Case 01: AS+P
Stadtplanung neu gedacht
Intelligente Technologien, lebenswerte Quartiere, interdisziplinäre Zusammenarbeit – das internationale Planungsbüro AS+P gibt Einblicke in die moderne Stadtplanung.
Bis 2040 werden in Frankfurt 14 neue Hochhäuser entstehen. Grundlage hierfür ist der „Hochhausentwicklungsplan“, der das Stadtbild der Mainmetropole deutlich verändern wird. Ein Meilenstein für die Stadt wie auch für das Planungsbüro Albert Speer + Partner (AS+P), das das zugrundeliegende Fachkonzept erarbeitet hat. Friedbert Greif, geschäftsführender Partner bei AS+P, erklärt: „Mit Blick auf die Weiterentwicklung der Frankfurter Innenstadt geht es nicht nur um die Ausweisung von neuen Hochhausstandorten, es geht um die Entwicklung urbaner und lebenswerter Quartiere. Und damit um die Qualität des öffentlichen Raums.“
Friedbert Greif,
geschäftsführender Partner bei AS+P
Jürgen Häpp,
assoziierter Partner bei AS+P
Bei solchen städtebaulichen Planungsprozessen ist für Friedbert Greif und Jürgen Häpp, Independent Advisory Partner bei AS+P, zunächst das Begreifen des Ortes und seiner Nutzung wichtig. Dafür setzen die Experten auch auf smarte Technologien – zum Beispiel auf digitale Wind- und Solarsimulationen, mit denen sich frühzeitig Auswirkungen von Planungsmaßnahmen auf den öffentlichen Raum erkennen lassen. „Für uns als Stadtplaner wäre darüber hinaus ein wirklich flächendeckender Einsatz von Sensorik im urbanen Raum hilfreich, um ein noch besseres Verständnis zu entwickeln: Wie und wann nutzen Menschen den öffentlichen Raum? Wie wirkt sich eine testweise durchgeführte Straßensperrung auf den Verkehrsfluss aus? In welche Stadtquartiere muss investiert werden, um sie klimaresilienter zu machen? Hier ist schon viel möglich, aber mehr Daten sind für die Planung immer wertvoll. Das Potenzial ist riesig“, sagt Häpp.
Generell betont der Stadtplaner die Chancen im Einsatz von Urban Technology: „In Deutschland sehen wir, zugunsten der Binnenentwicklung, nur noch ein geringes Flächenwachstum der Städte. Das heißt im Umkehrschluss: Über 90 Prozent der Stadt der Zukunft sind heute schon gebaut. Diese Stadtmasse werden wir nicht fundamental verändern können, aber urbane Technologien unterstützen dabei, die Städte zukunftsfähig zu machen. Vorausgesetzt, sie werden sinnvoll und nutzbringend eingesetzt.“
Ein Beispiel dafür ist laut den Experten die schwedische Stadt Malmö. Dort wurde nach Überschwemmungen ein Stadtviertel so umgestaltet, dass es großen Wassermengen besser standhält – etwa durch begrünte Dächer und die Ableitung von Regenwasser in Gräben, Teiche und Feuchtgebiete. Sensoren wiederum helfen dabei, die Effizienz dieser Maßnahmen zu analysieren und so die Wasserhaltung auch bei Starkregenereignissen besser zu managen. „Nach diesem Prinzip einer Schwammstadt haben auch wir von AS+P in der Nähe von Kairo ein Stadtquartier geplant“, sagt Häpp und erklärt weiter: „In Wüstenstädten haben wir das Problem, dass die bestehende Kanalisation oft versandet und daher gar nicht einsatzfähig ist, wenn es darauf ankommt. Es geht also darum, das Regenwassermanagement viel stärker als bisher in den öffentlichen Raum zu integrieren und zum Beispiel auch die Flächen zwischen den Gebäuden für die Wasseraufnahme zu nutzen, um Überschwemmungen zu verhindern.“
Um klimatische Zusammenhänge oder auch, wie im Falle Frankfurts, den Einfluss neuer Hochhäuser auf ihre Umgebung beurteilen und planen zu können, setzt AS+P auf interdisziplinäre Zusammenarbeit – und sieht darin ein Muss für die Zukunft der Stadtplanung. „Es braucht Experten aus vielen verschiedenen Disziplinen – für Umwelt, Landschaftsplanung, Mobilität, Infrastruktur, Technik, Soziologie. Und wir Stadtplaner fungieren als Integratoren und Orchestratoren des Planungsprozesses zukünftiger Städte und Stadtquartiere“, resümiert Greif.
Case 02: cube berlin
Smartes Bürogebäude mit innovativer Technik
Die Kombination aus Architektur, Künstlicher Intelligenz und innovativer Technologie macht den cube berlin zu einem Beispiel dafür, wie sich Bürogebäude neu denken lassen.
