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Wie Smart Cities IoT für die Abfallwirtschaft nutzen

November 11, 2020

Das Konzept “Smart City” basiert auf Echtzeitdaten von Bürgern, ihren Autos, öffentlichen Verkehrsmitteln, Gebäuden und anderen Bestandteilen der städtischen Infrastruktur wie Stromnetzen und Abfallentsorgungssystemen. Dank der gewonnenen Daten können Stadtbehörden Ressourcen und Dienstleistungen effizienter verwalten.

Eine kürzlich veröffentlichte Umfrage von IoT Analytics ergab: Über 70 Prozent der Großstädte verwenden bereits jetzt IoT-Systeme zur Verkehrs-, Sicherheits- und Wasserstandsüberwachung.

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Smartes Abfallmanagement ist eine Möglichkeit für Kommunalbehörden, Abfälle in ihren Gemeinden zu reduzieren und Recyclingquoten in den Gemeinden zu erhöhen.

Wie IoT das Abfallmanagement in Smart Cities verbessert

Deutsche und Österreicher sind Spitzenreiter beim Recycling der Siedlungsabfälle in der EU. Trotzdem weisen die Statistiken eine beunruhigende Tendenz auf: Man produziert mehr Abfall als je zuvor. In den EU-Ländern verursacht eine Person durchschnittlich 500 Kilogramm Abfall pro Jahr. Deutschland und Österreich mit jeweils 615 und 579 Kilogramm pro Kopf liegen deutlich über dem Durchschnitt.

2019 war Wien die weltweit smarteste Stadt im "Smart City Strategy Index". Die Stadt überzeugt mit ihrer ganzheitlichen Rahmenstrategie und innovativen Lösungen.

Beim Abfallmanagement setzt die österreichische Hauptstadt auch auf Innovationen: Magenta Telekom gemeinsam mit dem Abfallentsorger Saubermacher haben Mülltonnen mit Sensoren ausgestattet. Sie messen nun den Füllstand in Behältern und vermitteln über eine App, ob der Müll abgeholt werden muss. Dies verhindert einerseits die Überfüllung der Container und andererseits unnötige Fahrten, wenn die Container noch nicht voll sind. Die App alarmiert auch bei kritischen Temperaturen in der Tonne, damit man rechtzeitig Sicherheitsmaßnahmen trifft. Gleiche Smart-Waste-Lösungen gibt es in deutschen intelligenten Städten, z. B. in Heidelberg, Darmstadt und in der smartesten Stadt Deutschlands ー Hamburg.

Ein Wertstoffscanner ist ein weiteres Projekt von Saubermacher, das gemeinsam mit der TU Graz und Joanneum Research entwickelt wurde. Das Projekt soll zur Erhöhung der Recyclingquoten durch die richtige Mülltrennung beitragen. Mit Sensoren und Multispektralkameras erkennt der Wertstoffscanner zum Beispiel, ob sich Glas oder Kunststoffe im Restmüll befinden. Die Daten werden über das IoT-Netz übertragen. Magenta Telekom entwickelte dafür ein digitales schwarzes Brett, in dem man einsehen kann, wie hoch die Trennquote ist oder wie viele “Fehlwürfe” es beim Restmüll gab. Durch das digitale schwarze Brett, auch per SMS, App oder E-Mail kann man Feedback in Echtzeit zur Trennqualität bekommen.

“Je weniger Fehlwürfe in der schwarzen Tonne, desto weniger CO2 wird erzeugt.”

Ralf Mittermayr, Vorstandsvorsitzender bei Saubermacher

In Stockholm, einer anderen europäischen Smart City, wird eine Abfallsauganlage benutzt. Der Abfall wird in Eingabestellen im Freien eingeworfen und über ein Rohrleitungsnetz pneumatisch zu einer Sammelstelle befördert. Das Abfallunternehmen Envac verbesserte das Rohrsystem durch eine optische Sortiertechnologie. Dank dieser Lösung muss nur eine Eingabestelle installiert werden, da der Abfall in farbcodierten Säcken deponiert wird. Jede Farbe stellt eine bestimmte Abfallsorte dar ー und der Müll wird am Endpunkt optisch sortiert. Dies ist eine der zwölf Smart-City-Lösungen, die im Rahmen der EU-finanzierten Initiative GrowSmarter vorgestellt wurde. 

