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Smart City Smart City Applikationen für die Verbesserung der Luftqualität in deutschen Städten
Beispiel Smart Parking
Smart City Applikationen als mögliches Mittel gegen städtische Luftverschmutzung in der Stadt
► Der Europäische Gerichtshof verpflichtet Städte zur Einhaltung eines Stickstoffoxidanteils von maximal 40 mg NO2/m³. 151 Städte haben diesen Grenzwert 2015 überschritten. In Stuttgart und München zeichnen einige Messstationen sogar eine Überschreitung des Wertes um das Doppelte auf. Die Folgen sind die Zunahme von Feinstaub und ca. 6.000 Tote durch Luftverschmutzung in Deutschland.
► Neben Privatpersonen haben auch Verbände die Möglichkeit in solchen Fällen für ihr „Recht auf saubere Luft“ zu klagen. 2013 wurden 33 Städte angemahnt. Eine erfolgreiche Klage würde den Städten immense Kosten verursachen.
► Städte stehen vor der Herausforderung die Verkehrsflüsse zu optimieren und Umweltbelastungen trotz Bevölkerungszuwachs zu verhindern.
Stickoxidbelastung der Städte
► Im Boden eingesetzte Wireless-Sensoren erheben Belegungsdaten von Parkplätzen in Echtzeit und leiten diese an eine Cloud weiter.
► Ermittlung freier Parkflächen via Smartphone (Social Parking)
► Eine Applikation auf dem Smartphone ruft die Daten aus der Cloud ab (sendet selbst auch welche) und navigiert den Nutzer zu dem freien Parkplatz.
► Zusätzlich wird eine echtzeitgenaue Abrechnung für die Nutzung ermöglicht.
► Zuverlässige Datenerhebung ohne kritische Masse
► Höhere Parkeinnahmen und Kosteneinsparungen
► Soziale Aspekte können berücksichtigt werden
Smart Parking
TechnikNutzungsfelder/
FunktionenVorteile
► Beispielrechnung: Laufende Kosten können um bis zu 21% gesenkt werden, während laufende Einnahmen um bis zu 33% gesteigert werden
► Signifikante Reduzierung des Platzplatzsuchverkehrs (20-30% des Stadtverkehrs entsteht durch Parkplatzsuche)
► Eine Verkehrsminderung führt zu weniger No2 und Co2 Emissionen
► Entscheidungen können zukünftig datenorientiert getroffen werden Steigerung der Effizienz jeglicher Maßnahmen
► Vereinfachte Parkplatzsuche, weniger Verkehr und verbesserte Luftqualität machen die Stadt lebenswerter
Wirtschaftlichkeit des Smart Parkings
► Eine Möglichkeit diesen Herausforderungen zu begegnen ist eine „Smart City“ Plattform. „Smart City“ Plattformen sind vielseitig einsetzbar und sparen durch die Nutzung von digitalen Steuerungssystemen Ressourcen (Finanzen, Umwelt, Energie). Zudem werden den Nutzern die Dienstleistungen online zur Verfügung gestellt (Verkehr, Energie, Verwaltung) und in einer zentralem Cloud- Plattform
► Das Parken spielt unter den Faktoren der Verkehrsentwicklung eine große Rolle. Laut der Quatum 2020 Studie machen Parksuchverkehre bis zu 30% des Gesamtverkehrs in Städten aus. Parken ist weiterhin ein wesentlicher Bestandteil unserer Mobilität. Jede Fahrt mit dem PKW beginnt und endet mit einem Parkvorgang. Automobile stehen im Schnitt 23 Stunden am Tag und sind daher eher als Parkmobile anzusehen. Lokal sind Städte außerdem mit wachsenden Kfz-Beständen, zunehmender Luftverschmutzung sowie knapper werdenden öffentlichen Räumen konfrontiert.
► Fazit: Das heutige Parkraummanagement weist ein erhebliches Optimierungspotenzial auf. Als Teilsolution der „Smart City“ Plattform hilft die „Smart Parking“ Applikation dieses Potenzial zu aktivieren und Auswirkungen des Parksuchverkehrs durch sensorbasierte Parkleitsysteme zu reduzieren und weiterhin Wartungskosten sowie -aufwand zu senken.
