Morgenstadt wie wir morgen leben und arbeiten

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1 Morgenstadt wie wir morgen leben und arbeiten Dr.-Ing. Alexander Rieck München, 25. Juni 2013 Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart

2 Kondratieff Zyklen Kleidung (central energy) Transport (central) Massen Konsum (individual energy) Individual mobility Kommunikation Wissen Lebensqualität Bedarf Healthy mind Healthy body Innovation Steem machine Textile industry Steel Railway Electricity Chemistry Automotive Oil industry Communication technology healthy environment Human Nature Human Technics Nature Age Frühe Industrialisierung Späte Industrialisierung Dienstleistungsgesellschaft Wissensgesellschaft Health Age Quelle: Nefiodow Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 2

3 Kondratieff Zyklen Demand/Need Kleidung (central energy) Transport (central) Massen Konsum (individual energy) Individual mobility Kommunikation Wissen Lebensqualität Bio tech Green Energy Innovation Steel Railway Steem machine Textile industry Eiffel Tower Human Nature Electricity Chemistry Empire State Building Automotive Oil industry Weißenhofsiedlung Seagram Building Communication technology Guggenheim Bilbao Human Technics Nature Age Frühe Industrialisierung Späte Industrialisierung Dienstleistungsgesellschaft Wissensgesellschaft Health Age Quelle: Nefiodow Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 3

4 Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 4

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12 Ausgangssituation für die Städte Zahlreiche globale Megatrends wirken massiv auf unsere Städte ein. Steigender Energiebedarf Steigende Bevölkerungsdichte Individuelle Mobilität Gesellschaft Work-Life-Balance Demografie Mobilität Verkehrsstaus Umweltprobleme Unsichere Öl- Versorgung Verstädterungsdruck Demographischer Wandel Energie Energiewende Elektromobilität Ressourcen Verknappung Steigende Rohstoffpreise Klimawandel Gebäude Stadtumbau Neuer Wohnraum Quellen: UN Populations Division, SPIEGEL, BBC, IPCCC; NY Stock Exchange, Die Welt, Business Insider Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 12

13 Unterschiedliche Formen der Urbanisierung Anzahl Menschen Anzahl Menschen Deutschland als hochurbanisiertes»living Lab«für nachhaltige Entwicklung. global Erde 9 Mrd. 8 Mrd. Gesamtbevölkerung 7 Mrd. 6 Mrd. Deutschland 90 Mil. 80 Mil. Gesamt 70 Mil. 60 Mil. Stadtbevölkerung 5 Mrd. 50 Mil. 4 Mrd. 40 Mil. Stadtbevölkerung 3 Mrd. 30 Mil. Landbevölkerung 2 Mrd. Landbevölkerung 20 Mil. 1 Mrd. 10 Mil. Quellen: UN population division, 2009 Database Quellen: UN population division, 2009 Database In 2050 werden 6.3 Milliarden Menschen in Städten leben, fast doppelt so viele wie heute Städte sind ressourceneffizienter als ihr Umland und verbrauchen weniger Energie/Kopf Deutschland erfüllt dabei Vorbildfunktion als hochurbanisierte Wissensgesellschaft Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 13

14 Der Investitionsbedarf für Städte in Zukunft ist gewaltig. Allein in urbane Infrastrukturen werden bis 2030 geschätzt 350 Billionen US$1 investiert. Lösungen für zukunftsfähige und nachhaltige Städte sind der Markt der Zukunft. Dockside Green Treasure Island KAEC KACST Incheon Eco-City Tjianjin Eco-City Masdar City Kitayushu Eco Model City Songdo IBD Lingang New City New Abuja Moreland Melbourne z.b. in Saudi-Arabien: z.b. in Indien: ~27 Mrd. US$ ~90 Mrd. US$ 1 Quelle: Reinventing the city, Booz & Company, 2011 Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 14 z.b. in China: ~221 Mrd. US$

15 Städte im globalen Wettbewerb Städte konkurrieren heute um Einwohner, Ideen und Kapital. Wachsende Transparenz durch Stadtrankings nach Kreativität z.b. Studie zu kreativen Städten, Roland Berger nach Nachhaltigkeit z.b. European Green City, Siemens nach Smartness z.b. European Smart Cities Ranking, ESC Initiative nach Lebensqualität z.b. Cities by Quality of Living Ranking, Mercer nach Nahverkehrsqualität z.b. Nahverkehrsstudie Europa, ADAC Welche Maßnahmen müssen Städte heute ergreifen, um zukunftsfähig zu bleiben? Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 15

16 Sustainability concept Sustainability Objectives of the MASDAR Project - create outstanding living and working conditions - provide outstanding air quality and thermal comfort - create a zero carbon development - develop technical concepts and re-think way of living - replace fossil power by solar power Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 16 by Foster & Partners

