Smart Cities

Kein Witz: Diese Stadt repariert sich selbst

Grossstädte wie Peking (Bild) schlafen nie und sind ständig in Bewegung. Werden Sie künftig von Bauarbeiter-Drohnen instand gehalten?Thinkstock

Grossstädte wie Peking (Bild) schlafen nie und sind ständig in Bewegung. Werden Sie künftig von Bauarbeiter-Drohnen instand gehalten?Thinkstock

Kleine Schäden an Gebäuden oder Strassenlampen könnten in Zukunft von Drohnen behoben werden. Ingenieur Philip Purnell von der University of Leeds plant eine Stadt, in der Schäden von Robotern selbständig erkannt und repariert werden.

Sehen, klicken, reparieren: So lautet der pragmatische Ansatz der Online-Plattform SeeClickFix. Bürgerinnen und Bürger können hier auf kleinere Probleme in der Nachbarschaft hinweisen – von der kaputten Strassenlaterne über Schlaglöcher bis zum einsamen Fernseher, der im Park entsorgt wurde. Die Stadtverwaltung rückt dann mit einem Hilfstrupp aus und lässt den Schaden zeitnah beheben. So sollen nach dem Prinzip der Subsidiarität Probleme auf unterster Ebene gelöst werden – schnell und effektiv.

Immer mehr Gemeinden, vor allem in den USA, nutzen die Plattform. Doch was nach einem guten Konzept klingt, stösst in der Praxis rasch an Grenzen. Die finanziellen und personellen Ressourcen der Städte sind begrenzt, Missstände zuweilen schwer lokalisierbar. Die Liste der Unzulänglichkeiten wird immer länger.

Drohnen als Bauarbeiter

Der Ingenieur Philip Purnell von der University of Leeds plant nun eine Stadt, in der kleinere Schäden nicht nur automatisch detektiert, sondern von Robotern selbstständig repariert werden. In diesen «selbstreparierenden Städten» würden Drohnen ausschwärmen und Strassenlaternen inspizieren und allenfalls auch reparieren. «Wir entwerfen eine Drohne, die automatisch alarmiert wird, wenn eine Lampe kaputt geht, und die sie dann repariert», sagte Purnell dem britischen Magazin «Construction Manager».

ETH Zürich: Drohnen bauen eigenständig eine Brücke

ETH Zürich: Drohnen bauen eigenständig eine Brücke

An der ETH in Zürich haben Test-Drohnen eigenständig eine Brücke gebaut.

Für ihre Forschung erhielten Purnell und seine Kollegen ein mit 4,2 Millionen Pfund dotiertes Förderstipendium des Engineering und Physical Sciences Research Council. Um einen etwaigen Defekt überhaupt zu erkennen, müssten die Drohnen die digitalen Baupläne der Rohre oder Lampen verarbeiten, um diese dann mit Scans abzugleichen. Für ältere Infrastruktur ist das gewiss schwierig, für neuere Objekte können die Daten jedoch problemlos vom Building Information Modeling (BMI) bezogen werden, eine Art virtuelles Gebäudemodell.

Das Konzept hätte auch einen logistischen Vorteil: Schwere Reparaturfahrzeuge würden von der Strasse geholt, der Verkehr entlastet. Das mobile Ersatzteillager würde in der Luft schweben. Das System soll zunächst in Leeds erprobt werden, ehe die Machbarkeit für andere Städte geprüft wird.

Unbemannte Luftfahrzeuge spielen bei der Gebäudekonstruktion und beim Infrastrukturmanagement von Städten eine immer wichtigere Rolle. An der ETH Zürich haben Drohnen kürzlich eigenständig eine Hängebrücke gebaut. Wie in dem Video zu sehen ist, haben die Roboter 120 Meter eines ultraleichten, aber extrem stabilen Dyneema-Seils so verflochten und verknotet, dass es einen Abgrund von 7,4 Metern überspannt.