Smart City Plattform
Smart City Applikationen verbessern das Verhältnis von Infrastrukturkosten zu der Qualität des Angebots
Smart Infrastructure► Kooperatives Verkehrs-
managementsystem (LSA)
► Smart Waste
► Smart Water
► Smart Lighting
Smart Government► E - Government
► Krisenmanagement
► E - LearningSmart Energy► Smart Grids
► Smart Meters
► Intelligente Energiespeicherung
Smart Mobility► Integrierte
Mobilitätsangebote
► Intelligent Transport System (ITS)
► Smart Parking
Enabler: Smart Technology► Sensoren Netzwerk► Connectivity (5G, WLAN,
Broadband)► Mobile Devices & Applications► Mobile Payment / Billing / Ticketing
Smart Buildings ► Gebäudeautomatisierung
► Beleuchtungsequipment
► Überwachung & Energieproduktion
► E-Health/Demographics
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Digitale Lösungen als Mittelweg bei der komplexen Herausforderung der Emissionsreduzierung
EU-Grenzwerte werden nicht oder nur schwer erreicht
In 29 Regionen Deutschlands wird der EU- Grenzwert (40 Mikrogramm
NOx pro Kubikmeter) nicht eingehalten (2016) / 64% der
Stickoxidbelastung durch Verkehr verursacht / 16 Klagen durch
Deutsche Umwelthilfe und eine durch den BUND
Verkehrsaufkommen in Deutschland weiter steigend
Anstieg der Personenbeförderungen in Deutschland um 4,5% auf 67,7 Millionen in den letzten 9 Jahren /
Zahl der gemeldeten PKW 2017, im Vergleich zum Vorjahr, um 1,9% auf
62,6 Millionen gewachsen
Politische Maßnahmen werden kontrovers diskutiert
Fahrverbote nur regional und temporär geplant/Bundesverkehrs-
ministerium hat sich gegen die blaue Plakette für Pkw ausgesprochen / Förderung alternativer Antriebe in
der Innenstadt / Standortfaktor Automobilindustrie
Reduzierung der Emissionsbelastung bei Qualitätssteigerung des Angebots
Mittelbare Maßnahmen, die mit den politischen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen korrespondieren, können der Herausforderung besser gerecht werden:
► Kleine und schwächere ordnungspolitische Maßnahmen notwendig (Fahrverbote unpopulär)
► Starke Nachfrage digitaler Angebote im Verkehr / Mobilität durch Nutzer (Navigation, ÖPNV)
► Generierung von Verkehrs-Daten: Verknüpfung mit weiteren Services denkbar
► Förderung von Technologiestandorten
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Reduzierung der Stickoxidbelastung in Städten ohne Einschränkung des Mobilitätsangebots
Eine Studie der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen zeigt, dass im Vergleich zu umweltsensitiven Verkehrsmanagement- und Navigationslösungen (auch in Kombination) das Reduzierungspotenzial für Stickoxid-Emissionen bei Smart Parking Lösungen am vielversprechendsten ist. Das liegt auch an dem hohen Anteil, den der Parkraumsuchverkehr beim innerstädtischen Individualverkehr einnimmt: Je nach Quelle kann dieser 18 – 40% des Gesamtverkehrs ausmachen.
