Smart Poles: intelligente Straßenbeleuchtung als Knotenpunkte digitaler Stadtentwicklung

Energiekrise, Klima- und Umweltschutz, Lebensqualität – viele Kommunen stehen unter Druck. Sie müssen nachhaltig agieren und Einsparpotenziale identifizieren. Eichenzell zeigt, wie intelligente Straßenbeleuchtung dabei helfen kann. Die Gemeinde rüstet auf intelligente Straßenlaternen mit LED-Leuchten um. Diese sind mit Sensoren ausgestattet und steuern die Beleuchtung adaptiv. Das heißt, sie passen ihre Helligkeit an: Gedimmtes Licht wird heller, wenn sich Fahrzeuge, Fahrräder oder Fußgängerinnen und Fußgänger nähern.

Die eingesetzten Smart Poles und Broadband-Leuchten sind nicht nur mit Dauerstrom, sondern teilweise auch mit einem Glasfaseranschluss ausgestattet. Damit kommt erstmalig in Deutschland eine Technologie zum Einsatz, die eine sogenannte „virtuelle Glasfaser“ ermöglicht. Diese Technik baut ein kabelloses Datenübertragungsnetz entlang der Straßenbeleuchtung auf, wobei einzelne Leuchten die Rolle von Repeatern übernehmen, um das Signal zu verstärken. So lassen sich auch Leuchten ohne eigenen Glasfaseranschluss in das Netz integrieren und es besteht die Möglichkeit, neben einer bedarfsgerechten Lichtsteuerung zusätzlich verschiedene IoT-Anwendungen anzuschließen. Die Sensorik sammelt Daten für verschiedene Smart-City-Bereiche, zum Beispiel für die Erfassung von Verkehr- und Parkraumauslastung oder von Umwelt- und Wetterdaten. Die Straßenlaternen werden so zu multifunktionalen Datenplattformen im öffentlichen Raum und sind ein Teil der digitalen Infrastruktur Eichenzells, welche die Gemeinde effizienter macht. Perspektivisch sind auch WLAN-Hotspots und Informationsdisplays an den Smart Poles geplant, um der Bevölkerung im Falle einer Straßensperrung Warnhinweise zu geben.

Die intelligente Straßenbeleuchtung spart nicht nur Energie, sondern verringert auch den CO2-Ausstoß und schützt Tiere und Pflanzen durch reduzierte Lichtemissionen. Gleichzeitig erhöht sie die Sicherheit im Straßenverkehr und zielt darauf ab, eine Datengrundlage für eine intelligente, datenbasierte Stadtentwicklung zu schaffen.

Gemeinde Eichenzell

Was macht die Smart City Lösung besonders wirkungsvoll? Wie kann Ihre Kommune davon profitieren, die Lösung übertragen und nachhaltig nutzen? Entdecken Sie hier die Schlüsselfaktoren für den Erfolg dieser Lösung.

Erfolgsfaktoren zur Zielerreichung

Gemeindeeigenes Glasfaser- und Server-Netzwerk

Eine Besonderheit in Eichenzell ist, dass sich der Breitbandanschluss im kommunalen Eigenbetrieb befindet, zu 100 Prozent passiv erschlossen ist und 60 Prozent aller Haushalte daran angeschlossen sind. Mit dem Anschluss der Straßenbeleuchtung an das gemeindeeigene Glasfasernetz und Server-Netzwerk hat Eichenzell die Möglichkeit geschaffen, Sensoren mit hoher Bandbreite oder auch entsprechende Ausgabegeräte an die Smart Poles zu installieren. Zudem schafft das installierte LoRaWan-Netzwerk, das gemeindeweit genutzt wird, eine entscheidende Grundvoraussetzung für die Datenübertragung.

Pilotphase und Auswahl der Smart Poles

Drei Straßenzüge hat Eichenzell zunächst zum Testen mit den Smart Poles und Breitband-LED-Leuchten ausgestattet. Dabei konnten wichtige Erkenntnisse, insbesondere zur Kosteneinsparung, Herstellerwahl und für die Steuerung der Leuchten gesammelt werden. Die anschließende Auswahl der passenden technischen Ausstattung war ein entscheidender Faktor, für die erfolgreiche Implementierung der Maßnahme.