Drohnen sind die Bauarbeiter von morgen. Sie sind schneller, belastbarer und vor allem: billiger. Drohnen könnten auch helfen, abgedeckte Dächer oder ganze Gebäudestrukturen, die bei einem Unwetter oder Erdbeben beschädigt wurden, wieder aufzulesen und sie mithilfe von GPS und BMI an der richtigen Stelle zu montieren. Die Aufräumarbeiten könnten so beschleunigt werden. Die intelligente Stadt reguliert sich selbst.

Selbstheilender Bio-Beton

Der britische Ingenieur Purnell modelliert die Stadt nicht – wie es sonst Städteplaner und Soziologen tun – als Organismus, der sich selbst nicht heilen kann, sondern als autonomen Mechanismus. Ideen dafür gibt es schon. Mit sogenanntem Biobeton wollen niederländische Forscher Gebäude in Zukunft langlebiger machen.

Dazu wird dem Beton ein Bakterium beigemischt, das aktiv wird, sobald Risse entstehen und Wasser in das Material eindringt. Die Bakterien befinden sich in einer Art Winterschlaf und beginnen bei Feuchtigkeit oder Verwerfungen mit der Produktion von Kalkstein – mit dem sie dann die Risse im Beton auffüllen. Aufwendige Renovierungsarbeiten wären bei diesem Baustoff nicht mehr nötig.

«Das ultimative Ziel ist eine Metropole, die wir verlassen können und die sich um sich selbst kümmert», schrieb der Journalist Geoff Manaugh im Wissenschaftsmagazin «New Scientist». «In solchen Städten würde unsere Rolle vergleichbar mit der eines High-Tech-Gärtners sein, der gelegentlich etwas zurechtstutzt oder Systeme ersetzt, die sonst allein gedeihen.»

Stadt ist dynamisches System

Doch ist so eine Vision realistisch? Mark Michaeli, Professor für Sustainable Urbanism an der Technischen Universität München, schätzt die Beschäftigung mit selbstreparierenden urbanen Systemen als «recht interessant und mittelfristig in Teilen auch realisierbar» ein. Im Gespräch mit der «Nordwestschweiz» sagt er: «Für bestimmte, meist sehr schwierig zugängliche technische Infrastruktursysteme existieren bereits solche Systeme. Zum Beispiel gibt es Wartungsroboter in Pipelinesystemen mit Reinigungs- und Schweissfunktionen.»

Dort würden Diagnose-, Unterhalts- und zum Teil auch Instandsetzungsfunktionen vereint. «Innerhalb von bestimmten Teilen von städtischen Infrastrukturen – diesen Begriff verwechseln die Ingenieure gerne mal mit dem sehr viel weiter gefassten Begriff der Stadt – sind solche Systeme sicher sinnvoll, wenn auch sehr spezifisch einsetzbar», konstatiert Michaeli. Entscheidend werde wohl die Absteckung und Kontrollierbarkeit der systemischen Rahmenbedingungen, allenfalls der Interaktion mit dem Kontext sein. «Schlaglöcher flicken geht eben nur bei Kontrolle des Verkehrs», so Michaeli.

Mit den Begriffen würde der deutsche Professor ein bisschen vorsichtiger umgehen als die britischen Kollegen in Leeds. Eine Stadt sei viel mehr als eine «technische Infrastruktur», nämlich ein dynamisches System mit Interaktionen. Auch die Verwendung des Begriffes «Drohne» evoziere in der Populärwahrnehmung der Gesellschaft wohl andere Bilder als die Realität der helfenden Roboter beziehungsweise Einheiten nachher aussehen wird.

Drohnen werden in Städten wie im kolumbischen Bogotá zunehmend zur Überwachung und Erkennung potenzieller Gefährder eingesetzt. An die Flugobjekte, die in Zukunft über unseren Köpfen schwirren, werden wir uns noch gewöhnen müssen.

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