Planung

Licht 2 | 2019

Ein digitaler Lichtmasterplan, der nicht altert

Referenzprojekt Den Haag

Häufig werden statische Planungen einmal erstellt und dann in die Schreibtischschublade abgelegt, weil sich die laufende Arbeit damit schlicht als umständlich erweist. Hinzu kommt, dass die Ausführung eines Lichtmasterplanes bei einer Millionenstadt wie Den Haag sich über Jahre hinzieht. Technologischer Wandel bleibt währenddessen nicht stehen. Für die Stadt Den Haag hat das Lichtplanungsbüro Studio DL deswegen den ersten digitalen Masterplan entwickelt. Er entstand in enger Zusammenarbeit mit den zuständigen Abteilungen und Spezialisten der Stadt und wurde mit den Bewohnern in einem öffentlichen Beteiligungsprozess kommuniziert und abgestimmt. Anders als zu bisherigen herkömmlichen Masterplänen ist das Produkt nicht ein Buch oder abgeschlossenes Dokument, sondern ein digitales Tool. Eine »lebendige« Datenbank, deren Parameter miteinander verknüpft sind. Dies gewährleistet, dass sich die Daten bei künftigen Änderungen während der langjährigen Realisierung des Masterplans in allen Bereichen automatisch anpassen. Ein modernes User-Interface macht die Daten zudem zugänglich und erleichtert den Zugriff auf die aktuell wichtigsten Informationen und Festlegungen.

Quo Vadis Smart City – Quo Vadis Smart Light?

Technik verändert unser Leben, die Digitalisierung ist in manchen Lebensbereichen weit fortgeschritten, in anderen schlummert das Potenzial noch vor sich hin. Unser Smartphone ist ein gutes Beispiel, wie allgegenwärtig und selbstverständlich die Adaption einer neuen Technologie für uns ist. Doch der Wandel, den die Digitalisierung im städtischen Raum mit sich bringt, ist bislang nur zu wenigen Bürgern und Politikern durchgedrungen. Smart City, Smart Light und das Internet der Dinge sind brandaktuelle Themen – aber was haben diese für einen konkreten Nutzen? Heute sind es Sensoren und Wlan-Sender. Doch welche Neuheit kommt morgen aus dem Silicon Valley, die so disruptive Auswirkungen hat, dass sie vielleicht ein ganzes Stadtbild verändert?

Licht ist digital

Viel konkreter ist unsere Erfahrung der Abend- und Nachtstunden in einer Stadt. Vom grundlegenden Sicherheitsbedürfnis bis zum Wunsch, sich mit dem Ort, an dem Sie leben, verbunden zu fühlen. Zukunftssicherung ist hier sicher keine rein technische Aufgabe. CO₂-Einsparungen, Lichtverschmutzung, Schutz von Flora und Fauna und wertigen Lebensraum schaffen – das sind nur einige der Komponenten, die die Lebensqualität von Städten in der Zukunft bestimmen. Diese Zukunft muss auch wirtschaftlich nachhaltig sein. Die Verbesserung der Lebensqualität und die damit verbundenen Investitionen müssen realistisch und finanziell tragbar bleiben. Investitionen in die Beleuchtung, Einsparungen bei Energieverbrauch, effiziente Wartung, Digitalisierung des öffentlichen Raums und die Anschaffung offener, ausbaufähiger Smart City-Technologien – dies erfordert einen Plan, der hilft, zum richtigen Zeitpunkt und mit der erforderlichen Flexibilität das Richtige zu tun und Fehlkäufe zu vermeiden. Die Visualisierung dieser Daten- und Planungspunkte ist die beste Methode, um einen Überblick zu behalten und Ursache- und Wirkungsbeziehungen festzustellen. Nur so entsteht eine wirklich zukunftssichere Lichtvision für die Stadt. Wie die Idee zum digitalen Lichtmasterplan entstanden ist, erläutert Norbert Wasserfurth, Gründer von Studio DL: »Die Idee zur digitalen Lichtmasterplanung kam durch den eigenen Wunsch, schneller auf die Bedürfnisse unserer Kunden und die Schnelllebigkeit des Marktes zu reagieren. Ich hatte die Möglichkeit, parametrisches Design im Umfeld der Architektur kennenzulernen und wusste sofort, dass diese, gepaart mit den einzigartigen Designprozessen unserer Lichtplaner, zu einem großartigen Produkt für unsere Kunden wird. In Den Haag haben wir das erste Referenzprojekt erfolgreich abgeschlossen und weitere folgten.«