17 Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 17

18 Function of the operable Cloudscape Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 18

19 Complex Interaction of Urban Systems Energy consumption Energy storage Electric infrastructure Traffic Energy production Waste water system Fresh water system Mobility Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 19 Information technologies Communitcation technologies 1 9

20 Mobility Today Swarm Mobility Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 20

21 Mobility Vision Swarm Mobility Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 21

22 Smart City Network Smart City Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 22

23 In allen Bereichen entstehen neue Systeme und Lösungen. Wir befinden uns in einem Technologiesprung, der alle Lebensbereiche verändert. Energie Bauen Mobilität Arbeiten Information Kommunikation Märkte Zentralisierte Systeme Standardisierung Individualmobilität Industrialisierung Linear/ strukturiert Produkt Kunde Dezentralisierte Systeme Individualisierte Plusenergiehäuser Nachhaltige vernetzte Mobilität Hochmobile Wissensgesellschaft Ubiquitär/ Echtzeit System Stadt Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 23

24 Herausforderung ist die Innovationsgeschwindigkeit. Schnelllebige Technologien kollidieren mit langfristigen Infrastrukturen. Kommunikation Automobil Gebäude Verkehrsstraßen Stadtstruktur Wachstum ~39% * Neuzulassungen~6% Sanierung~2,4% * Aus-/Neubau~1% * Umbau ~0,5% * Technische Systeme in Städten IUK-Technologien Automobil Gebäudetechnik (Gebäude) Fassaden (Gebäude) Konstruktion (Gebäude) Verkehrsstraßen Abwasserinfrastruktur Stadtstruktur Veränderungsgeschwindigkeit in Jahren *) Zahlen bezogen auf Deutschland 2010 Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 24

25 Aktionsplan der Hightech-Strategie 2020 der Bundesregierung Nachhaltige Stadt als zentrales Zukunftsthema. Am 28. März wurde der Aktionsplan für die Hightech-Strategie 2020 im Kabinett beschlossen, darin werden zehn Zukunftsprojekte 1 als zentrale Innovationsvorhaben der Bundesregierung aufgeführt:»die CO 2 -neutrale, energieeffiziente und klimaangepasste Stadt«(Morgenstadt) ist dabei eines der wichtigsten politischen Zukunftsthemen für eine missionsorientierte Forschungspolitik:»Das System Stadt muss neu gedacht und gelebt werden.«integrativer Ansatz der Politik zur bedarfsorientierten Umsetzung: Federführende Ressorts: Mitwirkende Ressorts: BMBF, BMVBS BMWi, BMU 1) Die CO²-neutrale, energieeffiziente und klimaangepasste Stadt, Nachwachsende Rohstoffe als Alternative zum Öl, Intelligenter Umbau der Energieversorgung, Krankheiten besser therapieren mit individualisierter Medizin, Mehr Gesundheit durch gezielte Prävention und Ernährung, Auch im Alter ein selbstbestimmtes Leben führen, Nachhaltige Mobilität, Internetbasierte Dienste für die Wirtschaft, Industrie 4.0, Sichere Identitäten (Quelle: Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 25

26 Fraunhofer-Initiative Morgenstadt Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart

27 Fraunhofer-Initiative»Morgenstadt«Herausforderungen und Forschungsfelder Dezentrale und zentrale Energie Energie emissionsfrei erzeugen + speichern Mobilität Verkehr Multimodale Mobilitätssysteme Planen Bauen Gebäude als klimaaktive Kraftwerke Produktion Logistik Urbane Produktion und Versorgung Information Kommunikation IKT-Plattformen für Smart Cities Urbane Prozesse Organisation Kollaborative Entscheidungsprozesse Sicherheit Schutz Resiliente Gebäude und Infrastrukturen Konvergenz der Stadtsysteme Stadtintegration und Technologiemanagement Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 27

28 Fraunhofer-Initiative»Morgenstadt«Strategien und Lösungen für die Städte der Zukunft Gründung eines Fraunhofer-Kernteams relevanter Institute zur Entwicklung eines neuen Forschungsansatzes für die Vision der Morgenstadt: Fraunhofer IAO (Koordination) Allianz Cloud Computing Gemeinschaftlich-e- Mobilität Fraunhofer IBP (stv. Koordination) Allianz Bau Fraunhofer ISE Allianz Energie Fraunhofer FOKUS Allianz egovernment Fraunhofer IML Allianz Verkehr Fraunhofer UMSICHT Hybrider Stadtspeicher Fraunhofer EMI Verbund Sicherheit Fraunhofer IGB Netzwerk Nachhaltigkeit Fraunhofer IOSB-AST Fraunhofer IISB Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 28