Feedback aus der Bevölkerung

Mithilfe von Evaluationsbögen, Umfragen und Rückmeldungen der Bürgerinnen und Bürger sowie weiteren Akteuren, unter anderem von Naturschutzorganisationen, stellt Eichenzell sicher, dass die Maßnahme an den Bedürfnissen der Gesellschaft und den gesetzten Zielen ausgerichtet bleibt.

Erfolgsfaktoren zur Übertragbarkeit

Straßenbeleuchtung mit flächendeckendem Potenzial

Die Modernisierung der Straßenbeleuchtung steht in vielen Kommune an. Gleichzeitig ist diese Infrastruktur flächendeckend vorhanden, sodass die Umrüstung und der Einsatz intelligenter Straßenlaternen und ihr Ausbau zu multifunktionalen Datenplattformen leicht übertragbar sind und einen Einstieg in skalierbare Smart-City-Aktivitäten bilden.

Virtuelle Glasfaser

Die Verwendung der virtuellen Glasfaser ist ein zentraler Faktor, der die Übertragbarkeit der Maßnahme erhöht. Aufgrund ihrer einfachen Skalierbarkeit ist die virtuelle Glasfaser auch für andere Kommunen interessant – selbst bei geringer Breitbandverfügbarkeit. Insbesondere, weil nur einzelne Smart Poles in das Breitbandnetz eingebunden werden müssen und dafür statt eines Glasfaseranschlusses auch eine LTE-Anbindung ausreicht.

Erfahrungs- und Wissensaustausch

Eichenzell plant eine umfassende Evaluation und Dokumentation der Maßnahme. Insbesondere die im Rahmen des Projekts gesammelten Erfahrungen mit Glasfaseranschlüssen, Bandbreiten, drahtloser geschlossener Datenübertragung und effizienter LED-Beleuchtung können anderen Kommunen den Einstieg in die Thematik erleichtern. Dabei steht das Smart-City-Team der Gemeinde Eichenzell auch persönlich für den Wissenstransfer zur Verfügung.

Erfolgsfaktoren zur Verstetigung

Multifunktionale Bausteine kommunaler Digitalisierung

Mit den Smart Poles etabliert Eichenzell ein in Deutschland bisher einmaliges System, bei dem die Straßenlaternen als Antennen für Sensorik genutzt werden. Die intelligente Straßenbeleuchtung wird dadurch zu dauerhaft nutzbaren, zentralen Bausteinen kommunaler, digitaler Infrastruktur und eröffnet eine Vielzahl an modularen Anschlussmöglichkeiten für zukünftige IoT-Anwendungen wie beispielsweise Sensoren für Wetterdaten, Gateways für das LoRaWAN der Gemeinde oder ein Außendisplay für Informationen in den jeweiligen Ortsteilen.

Bestehende Verträge und öffentliche Trägerschaft

Bis 2028 besteht ein Straßenbeleuchtungsvertrag mit dem örtlichen Energieversorger, der den Betrieb und die Wartung der Smart Poles übernimmt und damit die technische und finanzielle Kontinuität sichert. Darüber hinaus versteht die Gemeinde Eichenzell die Straßenbeleuchtung ebenso wie die virtuelle Glasfaserinfrastruktur als Teil der Daseinsvorsorge, die eine öffentliche Aufgabe darstellt und deren Infrastruktur sich in öffentlicher Hand befindet. Hier besteht politisch wie gesellschaftlich Konsens. Auch das bereits kommunal betriebene Breitbandnetz trägt zu einer künftigen Steuerbarkeit und Nachhaltigkeit bei.

Investition mit langfristigem Wert

Die Maßnahme steht exemplarisch für nachhaltige Smart-City-Investitionen „made in Germany“. Ihr langfristiger Wert zeigt sich sowohl im laufenden Betrieb als auch aus einer wirtschaftlichen Perspektive: Die vom Bundesministerium der Finanzen (BMF) angesetzte betriebsgewöhnliche Nutzungsdauer von 19 Jahren für Straßenbeleuchtung ermöglicht eine lange Abschreibungsfähigkeit, wodurch die finanzielle Verstetigung erleichtert wird. Damit erweisen sich die multifunktionalen Straßenlaternen als zukunftssichere Investition, deren Technik und Technologie (virtuelle Glasfaser) dabei wartungsfreundlich und minimalinvasiv ist, sodass Eingriffe in Umwelt und Verkehrsinfrastruktur minimiert und gleichzeitig wertvolle Glasfaserkapazitäten einspart werden.

