Trends in 2025 for Smart Cities

Nu steden steeds slimmer worden, geven moderne digitale diensten, zoals slimme netwerken, on-demand vervoer en slim waterbeheer, een nieuwe invulling aan de modellen en processen van overheidsdiensten. Tegelijkertijd veroorzaken ze een ongekende aanwas van datageneratie en datastromen. Stedelijke dataplatforms dienen als de essentiële infrastructuur om al deze stadsdata effectief in te zetten om de operationele efficiëntie te verbeteren en ‘smart city’-initiatieven op te schalen. Deze dataplatforms verbinden, analyseren en visualiseren alle data afkomstig uit systemen van verschillende domeinen in het stedelijke weefsel. Vervolgens kunnen de gegevens worden gedeeld met andere stedelijke diensten of externe private partijen en gebruikt worden in innovatieve bedrijfsmodellen.

Als onderdeel van het RUGGEDISED-project, ontwikkelden Rotterdam, Umeå en Glasgow stedelijke dataplatforms om hun respectievelijke stadsspecifieke uitdagingen het hoofd te bieden. Het Digital City Platform in Rotterdam publiceert en visualiseert het actuele energieverbruik of het verbruik gedurende een bepaalde periode van individuele gebouwen (maar ook van de hele wijk). Aan het platform is een 3D-model van Rotterdam verbonden, dat samen met realtime data een driedimensionale digitale tweeling van de stad vormt. Deze driedimensionale digitale tweeling ondersteunt Rotterdam bij het beheer van mensenmassa’s en de openbare ruimte, slimme mobiliteit, planologische en operationele optimalisatie van het stroom- en warmtenet, en energievriendelijke afvalinzameling en -verwerking met gebruik van zo min mogelijk hulpbronnen. Daarnaast maken steden steeds vaker gebruik van federatieve modellen voor dataruimten. Deze modellen maken soevereine en beveiligde manier van gegevensuitwisseling mogelijk tussen verschillende gemeentelijk domeinen, maar ook tussen steden en landsgrenzen. Door de EU gefinancierde initiatieven, zoals de Europese dataruimte voor slimme en duurzame steden en gemeenschappen (DS4SSCC), hebben een blauwdruk ontwikkeld voor data governance waarbij meerdere stakeholders zijn betrokken. Dit initiatief voorziet in een sectoroverstijgende, interoperabele dataruimte voor overheden en hun toeleveranciers om de dienstverlening aan burgers te verbeteren. Verder lopen er meerdere pilots, zoals UrbanMind en Traffic Flow Data Space, als onderdeel van het DS4SSCC-programma, waarin een aantal steden samenwerkt om gezamenlijk waarde te creëren.

Digitale tweelingen en IoT-technologieën optimaliseren operationele processen in de stad met de aangeleverde data uit stedelijke dataplatforms. Door virtuele modellen van steden te creëren, kunnen planologen de impact van nieuwe ontwikkelingen nabootsen en testen. Zo kunnen ze potentiële problemen signaleren, stadsdiensten optimaliseren en proactief beleidsregels opstellen om toekomstige problemen te vermijden. Door middel van simulaties, monitoring en optimalisatie van uiteenlopende stedelijke aspecten helpen digitale tweelingen steden het juiste evenwicht te vinden tussen economische groei, efficiënte bedrijfsvoering en milieubescherming.