Zwischen Hauptbahnhof und Parlamentsviertel steht mit dem cube berlin eines der intelligentesten Bürogebäude Europas, davon sind die Architekten von 3XN aus Kopenhagen überzeugt. Das zunächst auffälligste Merkmal des elfgeschossigen Glaswürfels mit 42,5 Metern Kantenlänge ist die gefaltete Glasfassade, in der sich die Umgebung kaleidoskopartig spiegelt. Dadurch verändert sich das Gebäude je nach Lichteinfall – gleichzeitig wird die Umgebung neu interpretiert.
Doch die architektonisch markante Fassade prägt nicht nur das Stadtbild, sondern ist zugleich Teil des smarten, selbstlernenden Systems „Brain“. Laut CA Immo, Bauherr und Projektentwickler des cube, vernetzt das „Gehirn“ die gesamte Gebäudetechnik auf Basis der Echtzeit-Daten von 3.750 Sensoren, 750 Beacons und 140 Mobilfunkantennen miteinander. So werden Informationen aus der Umwelt, aber auch aus Belegung, Nutzerverhalten, Gewohnheiten und Präferenzen erfasst.
Auf dieser Basis erkennt das System zum Beispiel Muster bei Lastspitzen, Temperaturverläufen und Belegungsprofilen und optimiert Lüftungs- und Kühlsysteme dynamisch. Auch Wartungsbedarfe werden frühzeitig erkannt: Das Brain löst automatisch Einsätze des technischen Facility Managements aus, noch bevor es zu Störungen kommt, wodurch der Aufwand deutlich reduziert wird.
Die Fassade trägt wesentlich zur Energieeffizienz des cube bei. Dazu wurde unter anderem speziell für dieses Projekt ein Fassadenglas mit einer solarabsorbierenden PVB(Polyvinylbutyral)-Schicht entwickelt. Ein automatischer Sonnenschutz im Fassadenzwischenraum reduziert zusätzlich das Aufheizen der Innenräume. Rund 50 Prozent der durch das Gebäude genutzten Primärenergie werden laut CA Immo regenerativ durch Wärmerückgewinnung und Solarthermie erzeugt.
Das intelligente System bündelt zudem die Daten aus Gebäudeautomation, Energieversorgung und Nutzerumgebung in einem digitalen Zwilling. Dieser ermöglicht Simulationen, Auswertungen und Anpassungen im laufenden Betrieb – und schafft damit die Grundlage für ein adaptives, ressourceneffizientes Gebäudemanagement.
Zertifiziert mit WiredScore-Platin und DGNB-Platin steht der cube berlin für ein zukunftsfähiges Gebäudekonzept, das Digitalisierung als strukturelles Prinzip versteht. Die Echtzeitvernetzung aller Systeme und die Integration von KI machen ihn zu einem Modell für intelligente, selbstlernende Bürogebäude, in denen Nachhaltigkeit, Effizienz und Nutzerkomfort technisch optimal kombiniert sind.
Case 03: Siemens
Technologie als Enabler
Mit einem Leuchtturmprojekt in Berlin demonstriert Siemens, wie moderne Technologien für die Planung, den Bau und den Betrieb eines Stadtquartiers neue Möglichkeiten schaffen können.