Eichenzell_Umsetzungsstruktur — Urban Catalyst

Weitere Informationen

Ausgangsbedingungen und Ziele

Lokale Herausforderungen

Die Gemeinde Eichenzell steht vor der anspruchsvollen Aufgabe, eine klimaneutrale Entwicklung voranzutreiben und das unter den Voraussetzungen begrenzter Ressourcen, sanierungsbedürftiger Bestandsinfrastruktur sowie dem Schutz sensibler Natur- und Kulturlandschaften wie dem UNESCO-Biosphärenreservat Rhön. Als Klimakommune des Landes Hessen hat sich Eichenzell verpflichtet, Energie und Ressourcen effizient und schonend zu nutzen sowie möglichst schnell klimaneutral zu werden.

Die veraltete Straßenbeleuchtungsinfrastruktur in Eichenzell, bei der sowohl die Straßenbeleuchtungsmasten als auch -leuchten in die Jahre gekommen sind und ihre betriebsübliche Nutzungsdauer überschritten haben, erfordert eine Sanierung. Vor diesem Hintergrund adressiert die Umrüstung auf intelligente Straßenbeleuchtung mit adaptiver LED-Technik mehrere Herausforderungen gleichzeitig: Sie modernisiert die bestehende Infrastruktur, reduziert den Energieverbrauch und die Treibhausgasemissionen um bis zu 70 Prozent und wirkt der Lichtverschmutzung mit anpassbaren Parametern wie Beleuchtungsstärke und Farbtemperatur entgegen, wodurch nachtaktive Insekten geschützt werden.

Darüber hinaus bietet die Maßnahme eine strategische Antwort auf begrenzte kommunale Ressourcen. Denn obwohl Eichenzell über keine eigenen Stadtwerke verfügt, nutzt die Gemeinde ihre vorhandene Infrastruktur, insbesondere das gemeindeeigene Glasfasernetz und die flächendeckend vorhandenen Straßenlaternen, um technologische Innovation zu fördern. Die mit Dauerstrom- und Glasfaseranschluss ausgestatteten Smart Poles schaffen die infrastrukturelle Grundlage für eine zukunftsgerichtete kommunale Digitalisierung. Sie ermöglichen die Anbringung zusätzlicher Sensorik zur Datenerhebung im öffentlichen Raum, was sowohl im Bereich Energieeffizienz als auch für den Umwelt- und Klimaschutz neue Perspektiven eröffnet.

Planungsziele

Klimaschutz, Treibhausgasreduktion, Energieeinsparung und Ressourcenschonung sind Zielsetzungen für die Gemeinde Eichenzell, zu denen die Smart Poles einen Beitrag leisten. Zudem tragen sie zur Verkehrssicherheit bei und erschaffen eine digitale Infrastruktur im öffentlichen Raum, die Anknüpfungspunkte für zusätzliche Sensorik und Messtechnik bietet. Die intelligente Straßenbeleuchtung, die als Maßnahme im Handlungsfeld „Umwelt und Energie“ in der Smart-City-Strategie Eichenzell aufgeführt ist, verfolgt das Ziel, eine IT-Infrastruktur aufzubauen, die für verschiedene Bereiche der Gemeinde Datenerhebung und -austausch ermöglichen. Die eingesetzten innovativen Technologien wiederum unterstützen den Klimaschutz und schützen die Bürgerschaft vor Umweltgefahren.

Mit dem Anschluss der Straßenbeleuchtung an das gemeindeeigene Glasfasernetz baut die Gemeinde digitale Infrastruktur auf und hat damit die Möglichkeit, Sensoren mit hoher Bandbreite oder auch Ausgabegeräte an der Straßenbeleuchtung anzubringen. Damit gelingt es, jeden Ortsteil abzudecken und entsprechende Daten zu erfassen. Die Daten helfen der Gemeinde, Kenntnisse und Wissen über Eichenzell und die jeweiligen Ortsteile zu sammeln, datenbasierte Entscheidungen zu treffen und unmittelbare Prozesse auszulösen. Folglich lassen sich mithilfe der Smart Poles Prozesse der Gemeinde effizienter und ressourcenschonender umsetzen.