Das Potenzial zur Reduzierung von Emissionen
Mobile Applikation, welche Benutzer über eine Navigations- App zu freien Parkplätzen führt:
► Sensoren identifizieren freie Parkplätze
► Status wird über eine Cloud an die App weitergegeben
► Direktes Anfahren eines Parkplatzes möglich
10% - 20%
der verkehrsbedingten Emissionen
Smart ParkingApplikation
Verkehrsmanagement & Navigations-App
Kombination aus mobiler Applikation und Verkehrsmanagement-Software:
► Verkehrsmanagement-Software analysiert Verkehrsaufkommen und identifiziert stark befahrene Straßen
► Die Software kommuniziert mit der App und schlägt dem (Auto-) Fahrer alternative Routen vor
3% - 9%
der verkehrsbedingten Emissionen
Umweltsensitives Verkehrsmanagement
Verkehrsmanagement-Software mit:
► Steuerung des Verkehrs unter Berücksichtigung des Schadstoffausstoßes
► Echtzeitanalyse des Individualverkehrs
► Vorrauschauende Analyse: Prognose zukünftiger Verkehrsbedingungen
5% - 15%
der verkehrsbedingten Emissionen
Reduzierungspotenzial Stickoxid
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Smart Parking bietet das größte Potenzial zur Reduzierung von Verkehr und Emissionen
Sensorbasiertes On-Street Parking
► In den Boden eingesetzte Wireless-Sensoren erheben im On-Street Parking Belegungsdaten von Parkplätzen auf der Straße in Echtzeit
► Die Daten werden mittels WIFI an eine Cloud übermittelt und dienen dann als Grundlage für effizientere Prozesse und neue Dienstleistungen:
► Navigations-App für freie Parkplätze
► Mobiles Bezahlen
► Echtzeit-Monitoring von Falschparkern
► Nachfrageorientiertes Gebührenmodell
Beispiel: Westminster, Anbieter: Smart Parking Ltd.
Social Parking
► Beim Social Parking greifen verschiedene App-Anbieter auf Smartphone-Sensordaten zu (z.B. Kamera, GPS) um freie Parkplätze zu ermitteln
► Zusätzlich können Nutzer auch ihre nicht genutzten, privaten Parkplätze freigeben
► Als Grundlage für die App wird eine kritische Masse an Nutzern benötigt, welche die eigenen Daten zum Wohle der Gemeinschaft freigeben
► Anschließend werden die Daten in einer bislang kostenfreien Navigations-App gebündelt. In Zukunft wäre das Einführen eines mobilen Bezahlsystems möglich
Beispiel: Berlin, Hamburg, München,Anbieter: ParkTAG GmbH
Sensorbasiertes Off-Street Parking
► Im Boden oder an der Decke eingelassene Wireless-Sensoren erheben im Off-Street ParkingBelegungsdaten der Parkplätze neben der Straße in Echtzeit (z.B. Garagen, Parkflächen etc.)
► Die Daten werden mittels WIFI an eine Cloud übermittelt und dienen dann als Grundlage für effizientere Prozesse und neue Dienstleistungen:
► Parkhäuser, Parkflächen etc. können ihre Kunden zu freien Flächen leiten
► Autonome Parkplätze/-garagen/-flächen
► Fahrzeug wird abgegeben und von Maschinen „verstaut“
Beispiel: Hamburg (Europapassage),Anbieter: CONTIPARK
Nutzung der Techniken als Hybridlösung
► Die Hybridlösung basiert auf einer Navigations-App für freie, öffentliche und private Parkplätze
► Die App kann durch Sensortechnik und die Verknüpfung mit Parkhäusern erweitert werden
► Weiterhin ist die Einführung einer mobilen Bezahlung möglich, sobald dies erforderlich ist
► Die App ermöglicht Einwohnern die Kurzzeit-Vermietung/Anmietung von privaten Parkplätzen
► Ein einheitlicher Standard ist notwendig, um die Datenqualität und damit die Anwendbarkeit auf einem hohem Level zu halten
Beispiel: Columbus (US) – Google
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Die Digitalisierung vereinfacht Parkraumsuche und –management
Im Vorfeld lädt sich der User die kostenlose App herunter und richtet sie mit seinen Daten ein: Kontaktdaten Bezahldaten Kennzeichen
Der User erhält Zugriff auf: Freie Parkplätze Parkplatzkosten Parkort Parkdauer Parkplatz-
Reservierungen*
Smart Parking
App
Mit Hilfe von Echtzeitanalysen der Parkplatznutzung können die Parkplatzgebühren nachfrageorientiertangepasst werden. Weiterhin können diese Daten für zukünftige Planungsprozesse genutzt werden.