29 Morgenstadt: City Insights (m:ci) Innovationsnetzwerk zur Erforschung von Erfolgsfaktoren für die Städte der Zukunft. Pionierprojekt zur Grundlagenentwicklung und Impulsgeber für neue Forschungsansätze zur Stadt der Zukunft von: Forschung Industrie/Verbände Städte/Politik Erforschung heutiger Stadtsysteme von innovativen Städten als Märkte der Zukunft Fokus auf Schnittstellen zwischen Technologien und städtischen Organisationsformen Zusammenarbeit zwischen Akteuren für die Stadt der Zukunft stärken Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 29

30 Aktuelle Projektpartner des Innovationsnetzwerks m:ci Industrie- und Städtepartner (Status: Oktober 2012) *) *) Tianjin *) *) in final discussions Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 30

31 Ein Ziel: Leuchttürme schaffen für Innovationstransfer Fraunhofer-Forschung für Gebäude und Städte der Zukunft ISE - Freiburg IAO Bonn (Konzept) IAO Riad IAO Böblingen/Sindelfingen IAO - Stuttgart Allianz BAU - Berlin Fraunhofer inhaus² IAO Stuttgart-Fellbach Fraunhofer Masdar City IAO Hafencity Hamburg IAO gatelands Berlin IAO Freiburg Umsetzungsprojekte mit Fraunhofer-Beteiligung Fraunhofer begleitet zukunftsweisende Umsetzungsprojekte in ca. 50 Städten weltweit Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 31

32 Fraunhofer Morgenstadt als Zukunftsvision Forschung für Energie von morgen Energie Mobilität Produktion Bauen Sicherheit Kommunikation Mensch Planung oo Virtuelle Kraftwerke Technologien für Offshore-Windparks Hybride Stadtspeicher Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 32

33 Fraunhofer Morgenstadt als Zukunftsvision Forschung für die Produktion von morgen Energie Mobilität Produktion Bauen Sicherheit Kommunikation Mensch Planung»Urban Production«Städte als nachhaltige Produktivzentren Urban Mining Stadtintegrierte Produktion Automatisierung Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 33

34 Fraunhofer Morgenstadt als Zukunftsvision Forschung für das Bauen von morgen Energie Mobilität Produktion Bauen Sicherheit Kommunikation Mensch Planung Nachhaltige und innovative Gebäudekonzepte inhaus-zentrum Duisburg E-Mobilie, Berlin Zentrum für virtuelles Engineering, Stuttgart Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 34

35 Fraunhofer Morgenstadt als Zukunftsvision Forschung für Sicherheit von morgen Energie Mobilität Produktion Bauen Sicherheit Kommunikation Mensch Planung Innovationscluster Future Urban Security BW Einsturzsichere Hochhäuser Anpassung an neue Bedrohungen Kritische Infrastrukturen Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 35

36 Fraunhofer Morgenstadt als Zukunftsvision Forschung für die Planung von morgen Energie Mobilität Produktion Bauen Sicherheit Kommunikation Mensch Planung Virtual Cityscapes für Stadtplanung und Bürgerkommunikation 3D-Infozentren Lärm Verkehr Wie werden wir Städte und Gebäude in Zukunft planen? Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 36

37 Urbane Prozesse als größte Hebel für die Zukunft Leben und Arbeiten sind die Treiber für die Stadt von morgen. Ernährung/ Well-being Kommunikation/IT Politik und Verwaltung Stadtraum/ -struktur Mensch und Lebensweise Leben und Arbeiten Mobilität und Verkehr Transport und Logistik Urbane Produktion Gebäude und Wohnen Sicherheit Umwelt und Ressourcen Konvergenz der Stadtsysteme Service und Dienstleistung Bildung Energie-/Ressourceninfrastruktur Gesundheit Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 37

38 Fraunhofer-Visionen für die Morgenstadt Was macht die Stadt der Zukunft aus? Umwelt Energie Ressourcen Städte, die nahezu keine CO 2 -Emissionen mehr erzeugen. Städte, die in hohem Maße energieeffizient sind. Städte, die hochgradig ressourceneffektiv sind. Lebensqualität Städte, die höchste Lebensqualität für alle Bewohner bieten. Visionen»Morgenstadt«Gesellschaft Städte, die Ausdruck einer post-fossilen Gesellschaft sind. Smart City Klimawandel E-Mobilität Städte, die alle ihre Potenziale/Stadtsysteme intelligent vernetzen. Städte, die sehr flexibel an klimatische Folgeeffekte anpassbar sind. Städte, die Nährboden für den Wandel zur Elektromobilität sind. Quelle: Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 38

39 Was wir brauchen, ist der Sprung in ein neues Zeitalter nachhaltiger Städte Bjarke Ingels Group»Die reinste Form des Wahnsinns ist es, alles beim Alten zu lassen und gleichzeitig zu hoffen, dass sich etwas ändert.«albert Einstein Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart 39

40 Kontakt: Dr.-Ing. Alexander Rieck Fraunhofer IAO, IAT Universität Stuttgart