IoT für Kommunen und Gebäude

Von Jan Bose, Geschäftsführender Gesellschafter der Alpha-Omega Technology GmbH & Co. KG, Wirtschaftsingenieur und Unternehmensberater.

Der Klimawandel führt zu Trockenstress in Grünanlagen, Asphaltüberhitzung und lokalen Starkregenschäden. In Bestandsgebäuden vieler Kommunen treten als Folge einer alternden Infrastruktur unter anderem Leckagen auf. Zudem belasten ineffiziente Heiz- und Beleuchtungszeiten die Kommunen in Zeiten hoher Energiepreise und knapper Haushalte finanziell. All dies setzt die kommunale Infrastruktur unter Druck und erfordert innovative, kostensparende Lösungen.

Eine mögliche Antwort ist die intelligente Vernetzung: Ein lokales Internet of Things (IoT) kann Schäden früh erkennen, Verbräuche transparent machen und Personaleinsätze steuern. Entsprechende Projekte sind als Lösungsansatz für mehr Resilienz, Sicherheit und Effizienz bereits in vielen deutschen Städten und Gemeinden im Einsatz. Dabei geht es nicht nur um „mehr Sensorik“, sondern auch die Professionalisierung des kommunalen IoT-Netzwerks.

Resiliente Infrastruktur und Umwelt dank datenbasierter Kommunalpflege

IoT-Anwendungen unterstützen Grünflächen- und Tiefbauämter, Stadtwerke sowie kommunale Betriebe bei Effizienz, Schutz und Kostenreduzierung. So helfen die Messwerte von Bodenfeuchtesensoren dabei, die Bewässerung von Grünflächen bedarfsgerecht zu planen und Investitionen in Jungbäume zu schützen. Viele Städte setzen diese Anwendung bereits aktiv ein. Denn Bäume und Grünanlagen sind unverzichtbar, um Städte widerstandsfähig gegen die Folgen des Klimawandels zu machen. Die Überwachung der Bodenfeuchte hat dabei auch einen finanziellen Hintergrund: Vertrocknet ein frisch gepflanzter Baum, so können bis zu 6.000 € Kosten für einen neuen Jungbaum entstehen.

Die Stadt Pforzheim startete bereits 2020 gemeinsam mit der Hochschule Pforzheim ein Pilotprojekt: Mit Hilfe digitaler Sensortechnik werden Bodenfeuchtigkeit und Bodentemperatur erfasst, um die Bewässerung von Bäumen zu optimieren und den Wasserverbrauch zu reduzieren. Inzwischen hat die Stadt an rund 50 Standorten im Stadtgebiet Klimasensoren installiert und verfügt damit über ein dichtes Sensornetz für präzise Klimadaten. Sie messen verschiedene Umweltparameter wie Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit und Niederschlag. Ziel ist es, ein umfassendes und detailliertes Netz für Klimamessungen aufzubauen, das verlässliche Daten für verschiedenste Umwelteinflüsse liefert.

Viel Potenzial hat auch ein Monitoring der Straßentemperatur. Denn dadurch lassen sich witterungsbedingte Schäden von vornherein verhindern. Droht im Sommer eine Erhitzung des Asphalts auf über 50 °C, kann die Kommune rechtzeitig geeignete Maßnahmen ergreifen. Im Winterdienst erhöht das Monitoring die Einsatzqualität: Bei Glatteis und Schneefall vermeiden Städte und Gemeinden teure Schadensersatz- und Schmerzensgeldansprüche infolge von Unfällen, die sich aufgrund von mangelhafter Räumung und Streuung ereignen. Mit einem LoRaWAN-Netzwerk, das Messwerte auch über weite Distanzen überträgt, ist ein solches Monitoring großflächig möglich. Diese Anwendung ist bereits in mehreren Landkreisen im Einsatz.

Ein weiterer, schnell wirksamer Hebel ist die intelligente Straßenbeleuchtung: Ein bedarfsgerechter Einsatz nach Tageszeit oder Verkehrsaufkommen reduziert den Energieverbrauch, ohne das Sicherheitsniveau abzusenken. Der Nutzen ist messbar und sofort sichtbar, bei gleichzeitig niedrigen Einstiegshürden. Denn die LoRaWAN-Module, die die Messwerte an die kommunale IoT-Plattform senden, lassen sich mit wenig Aufwand in den vorhandenen Masten installieren. Pragmatisch umsetzen lässt sich das Ganze mit fertigen Lösungen wie der von unserem Unternehmen Alpha-Omega Technology entwickelten „Ortsbeleuchtung“.

Urbane Infrastruktur intelligent entwickeln

Die aktuelle Entwicklung geht hin zu einer ganzheitlichen urbanen Intelligenz durch aktive Lenkung, Optimierung und datenbasierte Entscheidungsfindung. Im Bereich Mobilität werden datenbasierte Entscheidungen zunehmend erwartet: Zähl- und Flussdaten unterstützen die Verkehrsplanung oder die Baustellenkoordination und helfen dabei, Maßnahmen zu bewerten.

Eine datenschutzkonforme Erfassung setzt neben der Anonymisierung voraus, dass keine personenbezogenen Daten gespeichert werden. Ein intelligentes Verkehrsmanagement lässt sich DSGVO-konform mit Lösungen wie dem Verkehrsmonitoring-System Iotraffic realisieren. Das System erfasst rund um die Uhr, wie viele Verkehrsteilnehmer einen bestimmten Bereich passieren. Dabei erkennt eine Kamera verschiedene Kategorien, etwa Autos oder Fußgänger. Die Daten sendet Iotraffic per LoRaWAN oder NB-IoT in regelmäßigen Abständen an eine zentrale Datenplattform, die sie ausgewertet und visualisiert. Während das Iotraffic Count-System zählt, geht das Iotraffic Flow-System einen Schritt weiter: Es macht Verkehrsflüsse sichtbar, indem es Pkw- und Lkw-Bewegungen anonym erfasst. Solche Systeme liefern Erkenntnisse, woher Pendlerströme kommen, und unterstützen dabei, sie vom lokalen Verkehr zu unterscheiden.

