Die Anwendungsmöglichkeiten von KI in Smart Cities sind vielfältig. Forschende haben jetzt Fallbeispiele analysiert und geben in einer aktuellen Studie Hinweise zu rechtlichen Hürden. 

 

In einer aktuellen Studie haben Forschende des Difu (Deutsches Institut für Urbanistik) und des Fraunhofer IESE (Institut für experimentelles Software-Engineering) gemeinsam mit Rechtsanwälten der BBH-Gruppe 120 Fallbeispiele für die Nutzung von künstlicher Intelligenz in smarten Städten und Regionen untersucht. Das Ziel: Potenziale für den Einsatz von KI auf kommunaler Ebene aufzuzeigen und konkrete Anwendungsfelder und Beispiele aus der Praxis „handlungsorientiert aufzubereiten“.

Grundsätzlich sei der Einsatz von KI als Querschnittstechnologie in allen kommunalen Handlungsfeldern möglich, heißt es in der Studie – sei es in der Verkehrslenkung, bei der Überwachung von Umweltparametern, der Abwicklung bürokratischer Prozesse, im Abfallmanagement, bei der Energieversorgung oder in Partizipationsprozessen.

Insbesondere den Feldern „Energie und Umwelt“ und „Infrastruktur“ lasse sich aber eine hohe Entwicklungsdynamik erkennen. Überraschend sei das angesichts der doppelten Transformation von Kommunen – sowohl im Bereich der Digitalisierung als auch im Bereich der Nachhaltigkeit − nicht: Die Zusammenhänge zwischen Klimawandel, Klimaanpassung und Stadtplanung erzeugten einen großen Handlungsdruck. KI mit ihren Möglichkeiten zur Datenanalyse und Prognose verspreche hier eine evidenzbasierte Unterstützung von Entscheidungen.

Analyse und Optimierung

Im Handlungsfeld „Energie und Umwelt“ stehen der Studie zufolge bislang KI-Anwendungen zum Monitoring, zur Anomalieerkennung sowie zur Optimierung des Ressourceneinsatzes im Vordergrund. Echtzeitdaten und KI-gestützte Analysemodelle können helfen, Netze und Anlagen technischer Energieinfrastrukturen zu steuern, Unregelmäßigkeiten und Schäden frühzeitig zu erkennen sowie Entscheidungsprozesse zu verbessern.

Eines der in diesem Zusammenhang in der Studie ausführlicher dargestellten Fallbeispiele ist das Projekt „Grid Insight: Heat“ der Stadtwerke Iserlohn. Diese haben einen „Urbanen Digitalen Zwilling“ (UDZ) für Fernwärmenetze entwickelt, der auf KI basiert. Dieser integriert Echtzeitdaten aus verschiedenen Quellen − beispielsweise Fernwärmezählern, geografischen Informationssystemen und Vertragsdaten −, um ein umfassendes Abbild des Fernwärmenetzes zu erstellen.

Die KI-Komponente erstellt Wärmebedarfsprognosen und optimiert die Einsatzplanung der Erzeugungsanlagen. Die Stadtwerke Iserlohn konnten den Forschenden zufolge ihren Primärenergieverbrauch so um mehr als 15 Prozent senken.

Bei den Stadtwerken Konstanz hat man von 2020 bis 2023 im Projekt „AI4Grids“ den Einsatz von KI-basierten Algorithmen in der Planung und Betriebsführung von Verteilnetzen und Microgrids erprobt. Ziel dabei ist die Synchronisation von Energieerzeugung und Netzkapazitäten durch intelligente Netzsteuerung. Bestehende Netze sollen optimal ausgelastet und der Ausbau nach Möglichkeit vermieden werden.

Ein automatisiertes Verfahren überwacht fortlaufend den aktuellen Netzzustand und erstellt verlässliche Prognosen für die Erzeugung und den Verbrauch. Kritische Belastungen können dadurch frühzeitig identifiziert und Handlungsempfehlungen an die Leitwarte weitergeleitet werden.

Rechtliche Einordnung wichtig

Die Autoren führen noch weitere Beispiele für die Möglichkeiten des Einsatzes Künstlicher Intelligenz in der Stadtentwicklung an. Alle Fallbeispiele werden dabei rechtlich eingeordnet, denn bei der Umsetzung von KI-Projekten gelte es nicht nur den Anforderungen der EU-Verordnung über künstliche Intelligenz (AI Act) zu genügen, sagt BBH-Partner Julien Wilmes-Horvath, Rechtsanwalt und Fachanwalt für IT-Recht: „Der AI-Act ist nur der Anfang: Wer KI-Systeme nutzt, muss auch Urheberrecht, Datenschutz (DSGVO) und IT-Sicherheitsvorgaben im Blick behalten.“

Zentral für einen erfolgreichen KI-Einsatz sei unter anderem, schlussfolgern die Autoren, dass Kommunen über notwendiges technisches, organisatorisches und fachliches Wissen verfügen oder sich dieses Wissen durch externe Partner aneignen. Außerdem brauche es eine klare Vision und den Willen auf allen Ebenen, KI-Projekte umzusetzen. Dafür sei zudem entscheidend, dass KI-Projekte mit anderen Partnern und Nachbarkommunen koordiniert werden.

Herausgegeben wird die Studie „Künstliche Intelligenz in smarten Städten und Regionen. Innovative KI-Anwendungen für die Stadtentwicklung“  vom Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) im Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung. Sie ist Teil des Förderprogramms „Modellprojekte Smart Cities“, das vom BBSR im Auftrag des Bundesministeriums für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (BMWSB) durchgeführt wird. Sie ist im Internet kostenfrei abrufbar.