Bis 2017 sind Städte und Kommunen in Europa aufgefordert, ihre Straßenbeleuchtung zu modernisieren. So will es die EU Öko-Designrichtlinie vom November 2009. Kein großes Problem für viele Städte, sie ersetzen einfach die herkömmliche Beleuchtungskörper durch sparsame LED-Technik.

Aber einfach nur die Straßenlaternen auf LED umrüsten? Das war zumindest der Wista Management GmbH, einer Beteiligungsgesellschaft des Landes Berlin, zu wenig. Das Unternehmen betreibt in Berlin-Adlershof einen der erfolgreichsten Hochtechnologieparks Deutschlands. Über 1.000 Unternehmen und wissenschaftliche Einrichtungen forschen und entwickeln hier rund um Photonik und Optik, Mikrosystemen und Materialien, Informationstechnik und Medien, Biotechnologie und Umwelt sowie erneuerbare Energien und Photovoltaik.

"Einfach nur „Licht an“ und „Licht aus“, das war uns zu wenig."

Simon Hamperl
Energiemanager der Wista-Management GmbH

Simon Hamperl, Energiemanager der Wista-Management GmbH (links im Bild) und Ramin Mokhtari, ICE Gateway GmbH. Simon Hamperl, Energiemanager der Wista-Management GmbH (links im Bild) und Ramin Mokhtari, ICE Gateway GmbH. (© 2016 Deutsche Telekom)

Im Zuge der EU-Verordnung suchte die Wista GmbH eine zukunftsweisende und zugleich kostengünstige Alternative für die Straßenbeleuchtung in Adlershof. Fündig wurde Energiemanager Simon Hamperl bei einem jungen Startup: der ICE Gateway GmbH. Das Berliner Unternehmen baut herkömmliche Straßenleuchten zu einer breitbandigen Infrastruktur für Licht, Verkehr, Echtzeit-Marketing, Sicherheit und Logistik um. Kurzum, aus einfachen Laternen werden multifunktionale Hightech-Systeme, die untereinander vernetzt sind.

Die neue Hardware – bestehend aus universellem LED-Treiber, Prozessoren, Arbeitsspeicher, Bluetooth, WLAN und M2M SIM-Karten – installiert ICE Gateway einfach im Kopf der Laterne. Alle gewünschten Dienste sind sofort verfügbar. So lässt sich jede Leuchte als Teil des Datenhighways für neue Nutzungskonzepte nachrüsten. Bei Bedarf lässt sich auch der ganze Kopf austauschen.

Jede smarte Leuchte lässt als Teil des Datenhighways für neue Nutzungskonzepte nachrüsten. Dafür sitzt die Hardware mit Prozessor, Arbeitsspeicher und Funkmodulen im Kopf der Laterne Jede smarte Leuchte lässt als Teil des Datenhighways für neue Nutzungskonzepte nachrüsten. Dafür sitzt die Hardware mit Prozessor, Arbeitsspeicher und Funkmodulen im Kopf der Laterne (© 2016 Deutsche Telekom)

„Geräte müssen heute multifunktional werden, sonst lohnt es sich nicht, sie zu digitalisieren“, erklärt Ramin Mokhtari, einer der beiden Gründer der ICE Gateway GmbH. „Unser System ist wie ein Smartphone konzipiert, auf das der Nutzer einfach neue Apps laden kann. Wir können erweitern und ergänzen, was der Kunde braucht, ohne dass er jedes Mal eine ganz neue Lösung kaufen und installieren muss.“

Leuchtende Datenhighways

Die intelligenten Leuchten können weit mehr als einfaches „Licht an“ und „Licht aus“: Jede Laterne im Verbund lässt sich individuell steuern und dimmen. Betreiber sparen mit dem LED-System von ICE Gateway zwischen 50 und 80 Prozent Energiekosten. Das geschieht vor allem durch den Einsatz von energieeffizienten LED-Produkten, minutengenaue Ein- und Ausschaltzeiten und DIN-gerechtes Dimmen. Das Ganze funktioniert per Rechner oder via Smartphone.