Aufgrund der Sichtbarkeit von Zahlungs- und Belegungsdaten (Zeit und Standort) eines Parkplatznutzers ist es möglich, Falschparker sofort zu identifizieren und einen effizienteren Kontrollprozess zu etablieren.
*bei Parkflächen mit Zugangsbeschränkung
BEZAHLUNGÜber eine Mobile Payment App können Einwohner die Parkgebühren auch bargeldlos über das Smartphone bezahlen
GEBÜHRENMODELLMit Hilfe von Echtzeitanalysen der Parkplatznutzung können die Parkplatzgebühren nachfrageorientiert angepasst werden
KONTROLLEAufgrund der Sichtbarkeit von Zahlungs- und Belegungsdaten (Zeit und Standort) eines Parkplatznutzers ist es möglich, Falschparker sofort zu identifizieren und einen effizienteren Kontrollprozess zu etablieren
PLANUNGDurch die Sammlung von diversen Daten können zukünftige Planungsprozesse schneller gestaltet und Entscheidungen datenbasierter getroffen werden
NAVIGATIONÜber die im Parkplatz eingebauten Sensoren ist es möglich, freie Parkplätze zu erfassen und die Informationen über eine mobile App mit integrierter Navigationsfunktion an den Nutzer weiterzugeben
Betreiber
Nutzer
Der Park-Zyklus
Step 3: Navigation zu Parkplatz inNähe des Ziels
Parken/Parkplatzbelegung (Sensoren)
Navigation zu Parkplatzin Nähe des Ziels
Abfahrt/ Start App mit Navigation
Automatische Neusuche bei
Belegung
Einparken und (auto-
matische) Bezahlung
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Der klare Fokus auf den Nutzer und seine Bedarfe sorgt für hohe Akzeptanz
1 2 3 4 5Vorbereitung
• Über verschiedene Vertriebskanäle wird die Parking-App vermarktet (öffentlicher Raum/Online)
• Für Download und Nutzung gibt es Anleitungen und Demonstrations-videos
• Der Nutzer musssich vor der ersten Nutzung der App registrieren
Zielsuche und Abfahrt
• Step 1: Zieleingabe
• Automatische Auswahl einer Gegend mit mehreren freien Parkplätzen in Nähe des Ziels
• Step 2: Generierung der schnellstmöglichen Route
• Option: Reservierung möglich bei zugangs-beschränktem Parkraum (off-street)
Navigation
• Bei Annäherung an das Ziel: Auswahl des Ziel-Parkplatzes und Navigation zu diesem Parkplatz
• Bei Belegung des Ziel-Parkplatzes Navigation zu einem neuen, freien Parkplatz
Einparken & Bezahlung
• Option 1: Aktivierung des Bezahlvorgangs nach Einparken
• Option 2: Automatische Aktivierung des Bezahlvorgangs durch Smartphone & Sensor Kombination
• An das System wird die Belegung des Parkplatzes kommuniziert
Kontrolle
• Automatischer Abgleich von Belegungs - und Zahlungsdaten
• Mitteilung an Kontrollpersonal bei Nicht-übereinstimmung von bezahlter Gebühr und Belegungszeitraum
• Der nicht bezahlte Parkplatz wird dem Kontrollpersonal über eine Karte angezeigt
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Die größten Kostentreiber im Parkraummanagement sind Nichtzahlung und Ausgaben für Kontrolle
Regelmäßige Kontrollläufe ohne Datengrundlage
► Automatische Meldung von Falschparkern► Keine Kontrollläufe mehr notwendig
ca. 30% p.a.
Hohe Dunkelziffer► Parksensor meldet Nichtzahlung► App ermöglicht Verlängerung der Parkdauer
ca. 45% p.a.
Große Anzahl und hoher Wartungsaufwand notwendig
► Mobiles Zahlen als Alternative - Langfristig weniger Parkscheinautomaten benötigt
Ca. 15% p.a.