Wie die erfassten Messwerte datenbasierte Entscheidungen ermöglichen und Transparenz gegenüber den Bürgern erhöhen können, zeigt das Beispiel der Stadt Hagen. Hier ist seit Februar 2025 ein Smart-City-Dashboardfrei über das Internet zugänglich. Einsehbar sind die visualisierten Echtzeitdaten zu Wetter, Umwelt und Mobilität. Dazu gehören Emissionen, die Auslastung von Straßen und Parkplätzen, Wasserstände und die Energieverbräuche der öffentlichen Gebäude und der Industrie.

Die Rohdaten stellt die Stadt zudem über offene Schnittstellen für eigene Anwendungen zur Verfügung. Das Potenzial eines IoT-Netzwerks für die skalierbare Steuerung ganzer Bundesländer zeigt sich in der landesweiten digitalen Datenplattform in Schleswig-Holstein. Die Landesregierung hat 2024 mit über 420 Gateways eine flächendeckende LoRaWAN-Infrastruktur aufgebaut. Seit Mai 2025 wird den Nutzern mit dem „IoT-Hub SH“ eine eigene Plattform zur Verfügung gestellt, um die Funktechnologie digital unabhängig, sicher und mit offenen Standards nutzen zu können.

Schadensvermeidung und Sicherheit durch effizientes Gebäudemanagement

Öffentliche Immobilien wie Schulen, Sportstätten, Verwaltungs- und Kulturgebäude verursachen erhebliche Betriebs- und Instandhaltungskosten. IoT-Anwendungen ermöglichen ein intelligentes Risikomanagement. So werden Schäden vermieden und die Sicherheit erhöht. Kontinuierliche Messdaten der Energie-, Wärme- und Wasserverbräuche lassen sich systematisch erfassen, Lastspitzen sichtbar machen und Betriebszeiten optimieren. Typische Anwendungsfälle sind das Leckage-Monitoring zur Wasserschadenprävention oder IoT-Rauchwarnmelder inklusive Alarmierungsprozessen.

In den ostdeutschen Bundesländern werden die in der wendebedingten Renovierungsphase verbauten PE-Rohre allmählich porös. Und viele Neubauprojekte der letzten Jahre standen unter großem Kostendruck, sodass oft die preiswertere Lösung zulasten der Qualität umgesetzt wurde. Das macht sich nun durch Schäden wie etwa Leckagen bemerkbar.

IoT-Lösungen zur Messung von Verbrauchsflüssen sind eine einfach umzusetzende Möglichkeit, bei der Erfassung des Wasserverbrauchs auch den aktuellen Durchfluss zu erkennen. So werden Wasserschäden früher erkannt und Reaktionszeiten verkürzt. Denn dank der Messwerte fallen Anomalien, wie ungewöhnlicher Durchfluss in der Nacht oder während der Ferienzeiten, schnell auf. Integrierte Alarmsysteme benachrichtigen im Schadensfall per App die zuständige Stelle, die schnell geeignete Maßnahmen ergreifen und größere Schäden vermeiden kann.

Neben Wasser verursacht Feuer teure Schäden an Gebäuden. Intelligente Rauchwarnmelder lassen sich mit wenig Aufwand in ein bestehendes LoRaWAN-Netzwerk einbinden. Oft steht einer Entscheidung für diesen preisgünstigen Brandschutz das typisch deutsche 100%-Denken im Wege: Eine Brandschutzanlage kostet zum Beispiel 40.000 bis 50.000 €. Geld, das viele Kommunen nicht haben. Mit LoRaWAN-Rauchwarnmeldern ließe sich eine Brandschutzlösung für etwa 1.000 € umsetzen. Diese Möglichkeit wird häufig verworfen mit dem Argument, dass LoRaWAN nicht zu 100% zuverlässig sei. In der Folge wird komplett auf einen Brandschutz verzichtet, anstatt einen 95%-igen Schutz für einen Bruchteil der Kosten zu realisieren.

Spürbare Einsparungen in nicht bewohnten öffentlichen Gebäuden werden über intelligente Heizkörperthermostate erzielt. Eine datenbasierte Steuerung des Heizbetriebs ist ein zentraler Hebel für Kosteneinsparungen – und das ohne umfangreiche, technische Umbauten. Die Hersteller bieten für öffentlich zugängliche Gebäude auch Heizkörperthermostate, die eine manuelle Einstellung der Heiztemperatur nicht ermöglichen. Die Investition amortisiert sich bereits innerhalb von ein bis zwei Heizperioden. Das heißt, ab diesem Moment wird nicht nur Energie, sondern auch Geld gespart.

Quellen

• Stadt Pforzheim: „Digitales Pilotprojekt von Stadt und Hochschule will Baumbewässerung optimieren“. www.pforzheim.de/stadt/aktuelles/pressemeldungen/s1/article/detail/News/digitales-pilotprojekt-von-stadt-und-hochschule-will-baumbewaesserung-optimieren.html
• Stadt Hagen: Smart-City-Dashboard (öffentlich). dashboard.udp.hagen.de/public/start
• Schleswig-Holstein: „Schleswig-Holstein startet eigenen IoT-Hub“. gdi-sh.de/DE/landesregierung/ministerien-behoerden/I/Presse/PI/2025/cds/250516_iot-hub