bewältigen und so im Endeffekt Leben retten.

Das Stromversorgungsnetz Energie ist lebenswichtig für jede Stadt und beeinflusst jeden einzelnen Bereich ihrer Infrastruktur. Wasserversorgung, Verkehrssysteme, Kommunikation und medizinische Versorgung sind nur einige Beispiele für all die Bereiche, die eine zuverlässige und leistungsfähige Energieversorgung benötigen: Die sichere Stromversorgung ist damit entscheidend für Gemeinden und Unternehmen gleichermaßen. Insgesamt gesehen, umfasst die Energieversorgung in Ballungsgebieten unterschiedliche Energiequellen und -arten: von Großkraftwerken und Fernwärme bis hin zu dezentraler Energieerzeugung und Öl- und Gasheizsystemen. Ist ein Versorgungsnetz jedoch extremen Witterungsbedingungen ausgesetzt, können Millionen Kunden vom Stromnetz abgeschnitten werden.

Um die Stromversorgung in Städten zuverlässiger und nachhaltiger zu gestalten, muss ein Wandel zu dezentralen, automatisierten und ferngesteuerten Energiesystemen stattfinden.

Eine Microgrid-Infrastruktur, bei der kleine, unabhängige Strom- oder Wärmenetze lokal erzeugte Energie an Kunden in der Nähe verteilen, kann auch bei hoher Belastung der Energienetze eine durchgängige Versorgung sicherstellen. Sollte sich in einem Großkraftwerk oder im Übertragungsnetz eine ernste Katastrophe ereignen, könnten Microgrids Energie an kritische Infrastruktur wie Krankenhäuser und andere Notfalldienste liefern.

Fernüberwachung, flexible Integration und dezentrale Energieerzeugungs- und -speichersysteme bieten Möglichkeiten, um die Stromversorgung zuverlässiger und gleichzeitig effizienter zu machen und sauberere Energiequellen zu nutzen. Bei extremen Wetterphänomenen wie Wirbelstürmen oder bei ernsten Vorfällen an Transformatorstationen können zum Beispiel mobile widerstandsfähige Transformatoren dabei helfen, die Anlagen schon in Tagen anstatt von Wochen zu ersetzen. So beliefert Siemens beispielsweise Con Edison, das Energieversorgungsunternehmen für New York City und Umgebung, mit kompakten, leichten und umweltfreundlichen Transformatoren. Dank der mobilen widerstandsfähigen Transformatoren kann Con Edison auf solche Ereignisse reagieren, da hier mehrere Transformatoren ausfallen können und gewöhnlich Ersatzsysteme oder redundante Systeme keine Abhilfe schaffen.

Verkehr Mobilität stärkt die soziale und wirtschaftliche Aktivität jeder Stadt. Eine offene und nachhaltige Verkehrsinfrastruktur schafft die Lebensadern dafür. Obwohl die meisten städtischen Verkehrsnetze viele verschiedene Verkehrsmittel und Routen bieten, entscheiden sich viele Verkehrsteilnehmer und Transportanbieter für vertraute Wege. Rechnet man die Abhängigkeit von einer stabilen Energie- und Kraftstoffversorgung hinzu, ergibt das ein hochsensibles und störungsanfälliges System. Da nach neuesten Belegen die Häufigkeit und Schwere von extremen Wetterphänomenen merklich zunehmen wird, müssen städtische Verkehrsnetze in dieser Hinsicht besondere Aufmerksamkeit erhalten. Intelligente Systeme, welche die Auswirkungen von Naturkatastrophen vorhersagen und entsprechend reagieren können, sorgen dafür, dass Störungen von möglichst kurzer Dauer sind und die langfristige wirtschaftliche Nachhaltigkeit nicht negativ beeinflusst wird.

Sekundäre Energieversorgung

Mit einer sekundären Stromversorgung der Verkehrsnetze bleiben Züge auch bei Naturkatastrophen in Betrieb, die das Bahnsystem sonst lahmlegen könnten. Die Londoner Untergrundbahn verfügt zum Beispiel über eine separate Versorgungsabsicherung durch das Kraftwerk Greenwich, das speziell für das U-Bahn-Netz Strom erzeugt. Diese Versorgungsabsicherung gewährleistet nicht nur, dass die Züge auch bei extremen Wetterphänomenen fahren, sondern kann auch die Energieversorgung für kritische Infrastruktur wie Krankenhäuser und Evakuierungszentren übernehmen.