Ansatz zur Wirkungsmessung

Ein wesentlicher Indikator für die Wirkungsmessung der Maßnahme ist die Energie- und Treibhausgaseinsparung. Eichenzell erhebt diese mittels einer praxisorientierten Effizienzanalyse: Durch die Verknüpfung der adaptiven Dimmkurven mit konkreten Energieverbrauchsdaten lässt sich der tatsächliche Einspareffekt präzise nachweisen. Zudem ermöglicht dieser Wert die Umrechnung in vermiedene Treibhausgasemissionen.

Darüber hinaus entwickelt Eichenzell derzeit die Erhebung weiterer Indikatoren, wie Verkehrsfrequenzen auf beleuchteten Radwegen oder Veränderungen im Unfallgeschehen, um Rückschlüsse auf sicherheitsrelevante Effekte zu ziehen. Ergänzt wird der Ansatz durch qualitative Rückmeldungen aus der Bürgerschaft, die eine hohe Akzeptanz der Lichtsteuerung und eine wahrnehmbare Verbesserung der Lebensqualität signalisieren.

Eichenzell zeigt damit, wie auch kleinere Kommunen mit überschaubarem Aufwand ein systematisches Wirkungsmonitoring aufbauen können, das technologische, ökologische und soziale Effekte gleichermaßen sichtbar macht. Umfragen, Dialogformate und begleitende Evaluationen runden den Ansatz ab und schaffen eine belastbare Grundlage für Nachjustierungen, aber auch für die Übertragbarkeit auf andere Kommunen.

Entwicklung und Umsetzung

Prozessschritte

Bedarfsanalyse der Straßenbeleuchtung (Modernisierung und Nachhaltigkeit)
Ansprache der Dienstleister, Partner und lokale Versorger
Konzeptionierung und Entwicklung der intelligenten Straßenbeleuchtung
Definition einzelner Sensorik-Anwendungsfälle
politischer Beschluss vom Gemeindeausschuss
Beantragung der Förderung (bei der Förderbank des Landes Hessen)
Auswahl und Bestellung der Leuchten
Umsetzung und Pilotierung
sukzessiver Ausbau der intelligenten Straßenbeleuchtung (Umrüstung und Ausstattung)

Governance

Das Smart-City-Team der Gemeinde Eichenzell ist bei der Umsetzung der Smart Poles der zentrale Akteur für die Innovation. Das Bauamt der Gemeinde steuert den Prozess mit dem Bauhof als ausführendem Partner. Zudem gibt es eine enge Zusammenarbeit mit externen Dienstleistern sowohl für die Umrüstung (Energieversorger) als auch für die Sensorik (Dienstleister) und Datenmessungen (Dienstleister IT-Infrastruktur).

Die HessenEnergie, ein Tochterunternehmen des kommunalen Energieversorgers, war mit der Konzeptberatung beauftragt, in dessen Rahmen geprüft wurde, inwiefern die gesamte Straßenbeleuchtung von Eichenzell auf LED umgestellt werden kann. Sie konzeptionierten die Standorte der Smart Poles und den Einsatz weiterer Sensorik. Mit dem Anbieter Signify sowie den LoI Partnern RhönEnergie (Strom-Infrastruktur) und Rhöncloud (IT Hosting) konnte das Smart-City-Team die Entwicklung der Smart Poles vorantreiben. Den Einbau von IT-Technik in die Smart Poles übernahm Rhönnet als Anbieter der IT-Infrastruktur in Eichenzell.

Der Gemeindeausschuss hat die Beschlussvorlage zur Umsetzung der intelligenten Straßenbeleuchtung beschlossen. Dabei ließ sich der Gemeindevorstand von einer eingerichteten Smart-City-Kommission mit Bürgerbeteiligung beraten. Zudem hat die Gemeindevertretung die Gründung eines eigenen Ausschusses „Digitales und Smart City“ veranlasst, der weitgehende Kompetenzen bei der Freigabe von Mitteln, der inhaltlichen Ausgestaltung von bestehenden Maßnahmen und der Neuschaffung von Maßnahmen hat. Anschließend beantragte Eichenzell zur Umsetzung der Technik bei den entsprechenden Förderbanken des Landes Hessen Förderung.

Die Gemeinde Eichenzell ist für den Betrieb der Anlage an den örtlichen Energieversorger gebunden, der die Wartung und Instandhaltung der Smart Poles und LED-Leuchten übernimmt. Für den Betrieb der Sensoren und deren Komponenten ist ein IT-Dienstleister zuständig.