Afhankelijk van de mate van volwassenheid stappen steden over op oplossingen die gebruikmaken van digitale tweelingen. Deze oplossingen variëren van beschrijvende analyses en voorspellende intelligentie tot het simuleren van verschillende scenario’s.
Virtual Singapore is een digitale tweeling van de stadstaat Singapore. Dit platform biedt een dynamisch 3D-model waarmee gebruikers uit verschillende sectoren geavanceerde tools en applicaties kunnen ontwikkelen voor het testen van concepten en diensten. Het platform biedt ook ondersteuning bij stedenbouwkundige planningen, besluitvorming en onderzoek naar innovatieve technologieën om nieuwe en complexe uitdagingen aan te pakken.
De stad Shanghai heeft een uitgebreide digitale tweeling ontwikkeld voor het monitoren en beheren van stedelijke processen, zoals verkeersstromen, energieverbruik en milieuomstandigheden. Deze digitale weergave helpt om de stedenbouw te optimaliseren en overheidsdiensten te verbeteren.
De volgende stap in deze ontwikkeling is dat digitale tweelingen een extra laag krijgen met immersieve technologieën, zoals augmented reality (AR), virtual reality (VR) en mixed reality (MR), die aanvullende context verschaffen over de stedelijke componenten.Het Global Initiative on Metaverse for Cities (Citiverse) van de International Telecommunication Union (ITU), het United Nations International Computing Centre (UNICC) en Digital Dubai is gelanceerd om als normerende leidraad en kader te dienen voor oplossingen met deze virtuele versies van steden.
Digitale tweelingen en citiverse-initiatieven veranderen de manier waarop steden functioneren door stedelijke omgevingen efficiënter, veerkrachtiger en burgervriendelijker te maken.

Nu we steeds vaker te maken hebben met extreme weersomstandigheden, moeten steden zich hierop voorbereiden en investeren in de veerkracht van hun infrastructuur. Van IoT-systemen die waarschuwen voor overstromingen tot voorspellende analyses voor rampenbestrijding: stedelijke gebieden richten zich op het beschermen van zowel hun burgers als hun hulpbronnen. Bijvoorbeeld met slimme watersystemen die schaarste tegengaan door middel van innovatieve recycling- en distributiemethoden. Fysieke systemen, zoals watersystemen, zijn niet aangelegd met het digitale tijdperk in gedachten. Maar gezien de enorme kosten om deze (tijdelijk) te vervangen, is de aanleg van nieuwe systemen vaak geen optie. In dat geval kan retrofitten van deze fysieke middelen een tussenweg zijn. Daarbij worden ze met sensoren en op afstand bedienbare digitale componenten omgevormd tot digitale infrastructuren. Een goed voorbeeld daarvan zien we in Frankrijk, bij Voies Navigables de France, het Franse overheidsbedrijf dat verantwoordelijk is voor het binnenlandse netwerk van waterwegen.
Een ander aansprekend voorbeeld van klimaatadaptatiestrategieën is het tegengaan van stedelijke hitte-eilanden. Zo heeft Parijs aanzienlijke maatregelen getroffen om minder warmte vast te houden, zoals het planten van bomen, het vernieuwen van de iconische zinken daken en het aanleggen van verkoelende publieke infrastructuren. Iets vergelijkbaars deed Sevilla. De stad paste eeuwenoude Perzische technieken aan en vernieuwde de oude ondergrondse waterkanalen (‘qanats’) met hernieuwbare energie om gebouwen te koelen door middel van watercirculatie in de muren. Dergelijke initiatieven laten zien dat Europese steden al proactief actie ondernemen om de gevolgen van stedelijke hitte-eilanden tegen te gaan. En hoewel het fysieke oplossingen zijn, hebben de steden zich gebaseerd op uitgebreide modellering in digitale tweelingen.