Secondary Power

Systemüberwachung in Echtzeit

In Krisensituationen ist die Koordination des Verkehrswesens von entscheidender Bedeutung. Eine Unterbringung von Systembetreibern am gleichen Ort ermöglicht dabei eine unmittelbare gemeinsame Entscheidungsfindung für das aktive Verkehrsmanagement, wodurch weniger Störungen bei öffentlichen Verkehrsmitteln entstehen. Dies belegt das Transport Coordination Center (TCC) der Olympischen Spiele in London 2012: Hier waren Veranstaltungspartner und Verkehrsunternehmen in ein und derselben Leitzentrale untergebracht, um den Betrieb zu koordinieren, Vorkommnisse zu verfolgen und die Fahrpläne und Passagierkapazitäten abzustimmen.

Real-time system monitoring

Automatisierte Systemsteuerung

Nach der chaotisch verlaufenen Evakuierung des Großraums Houston in Texas bei Hurrikan Ike läuft nun ein Pilotprojekt für die Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur. Straßenkreuzungen wurden mit einem einfachen Leitsystem ausgestattet, dass die Zeitsteuerung der Ampeln dynamisch anpasst und über Bluetooth den Fahrern Zugang zu Echtzeitinformation zum Verkehrsaufkommen auf den Straßen bietet, ihre Evakuierungsroute auswählt und auch Signale von Notfallfahrzeugen empfängt, um auf Grün zu schalten und so schnellere Reaktionszeiten zu ermöglichen.

Automated system controls

Gebäudesysteme Gebäude haben eine wichtige Schutz- und Strukturfunktion und bestimmen gleichzeitig den kulturellen Charakter und das Erscheinungsbild einer Stadt. Sie sind ein entscheidendes Element für eine widerstandsfähige Infrastruktur, denn sie sind die Endpunkte, an denen Energie und Wasser zu den Verbrauchern gelangen, und die Ziele der meisten Verkehrssysteme. Sollen Gebäude oder auch ganze Stadtgebiete mit technischen Einrichtungen ausgestattet oder modernisiert werden, die den höchsten Ansprüchen an eine belastbare Infrastruktur entsprechen, ist es entscheidend, eingehende Kenntnisse über Gefahren- oder Notsituationen zu haben. Nur so kann schnellstmöglich reagiert und sicher evakuiert werden. Bei der Ausstattung müssen Gelände und Gebäudekonstruktion sowie technische Möglichkeiten gleichermaßen in Betracht gezogen werden. Siemens bietet eine Reihe technischer Lösungen, die die Belastbarkeit von Gebäudesystemen unterstützen und ihre fortlaufende Funktion gewährleisten.

Im 101 Stockwerke hohen Wolkenkratzer Taipei 101 gehen jeden Tag 40.000 Menschen ein und aus. Deshalb sind Brandschutz- und Notfallpläne seit Baubeginn im Jahr 2000 von höchster Bedeutung. Sie basieren auf einem stufenweisen Ansatz und sichern eine schnelle Reaktion im Katastrophenfall. Neben vielen anderen Funktionen ist der Taipei 101 mit einer besonderen Frühwarnfunktion für die Brandmeldesysteme, Rauchmelder, Rauchableitung und automatischen Löschsystemen ausgerüstet, die über eine Katastrophenschutzzentrale koordiniert werden.

Feuerschutzsysteme

Eine schnelle Reaktion hängt auch von der korrekten Beurteilung des Verhaltens der Gebäudenutzer in einem Notfall ab. Dies kann mithilfe von modernster 3D-Simulationssoftware bereits modelliert werden, bevor ein solcher Notfall auftritt. Die Software kann die Bewegung durch ein Gebäude oder über ein Gelände zehnmal schneller vorhersagen als in Echtzeit – und das mit ziemlicher Genauigkeit. Mithilfe dieser Information können Evakuierungsstrategien geplant und an die Gebäudenutzer kommuniziert werden, um die Menschen im Notfall schnell in Sicherheit bringen zu können. Dieser Ansatz wurde bereits in einer Reihe hoher Gebäude implementiert, unter anderem im One Canada Square im Bürokomplex Canary Wharf. Der Wolkenkratzer war bis 2012 das höchste Gebäude in London.