Es ist eines der größten Stadtentwicklungsprojekte Europas: Auf einem über 100 Jahre alten Industrieareal in Berlin-Spandau soll bis 2035 Siemensstadt Square entstehen. Das Areal bietet nach seiner Fertigstellung auf einer Fläche von 76 Hektar einen fortschrittlichen Wohn- und Arbeitsort für rund 35.000 Menschen. Dafür setzt der internationale Konzern Siemens auf den Einsatz zahlreicher Technologien – etwa auf einen digitalen Zwilling, der es ermöglicht, das Quartier multidimensional zu planen, zu bauen und zu betreiben. Afzal Shabaz Mohammed, Vice President IT Technology and Innovation im Bereich Building X/Smart Infrastructure bei Siemens, erklärt: „Durch den digitalen Zwilling können wir schon heute bessere und flexiblere Entscheidungen treffen. Das ist gerade angesichts der langen Projektlaufzeit und der vielen Stakeholder, wie etwa der öffentlichen Verwaltung, Siemens selbst und seiner Technologiepartner sowie der Bürgerinnen und Bürger, ein entscheidender Vorteil.“
Afzal Shabaz Mohammed
Vice President IT Technology and Innovation im Bereich Building X/Smart Infrastructure bei Siemens
Ein Beispiel: In der Planungsphase können Entwickler mithilfe von Simulationstools den Lichteinfall in den Straßen zu verschiedenen Tages- und Jahreszeiten sowie bei unterschiedlichen Witterungsverhältnissen analysieren. So lässt sich die optimale Platzierung von Straßenlaternen und Gebäudebeleuchtungen ermitteln und frühzeitig beim Gebäudedesign berücksichtigen. „Ziel ist außerdem eine automatische Anpassung der Beleuchtung. Dafür werden nicht nur Sensoren zur Tageslichtmessung, sondern auch zur Bewegungs- und Präsenzerfassung zum Einsatz kommen. Denkbar ist zusätzlich eine Lichtsteuerung in Echtzeit je nach Verkehrsaufkommen und Wetterlage“, sagt Mohammed und ergänzt eines der wichtigsten ersten Learnings: „Es ist wie bei Legosteinen, die ineinanderpassen. Indem wir die unterschiedlichen Ebenen eines Stadtquartiers intelligent miteinander verknüpfen, brechen wir Datensilos auf, die bisher isoliert voneinander betrachtet wurden.“
Den technologiegetriebenen und gleichzeitig individuellen Ansatz, den Siemens in Berlin verfolgt, empfiehlt der Experte für digitale Transformation auch für andere städtebauliche Großprojekte: „Mit Copy-and-paste ist es nicht getan. Man muss immer schauen, was wirklich gebraucht wird und was zum Beispiel auch vor dem Hintergrund der klimatischen Bedingungen funktioniert und was nicht.“ Gleichzeitig verweist er auf die zahlreichen Projekte aus aller Welt, die bereits zeigen, „wie urbane Technologien in den Bereichen Gebäude, Mobilität, Energie, Beleuchtung oder Wassermanagement sinnvoll eingesetzt werden können“.
Für Mohammed, der in seiner über 20-jährigen Karriere bei Siemens schon viele Großprojekte begleitet hat, steht fest: „Ohne urbane Technologien geht es nicht, sie sind die Enabler für die Stadt der Zukunft. Im Bereich der Sensorentwicklung erleben wir gerade einen besonders großen Sprung nach vorne. Beispielsweise werden Umweltsensoren zur Messung von Luftqualität in Außenumgebungen immer kompakter und liefern gleichzeitig viel mehr relevante Daten, die es braucht, um eine lebenswerte Stadt mitzugestalten.“
Interview
„Technologie hilft Städten, die Bedürfnisse ihrer Bürger besser zu verstehen“
Im Interview mit SCIO erklärt der renommierte italienische Architekt und Gründer des Senseable City Lab am MIT (Massachusetts Institute of Technology) in Boston, Professor Carlo Ratti, wie Technologie genutzt werden kann, um Städte zukunftsfähiger zu machen.
Herr Ratti, Sie beschäftigen sich seit mehr als 20 Jahren mit der Integration von Technologie in die Stadtplanung und das urbane Leben. Können Sie uns ein konkretes Beispiel nennen, wie Technologie die positive Entwicklung einer Stadt vorantreiben kann?
Carlo Ratti
Gründer des Senseable City Lab, MIT
© Lars Kruger
Man kann Technologien einsetzen, um Grünflächen in urbanen Räumen resilienter zu machen. Das ist ganz entscheidend, da solche Areale wesentlich dazu beitragen, dass eine Stadt als gesundes Ökosystem funktionieren kann. Im Senseable City Lab, das ich 2004 am MIT in Boston gegründet habe, nutzen wir im Rahmen unseres Projekts „Diversitree“ Open-Source-Daten der Plattform OpenTrees.org über weltweite Baumbestände, um Straßenbäume in acht internationalen Städten, darunter Buenos Aires, Amsterdam, Paris und Melbourne, zu analysieren. Erhoben werden die Daten unter anderem mithilfe von Satellitenbildern, Luftaufnahmen und Crowdsourcing von Bürgern. Das Ziel ist es, die Vielfalt der städtischen Wälder anhand von Diversitäts-Benchmarks zu bewerten und die Unterschiede innerhalb der Stadtzentren und ihrer Außenbezirke zu untersuchen. Diese Analyse ermöglicht es Praktikern, die Baumzusammensetzung zu verbessern, um den Wäldern zu mehr Widerstandskraft zu verhelfen.
Was verstehen Sie unter einer Senseable City?