Overheden over de hele wereld beperken zich niet langer tot het alleen maar stéllen van ambitieuze klimaatdoelen, ze zetten deze toezeggingen actief om in concrete resultaten. Van alle initiatieven is de Europese Green Deal het vlaggenschip. De Green Deal moet van de EU in 2050 het eerste klimaatneutrale continent maken. Binnen dit kader bereikte het REPowerEU-programma, dat in mei 2022 werd gelanceerd, enkele belangrijke mijlpalen. Voor het eerst werd er meer stroom opgewekt met wind- en zonne-energie dan met gas en nam het gasverbruik in slechts twee jaar met 18% af.
Overheden realiseren zich dat ze het goede voorbeeld moeten geven. De 18 partners van het wereldwijde Net-Zero Government Initiative (NZGI) hebben strenge doelstellingen gesteld om de bedrijfsvoering van overheden in 2050 klimaatneutraal te laten zijn. Strategische maatregelen van dit initiatief zijn koolstofvrije elektriciteit, klimaatneutrale gebouwen en installaties, uitstootvrije voertuigen, klimaatbestendige infrastructuren en systemen, en een circulaire economie. De resultaten spreken voor zich: Australië slaagde erin om zijn uitstoot van broeikasgassen in 2022 met 50% te verminderen ten opzichte van het jaar ervoor.
ICLEI – Local Governments for Sustainability is een wereldwijd netwerk van meer dan 2.500 lokale en regionale overheden die zich inzetten voor duurzame stedelijke ontwikkeling. Dit netwerk, dat actief is in ruim 125 landen, oefent invloed uit op het duurzaamheidsbeleid en stimuleert lokale maatregelen voor emissievrije, natuurlijke, evenwichtige, veerkrachtige en circulaire stedelijke ontwikkeling. Gemeentelijke instellingen gaan steeds meer uit van het principe van een circulaire economie: ze veranderen afval in grondstoffen en stimuleren innovatieve bedrijfsmodellen. Koploper in duurzame en circulaire stadsontwikkeling is Amsterdam. De stad richt zich op drie waardeketens: voedsel en organische afvalstromen, consumptiegoederen en de gebouwde omgeving. Via een monitor voor de circulaire economie houdt de stad de voortgang continu in de gaten.
Ondanks alle vooruitgang worden overheden geconfronteerd met belemmeringen, zoals budgettaire beperkingen, versnipperde institutionele kaders, culturele weerstand tegen verandering en de complexiteit van het meten en rapporteren van de voortgang. Deze obstakels het hoofd bieden vereist een combinatie van politieke betrokkenheid, samenwerking tussen instanties, investeringen in innovatie en intensieve publiek-private samenwerkingen. Het uitwisselen van best practices is cruciaal voor het aanscherpen van duurzaamheidsstrategieën en het behalen van doelstellingen op de lange termijn.

Technologieën voor een gezonde leefomgeving krijgen een centrale rol binnen stedelijke ontwikkeling. Steden zijn tenslotte bedoeld om mensen goed te laten gedijen. Er zal gebruik worden gemaakt van sensoren om de luchtkwaliteit, geluidshinder en andere factoren die van invloed zijn op het welzijn van mensen in de gaten te houden. Voorspellende analysetools op het gebied van gezondheid zullen leidend zijn bij het ontwikkelen van leefomgevingen die een gezonde levensstijl bevorderen. Uit een eerder onderzoek bleek al het snelle rendement van deze tools, met door EIT Urban Mobility vermelde kostenbesparingen van 485 tot 700 euro per inwoner. Er tekent zich echter ook een scherpe demografische breuklijn af die stedelijke centra in twee verschillende kampen verdeelt: jonge en oude inwoners.
Vergrijzende steden, met name in rijke landen en sommige delen van ontwikkelingslanden, kampen met een gespannen demografische situatie. Het openbaar vervoer, de voetgangersinfrastructuur en zelfs woningen: alles vereist kostbare aanpassingen om de vergrijzing op te vangen. Op economisch vlak worstelen deze steden met een krimpende arbeidsmarkt die het gewicht moet dragen van pensioensystemen en de vraag naar gezondheidszorg. Als oplossing voor dit probleem ontwikkelt Japan nu AI-gestuurde robots, zoals AIREC, die kunnen helpen met taken als het verplaatsen van patiënten, koken en de was opvouwen. In jongere steden is de situatie juist precies andersom. Daar wemelt het op de arbeidsmarkt van de kansen, doordat de politiek er voorrang geeft aan onderwijs, werkgelegenheid en ondernemerschap. Al kennen deze steden ook groeipijnen. Vervuiling, verkeersopstoppingen en stedelijke spanningen liggen op de loer, net als een toename van het aantal luchtwegaandoeningen en mentale gezondheidsproblemen bij jonge, gevoelige bevolkingsgroepen. Een creatieve oplossing voor de congestieproblemen is het goedkope en flexibele gondellift-achtige netwerk, zoals nu in Nieuw-Zeeland wordt getest. Dit kabelbaansysteem zal vooral jongere inwoners aanspreken die zich met een snel en duurzaam vervoermiddel door de stad willen verplaatsen.