Kosten bei Beschaffung

	Personalkosten / alternativ Personentage	Sachkosten	Investive Kosten
Anschaffung	2 Personentage pro Smart Pole	3.000 € pro Smart Pole Inbetriebnahme	15.000 € pro Smart Pole Material und Baukosten
Betrieb	1 Personentag pro Smart Pole	1.000 € pro Smart Pole Glasfaser

Partizipation und Kommunikation

Eichenzell kombiniert technische Effizienzmessungen mit einer dialogorientierten Kommunikationsstrategie, um Wirkung, Akzeptanz und Weiterentwicklung kontinuierlich zu begleiten.

Zur transparenten Information der Zivilgesellschaft hat Eichenzell die Maßnahme bereits in der Pilotphase öffentlich kommuniziert und auf dem „1. Smart City Bürgerkonvent“ in der Gemeinde vorgestellt. Darüber hinaus dienen die gemeindeeigene Webseite sowie das „Amtsblättchen“ als Informationskanäle, um grundsätzlich über das Thema intelligente Straßenbeleuchtung, aber auch über den Umsetzungsstand und die Weiterentwicklung zu berichten.

Um mit den Bürgerinnen und Bürgern in Dialog zu treten und Möglichkeiten für Anregungen und Rückkopplung der Maßnahme zu bieten, will das Smart-City-Team zukünftig einerseits vor Ort einzelne Anwendungsfälle der Sensorik wie beispielsweise die Verkehrsmessungen erklären und andererseits einen Begegnungsraum in Eichenzell einrichten. Diesen will die Gemeinde als Diskussionsplattform und Ort für Information, Austausch und Ideen nutzen. Damit soll das Thema Digitalisierung kontinuierlich begleitet und insgesamt die Akzeptanz der Maßnahme gesteigert werden.

Technische Infrastruktur

Ein vorhandenes Glasfasernetz ist die Grundvoraussetzung für das Vorhaben intelligenter Straßenleuchten. Daran sind drei verschiedene Leuchtentypen angeschlossen: Smart Poles, Broadband-Leuchten sowie Standardleuchten. Diese benötigen alle einen Dauerstromzugang, um die Funktionsfähigkeit der Intelligenz aller Leuchtentypen zu nutzen.

Eichenzell hat für die technische Hardware Smart Poles mit großem Geräteraum gewählt, der eine Vielzahl technischer Geräte und Sensoren integrieren kann. Zusätzlich kommen eine Spleißbox für die Anbringung der Glasfaserkabel, ein Medienkonverter als Netzwerkgerät für die Datenübertragung und Verbindung von Geräten mit verschiedenen Kabeltypen wie von Glasfaser auf Kupfer, ein Netzwerk-Switch zur Verbindung mehrerer Geräte innerhalb eines Netzwerkes und ein separater Sicherungskasten für die Steuerungstechnik zum Einsatz.

Das Sensorennetzwerk lässt sich an den entsprechenden Auslegern der Leuchten mit Zusatzgeräten ausstatten wie beispielsweise einem Informationsdisplay. Die Sensorik und Zusatzgeräte für IoT-Anwendungen sind über die virtuelle Glasfaser ins Netzwerk eingebunden. Auf der Datenplattform, dem Herzstück der Smart City Eichenzell, werden die Daten gesammelt und verarbeitet.

Datengrundlagen

Für die Konzeptionierung der Smart Poles griff man auf eine detaillierte Dokumentation und auf Daten des lokalen Energieversorgers zum Beleuchtungsbestand zurück.

Das aufgebaute Messnetz liefert Daten zu verschiedenen Anwendungsfällen: Entlang eines Fahrradweges messen Radarsensoren mit Bewegungserkennung an den adaptiven LED-Straßenleuchten den Verkehrsfluss und liefern Daten, um die Dimmkurve der Beleuchtung zu steuern. An Einlaufbauwerken, die unter anderem Regenwasser in Kanäle einleiten, messen Sensoren den Wasserstand. Weitere Sensorik überwacht Feuerwehrausfahrten, Halteverbotszonen von Feuerwehrzonen. Künftig sollen noch weitere Anwendungsfälle hinzukommen wie optische Sensoren zur Verkehrszählung sowie Bodenfeuchtesensoren.

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