Mögliche LösungSmart Parking
Status QuoKostentreiber
Potenzial Kosten-
reduzierung
Zahlung einerstarren/festgelegten Gebühr über einen Parkscheinautomat
► Höhere Nutzung durch einfacheren Zugang zu Parkflächen und Bezahlung
► Nachfrageorientiertes/dynamisches Gebührenmodell
Ca. 17% p.a.
Alle Parkplätze werden benötigt
► Einsparung von Parkflächen durch effizientere Nutzung - Veräußerung möglich
Ca. 10%
Nicht-Bezahlen von Parkgebühren
Kontrolle: Personalkosten &Equipment
Parkgebühren Einnahmen-steigerung
Parkschein-automaten(Neuanschaffungen und Wartungen)
Veräußerung Parkfläche
*Werte beziehen sich auf das Reduktionspotential nach Ende des angegeben Zeithorizonts.
Mögliche LösungSmart Parking
Status QuoEinnahmentreiber
Potenzial Steigerung Einnahmen
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Worst Case Base Case Best Case Status Quo
Investitionskosten 528.100 470.250 414.025 0
LaufendeGesamtkosten*¹
9.589.377 9.387.578 9.177.782 9.674.874
LaufendeKostenersparnis
85.497 287.296 497.092 0
LaufendeGes. Einnahmen*²
960.433 1.022.607 1.070.920 858.000
Laufende Mehreinnahmen
102.433 164.607 212.920 0
Überschuss p.a. 314.838 451.902 710.012
*¹bei 33.000 Parkplätzen*²bei 2.000 Parkplätzen
Smart Parking Applikation kann sich nach vier Jahren amortisieren – Beispielhafte Rechnung für die Stadt Köln
Vergleich der Soll-Werte mit Smart Parking im 5. Jahr und dem aktuellen Zustand ohne Smart Parking
-600
-200
200
600
T 0 T 1 T 2 T 3 T 4 T 5
TA
US
EN
D
Überschuss pro Jahr Überschuss kum.
Amortisierung nach 4 Jahren
Periodenbetrachtung im Base Case
Stadt Köln
Anbieter Fybr
Berechnungs-zeitraum 5 Jahre
Kommunale Parkflächen
gesamt 33.000
Anzahl Parkplätze für
Berechnung2.000
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Als Teil einer Smart City Strategie vereint die Parking Applikation politische und wirtschaftliche Ziele
Politische Ziele
100% 100%
79%
133%
Laufende Kosten p.a. Laufende Einnahmen p.a.
Ohne Smart Parking Mit Smart Parking
Optimierung Verkehrsfluss
Einsparung Emissionen
Effizienzsteigerung in der Verwaltung
Höhere Lebensqualität für die Bürger
► Signifikante Reduzierung des Parkplatzsuchverkehrs (20-30% des Stadtverkehrs entsteht durch Parkplatzsuche)
► Eine Verkehrsminderung führt zu weniger NOx und Co2 Emissionen
► Entscheidungen können zukünftig datenorientiert getroffen werden
► Eine vereinfachte Parkplatzsuche, weniger Verkehr und verbesserte Luftqualität machen die Stadt lebenswerter
Im Vergleich zum Ist-Zustand führt Smart Parking durchschnittlich zu folgenden Kostensenkungs-/Einnahmepotentialen:
Wirtschaftliche Ziele
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05
„Smart City Readinessassessment“ der Stadt
Zuständigkeit / Entgegenwirken „Silo-Denken“
Vision und Strategie
Wirtschaftlichkeit/ Geschäftsmodell
Betreibermodell
07
Standardisierung der Datenund Applikationen
Datensicherheit
01
04
03
02
Die wichtigsten Voraussetzungen für die Umsetzung -Der Weg zur Smart City
06
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Die wichtigsten Voraussetzungen für die Umsetzung -Der Weg zur Smart City
Gemeinsame Abstimmung mit Klärung der Verantwortlichkeiten und Aufsetzen eines Projektteams
Beteiligung von Verwaltung, Bürger, Anbieter…
Angebote müssen wirtschaftlich sein
Verantwortlichkeit des neuen Betreibers muss in Konzeptphase klar sein
Standard für generierte Daten notwendig
Auf Basis der Standardisierung sollteein Konzept für Datensicherheit erstellt werden
Welche Angebote gibt es? Was möchte die Stadt anbieten? Was sind die Herausforderungen?