„Durch das punktgenaue Ein- und Ausschalten jeder einzelnen Straßenlaterne haben wir einiges an Energie eingespart“, bestätigt Wista-Manager Hamperl. „Die verwendeten LEDs haben zum Beispiel keine Vorlaufzeit, bis sie richtig hell sind. Zusätzlich hat jetzt jede Laterne ihren eigenen Schaltplan buchstäblich im Kopf und weiß zum Beispiel durch sensorgestützte Verkehrszählung, wann sie wie hell leuchten muss.“ Ist auf der Straße nicht viel los, kann die Helligkeit zurück geregelt werden.

Das ICE-System arbeitet zusätzlich als vernetzte, digitale Kommunikationsplattform. Alle paar Minuten sendet das System den Status jeder Leuchte an die Zentrale. Untereinander kommunizieren die Laternen per WLAN. Die intelligenten Laternen lassen sich so mit Sensoren vernetzen, die etwa Umweltdaten erfassen oder den Verkehr zählen. Die Sensoren werden einfach mit den ICE Gateways verbunden, extra Batterien und Solar-Panels entfallen.

Top gewartet und gespart

Auch bei der Wartung spielt das neue System seine Vorteile aus. Bisher hingen die Leuchten am Netz der Stadt Berlin und wurden von dort aus zentral gesteuert und gewartet. Nach Plan kontrollierte ein Serviceteam im jährlichen Turnus jede Laterne, wartete und reparierte sie wenn nötig. Hinweise aus der Bevölkerung auf defekte Leuchten wurden ebenfalls aufgenommen.

Bei den neuen, vernetzten Laternen geht die Erfassung der Zustände deutlich einfacher und schneller. Eine defekte Laterne meldet eigenständig, welches Problem sie hat. Umfassende und teure Jahreskontrollen entfallen damit ganz.

Service und Reparatur bietet ICE Gateway zum Festpreis pro Laterne an. Gleiches gilt für die Neuinstallation der smarten Lösung. „Die Lösung amortisiert sich innerhalb von fünf Jahren. Und wir wissen heute schon, wieviel Energie wir in den kommenden Jahren vermutlich verbrauchen werden.“

Mit Sicherheit Licht

Lässt sich das neue Straßenlaternennetz von außen angreifen oder hacken? Flächendeckend ist das praktisch nicht möglich. Hacker könnten höchstens eine einzelne Lichtquelle kapern. Die Sicherheitsarchitektur funktioniert zuverlässig: Alle Daten werden lokal verarbeitet und erst danach auf die Reise geschickt. Außerdem schützen das sichere Mobilfunknetz der Telekom und SSL-Verschlüsselung vor unbefugten Zugriff. Erkennt eine Leuchte einen unautorisierten Zugriff, schlägt sie sofort im System Alarm.

Eine störungsfreie Mobilfunkverbindung spielt bei Szenarien, die sich mit Sicherheitstechnik befassen, eine große Rolle. „Das System muss zu jeder Zeit in der Lage sein Daten zu senden, sagt Dido Blankenburg, Senior Vice President Mobilfunk Corporate Customers der Deutschen Telekom. „Wenn zum Beispiel Leuchten ausfallen, muss dies schnellstmöglich an die Server kommuniziert werden. Das garantiert das zuverlässige Netz der Telekom.“

Das Berliner Unternehmen ICE Gateway GmbH baute für ein Pilotprojek in Berlin herkömmliche Straßenleuchten zu einer breitbandigen Infrastruktur für Licht, Verkehr, Echtzeit-Marketing, Sicherheit und Logistik um – mit dem Ziel, bis zu 80 Prozent Energie bei der Straßenbeleuchtung einzusparen.