Ein weiteres Beispiel kommt aus Amsterdam. Die Stadt rüstete Abfallsammelfahrzeuge mit einem Wiegemechanismus aus, der sofort weiß, wie viel ein Behälter wiegt. Dies hilft, Füllstände auf der Grundlage der Verlaufsdaten mit einer Genauigkeit von 80-90 Prozent vorherzusagen. Darüber hinaus wurden 12.500 Enevo-Füllstandssensoren in Abfallbehältern installiert. Durch die Skalierung der IoT-Lösung vom Probeversuch bis zum stadtweiten Einsatz strebt Amsterdam eine Reduzierung der jährlichen Abfallsammlungskosten um 3 Millionen Euro an.

Intelligentes Abfallmanagement mit IoT: von Füllstandsensoren bis hin zu Recycling-Technologien der nächsten Generation

IoT-basierte Abfallwirtschaftslösungen für Smart Cities bestehen in der Regel aus Endpunktgeräten (Sensoren), Gateways, Cloud-Plattformen sowie Web- und mobilen Anwendungen.

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So funktionieren intelligente Abfallmanagementsysteme:

  • Drahtlose Solar- oder batteriebetriebene Ultraschallsensoren werden an Abfallbehältern angebracht. 
  • Die Sensoren messen den Füllstand, indem sie Ultraschallwellen aussenden. 
  • Als nächstes übertragen sie die Daten über eine stromsparende oder zellulare Verbindung an das Gateway. Die Sensoren können direkt mit dem Gateway kommunizieren (Sternnetzwerke) oder die Daten an benachbarte Knoten weiterleiten (Mesh-Netzwerke).
  • Das Gateway leitet die Sensordaten an die Cloud weiter. Hochentwickelte Abfallentsorgungssysteme können auch Edge-Geräte enthalten, die kritische Daten lokal verarbeiten.
  • Die Cloud-Plattform transformiert rohe Sensordaten in verwertbare Informationen und visualisiert sie mit Hilfe von Dashboards.
  • Müllwagenfahrer und Fahrdienstleiter greifen auf die Daten auf PCs und mobilen Geräten zu, um Behälter, die geleert werden müssen, zu erkennen und ihre Routen entsprechend anzupassen.

Solche Systeme helfen den Städten, Verkehrsstaus zu verringern, CO2-Emissionen zu reduzieren und die Kosten für die Abfallwirtschaft zu senken, die in den meisten Entwicklungsländern bis zu 50 Prozent der kommunalen Ausgaben ausmachen.

Aber der Weg intelligenter Städte zum "Zero Waste" hat gerade erst begonnen.

Leichtverpackungs-Sortieranlage von SUEZ im baden-württembergischen Ölbronn setzt zum Beispiel auf Predictive Maintenance, 21 kamerabasierte Nahinfrarot-Trenner zur automatisierten Wertstoffsortierung und eine vollautomatisierte Verwiegung und Verpressung der sortierten Wertstoffe. Datentransparenz ist dabei von großer Bedeutung. Und in Tirol wurde ein derzeit einzigartiger „Mini‐Recyclinghof“ eingesetzt. Die Bedienung ist einfach: eine Zahlungskarte an den Sensor halten, den Müll in Säcken in die Einwurftrommel einwerfen, auf den Start‐Knopf drücken ー der Müll wird automatisch verwogen und der zu zahlende Betrag am Display angezeigt.

Warum Städte in IoT-basierte Abfallwirtschaftssysteme investieren sollten

Bis 2030 werden fast zwei Drittel der Weltbevölkerung in Städten leben. Die Menge des von Stadtbewohnern produzierten Mülls wird bis 2025 auf sechs Millionen Tonnen ansteigen. Auch die Kosten für die Abfallentsorgung nehmen zu: Die Weltbank prognostiziert, dass die globalen Ausgaben für die Müllabfuhr in fünf Jahren 375 Milliarden Dollar übersteigen könnten.

Die meisten einkommensstarken Städte decken jedoch nur einen Bruchteil ihrer Ausgaben für die Abfallwirtschaft durch Gebühren. Der Rest kommt in Form von Steuererleichterungen, was Budget der Kommunalverwaltungen belastet.

Es liegt auf der Hand: IoT trägt dazu bei, die Häufigkeit der Müllabfuhr zu verringern, die Gesamtkosten für die Abfallsammlung zu minimieren und die CO2-Emissionen in den Städten zu senken. Einige Städte sind bereits jetzt besser dafür gerüstet, intelligente Abfallentsorgungssysteme in großem Maßstab einzusetzen. Die 5G-Einführung und die sinkenden Preise für Sensorgeräte können aber auch anderen Städten auf der ganzen Welt Anschub leisten, Smart-City-Initiativen entgegenzukommen.

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