Wie kann „Silo-Denken“ vermieden werden? Wer gibt Initialzündung für übergreifende Kooperation? Welche Bereiche/Unternehmen einbinden? Wie (Kommunal-) Politik einbinden und „abholen“?
Wo will die Stadt hin? Was sind Erwartungen/Ideen der Bürger? Wie kann der private Sektor eingebunden werden? Welche Strategien/Angebote ergeben Sinn?
Welches Pilotkonzept passt zur Strategie? Gibt es ein wirtschaftliches Geschäftsmodell? Wer ist Betreiber? (öffentlich, privat oder public-
private partnership?)
In wessen Produktportfolio fällt das neue Angebot (öffentlich o. privat)?
Wer bietet die (neue) Dienstleistung an?
In welcher Form liegen bestehende Daten vor? Gibt es gemeinsame Standards und Datenplattformen? Welche Daten dürfen genutzt und welche
möglicherweise verkauft werden?
Welche Daten müssen geschützt werden? Erfüllt die Plattform alle Sicherheitsanforderungen? Regelmäßigkeit von Scans und Updates?
Datensammlung und –analyse nicht um ihrer selbst Willen…
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Als Transformationspartner bietet EY von Benchmark bis zur IT-Implementierung zuverlässige Unterstützung
Strategie & Transformation
Programm-management IT Strategie
CyberSecurity
Umgang mit Daten
Digital hub/ Reallabor
Geschäfts-modelle
MarktanalyseProgramm-
management IoT
Strukturen
Benchmark, Diagnostik, Datensammlung,
-speicherung/-analyse & -management
Smart City Readiness Analyse
Im Rahmen der EY Smart City Marktanalyse wurden 77deutsche Großstädte (+100.000 Einwohner) analysiert unddavon 19 mit dem größten Potential ausgewählt. DieAuswahl der Städte erfolgte aufgrund von Kriterienbasierend auf den Rahmenbedingungen, dem Status quoim Hinblick auf Digitalisierung und Integration sowie demdaraus resultierenden Potenzial. Der Fokus bei dem Statusquo lag auf Projekten im Bereich Mobilität, Infrastrukturund Energie.
Der Smart City Index der 19 Städte ermöglicht detailliertenEinblick in den Entwicklungsstand der Städte und einenÜberblick über den deutschen Markt.
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung
EY hat potentielle Smart City Geschäftsmodelle modelliert und deren Technologien und Funktionalitäten im Hinblick auf Qualität, Realisierbarkeit und Wirtschaftlichkeit analysiert. Dies wurde für folgende Technologien umgesetzt:
► Smart Parking
► Smart Lighting
► Smart Waste
► Humble Lamppost
Weiterhin wurde das Emissionsreduktionspotenzial der Smart Traffic und Smart Mobility Lösungen analysiert.
EY Services
Hackathon/ Ideen-Workshop
Kontakt
EY | Assurance | Tax | Transactions | Advisory
Ernst & Young GmbH Wirtschaftsprüfungsgesellschaft
Rothenbaumchaussee 78
20148 Hamburg, Germany
© 2017 Ernst & Young GmbH Wirtschaftsprüfungsgesellschaft
All Rights Reserved.
www.de.ey.com/futuremobility
Nadja GläserManager
GSA Mobility Innovation Group
Advisory Services, Ernst & Young
Nadja.Glaeser@de.ey.com
Quellen
EY Smart City Marktanalyse 2016; fybr-tech.com; stadtentwicklung.berlin.de; publictechnology.net; Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen; libelium.com; smartparking.com; goo.gl; kba.de; destatis.de
Patrice LeskoConsultant
GSA Mobility Innovation Group
Advisory Services, Ernst & Young
Patrice.Lesko@de.ey.com
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