Dazu muss man wissen, dass ich noch nie ein Fan des Begriffs „Smart City“ war. Er konzentriert sich meiner Meinung nach sehr auf die Technologie selbst und zu wenig auf die Art und Weise, wie wir sie nutzen. Deshalb habe ich den Namen „Senseable“ City Lab gewählt: Technologie hilft Städten, die Bedürfnisse ihrer Bürger besser zu verstehen („sense“) und intelligent darauf zu reagieren. Ich denke, die Projekte, die unsere Städte zum Besseren verändern werden, werden diejenigen sein, die dynamisch auf Mensch und Umwelt reagieren und sich ihnen anpassen. Stellen Sie sich Straßen vor, die ihr Layout auf der Grundlage des Verkehrsflusses ändern, oder Gebäude, die ihre Temperatur und Beleuchtung als Reaktion auf Echtzeit-Feedback der Bewohner dynamisch anpassen.
Welchen Vorteil bringt der interdisziplinäre Ansatz, den Sie im Senseable City Lab verfolgen?
Städte gehören zu den komplexesten Erfindungen der Menschheit und erfordern unterschiedliche Perspektiven und Fachkenntnisse. Im Lab bringen wir Forscher aus den Bereichen Architektur, Design, Stadtplanung, Sozialwissenschaften, verschiedene Ingenieursdisziplinen, Informatik und Komplexitätsforschung zusammen, um urbane Projekte anzugehen und auf diese Weise der Komplexität von Städten Rechnung zu tragen. Dieser interdisziplinäre Ansatz steht auch im Mittelpunkt der Arbeit meines Design- und Architekturbüros Carlo Ratti Associati und spielt auch auf der 19. Internationalen Architekturbiennale in Venedig eine große Rolle.
Ein Schwerpunkt Ihrer Arbeit am MIT ist die Zukunft der Mobilität. Was können Städte tun, um ihre Verkehrsinfrastruktur effizienter zu gestalten?
Bevor ich ein Beispiel nenne, möchte ich daran erinnern, dass es beim Konzept „Stadt“, das es seit rund 10.000 Jahren gibt, im Wesentlichen darum geht, Menschen zusammenzubringen. Dafür ist Mobilität unverzichtbar. Im Grunde sollte es darum gehen, diese Urkompetenz von Städten bestmöglich zu fördern. Und dabei kann Technologie helfen. Etwa bei der Nutzung von Echtzeitdaten, bei der Förderung einer Vielfalt von Transportmöglichkeiten, bei der Unterstützung von gemeinsamen Mobilitätsdiensten und bei der Gestaltung von gemischt genutzten Stadtvierteln – etwa, um lange Pendelwege zu vermeiden.
Können Sie uns ein Beispiel für ein besonders innovatives Projekt in diesem Bereich nennen?
Ein Projekt, auf das wir sehr stolz sind, ist „HubCab“, das bereits seit 2013 läuft. Wir haben über 170 Millionen Taxifahrten in New York City analysiert, um herauszufinden, wie städtische Mobilität effizienter gestaltet werden kann. Wie wir zeigen konnten, gelingt dies durch Ridesharing-Plattformen. Wenn es gut umgesetzt wird, kann Ridesharing die städtische Mobilität verändern und dazu beitragen, Staus und Umweltverschmutzung zu reduzieren. Die Forschungsergebnisse hatten übrigens direkten Einfluss auf die Entwicklung der „UberPool“-Funktion von Uber, die es den Nutzern ermöglicht, Fahrten zu teilen und so Geld zu sparen und gleichzeitig Verspätungen zu minimieren.
Wenn Sie die Wahl hätten: Welche Stadt würden Sie gerne neu planen?
Ich finde es spannend, wenn es gelingt, das Erbe der modernistischen Stadtplanung und Architektur zu würdigen und es gleichzeitig an die heutigen städtebaulichen Herausforderungen anzupassen. Ein Beispiel dafür ist der Masterplan „Biotic“, den wir gemeinsam mit Carlo Ratti Associati 2020 für die brasilianische Hauptstadt Brasília konzipiert haben. Dabei handelt es sich um ein eine Million Quadratmeter großes Stadtviertel, das der Technologie und Innovation gewidmet sein wird. Eine Idee ist, Innenräume durch den Einsatz digitaler Technologien zur Steuerung von Sonnenlicht, Wind und Temperatur stärker nach außen zu öffnen. Elektronisch gesteuerte Holzfassaden lassen sich wie Vorhänge auf- und wieder zuziehen.
Professor Carlo Ratti ist ein international renommierter italienischer Architekt, Ingenieur und Stadtplaner, der für seine innovativen Ansätze zur Integration von Technologie in die Stadtplanung und das urbane Leben bekannt ist. Er ist Professor am Massachusetts Institute of Technology (MIT) und leitet dort das Senseable City Lab, ein interdisziplinäres Forschungszentrum, das sich mit der Erforschung und Gestaltung von intelligenten Städten beschäftigt. Ratti ist Kurator der 19. Internationalen Architekturbiennale 2025 in Venedig.
Bildnachweise: Bruno Coelho / Alamy Stock Photo
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