3D-Simulations-Software

Um in einer Notfallsituation gezielte Benachrichtigungen mit Anweisungen an die Gebäudenutzer schicken zu können, kann ein Mass Notification Systems (MNS) wie zum Beispiel am Medicine Hat College in Alberta, Kanada, eingesetzt werden. Die Nachrichten werden über mehrere redundante Kanäle wie Sprachalarmsysteme, LED-Signale und LAN-Netzwerke verbreitet und auch über persönliche Geräte wie Mobiltelefone. Die Systeme geben den Gebäudenutzern Anweisungen zu den Maßnahmen, die sie ergreifen sollten, und koordinieren so die Abläufe, um eine sichere und effiziente Reaktion zu ermöglichen.

Benachrichtigungssysteme

Zu den wichtigsten Eigenschaften von Rechenzentren gehören Verfügbarkeit und Datensicherheit. Integrierte Lösungen schützen gegen Netzausfälle, Sicherheitsbedrohungen und Brandgefahr und gewährleisten, dass die richtige Umgebungstemperatur für den Betrieb der Server herrscht. Das Rechenzentrum Safe Host SA in Genf, Schweiz, ((Hyperlink)) verfügt zum Beispiel über ein zentrales Managementsystem mit über 800 Rauchmeldern und Videoüberwachung an allen größeren Eingängen.

Ganzheitliches Systemdesign

Wassermanagementsystem Die Trinkwasserversorgung und Abwasseraufbereitung ist eine weltweite Herausforderung. Sie ist von entscheidender Bedeutung für alle Ballungsgebiete, vor allem in Hinsicht auf die Wasserknappheit, die in naher Zukunft auf uns zukommen wird. Über dezentrale Ansätze, redundante Infrastruktur, Automatisierung und Anlagenüberwachung können wir auch bei Unregelmäßigkeiten, extremen Wetterbedingungen oder allgemeiner Wasserknappheit eine sichere und kontinuierliche Wasserversorgung sicherstellen. Als Branchenexperten für die Wasserwirtschaft bieten wir leistungsstarke und innovative technische Lösungen.

Dezentrale Abwasseraufbereitung

Der Food Chain Reactor (FCR) für das städtische Abwassermanagement kombiniert konventionelle Aufbereitungstechniken mit biologischen Methoden. Das dezentrale Management des Abwassers auf Quartiersebene verhindert, dass bei extremen Wetterbedingungen Abwasserkanäle überlaufen oder Rohre platzen. Der FCR in Shenzen, China, verwendet modernste Automatisierungstechnik, um eine zuverlässige und effiziente Abwasseraufbereitung sicherzustellen.

Dezentrale Abwasseraufbereitung

Redundante Infrastruktur

Wird die Trinkwasserversorgung unterbrochen, können möglicherweise auch ohne eine alternative Wasserquelle Ausfälle von Teilsystemen kompensiert werden. Durch redundante Rohrleitungen und strategisch positionierte Ventile können beschädigte Leitungen vom System getrennt und so nicht versorgte Bereiche begrenzt werden. New York City und Cleveland, USA, setzen bei ihren Notfallplänen für die Wasserversorgung beispielsweise beide auf Systemredundanz.

Redundante Infrastruktur

Durchgängige Anlagenüberwachung

Bei bestimmten Überflutungssituationen sind die dafür vorgesehenen Flutschutzanlagen hocheffektiv, wenn aber die Dämme brechen, kann die Wucht der Wassermassen plötzlich viel drastischer sein. Durch die Einbettung von durchgängigen Sensorsystemen in Deiche wie in Livedijk können die Verantwortlichen für das Hochwassermanagement das Verhalten der Schutzwälle kontinuierlich überwachen, Berichte in Echtzeit erhalten und im Fall eines Schadens oder Dammbruchs Alarme auslösen.