Als Gestalter des Nachtbildes europäischer Städte hat Studio DL konventionelle Prozesse hinterfragt. Als Lichtplanungsbüro mit der Erfahrung aus über 20 Lichtmasterplänen hat Studio DL erkannt, dass die immer komplexer werdende Planung in einer digitalen Umgebung nicht mehr analog abgebildet werden kann. Die hauseigene Design-Philosophie »Das richtige Licht, am richtigen Ort, zur richtigen Zeit« beschreibt die Notwendigkeit, dass sich das Lichtbild dem Nutzungsprofil der Stadt zu den unterschiedlichen Abend- und Nachtzeiten anpasst. Ein sich veränderndes Lichtbild kann digital agiler und greifbarer dargestellt werden.

Nicht nur die Visualisierung, auch die Analyse der Daten der Stadt ist analog zu ungenau: Verortung der Masten, Masthöhe, Armaturentyp, Lampentyp, Verkehrsdaten, Straßenquerschnitte, Nutzungsprofile, Einschränkungen durch Natur- und Artenschutz, um nur einige der klassischen Datensätze zu nennen. Eine Planung, die all diese Daten analysiert, verknüpft und berücksichtigt, ist notwendig. Doch so viele unterschiedliche Parameter, die sich wiederum gegenseitig beeinflussen, führen zu einem Ergebnis, dass analog nicht mehr gewissenhaft abbildbar, geschweige denn vermittelbar ist (Abb. 2).

So sehr die Digitalisierung des Masterplans das Produkt und den Prozess auch verändert. Die alte Frage der Städte bleibt immer gleich: warum brauchen wir einen Lichtmasterplan? Eine sorgfältige Lichtplanung ist ein strategischer Faktor. Das zeigen Nachtaufnahmen beispielsweise der Skyline von Shanghai oder die Beleuchtungsstrategien von Lyon, Gent und Helsinki. Strategisch, das heißt, seit Jahrzehnten wird bereits das Abendbild dieser Städte als Wettbewerbsfaktor erkannt und geplant. Lange bevor andere Städte es taten. Eine zentrale Rolle bei der Herangehensweise von Studio DL an eine solche Strategie spielt der URBAN CODE. Das Bild der Stadt ändert sich mit Einbruch der Dunkelheit, so dass sich Belange des Stadtmarketings des Tages nicht auch auf das Nachtbild der Stadt übertragen lassen. Bei der Entwicklung des Stadtbildes muss die 24-Stunden-Wirkung der Stadt bedacht werden. Licht spielt in diesen Stunden eine offensichtliche Rolle.

Wie Gerdum Enders im Buch »The Light Code« (2018) bereits schrieb, basiert »Urban Coding« auf der Annahme, dass eine Stadt ein semiotisches System bildet, dessen Zeichen sowohl decodiert als auch codiert werden können. Eine Stadt hat auf vielen Ebenen verschiedene Aushängeschilder: von Straßen und Plätzen, öffentlichen Gebäuden, Einkaufszentren bis zu den Unterhaltungsbereichen – alle sollen entsprechend in Szene gesetzt werden. Alle Zeichen zusammen bilden die Identität der Stadt. Auf der Grundlage der subjektiven Beobachtung entsteht ein konstruiertes Bild der Stadt im Kopf der Besucher. Eine Repräsentation der Stadt entsteht ebenfalls bei den Bewohnern – nicht nur tagsüber. Zusammengefasst gesagt, entstehen Identität und Image sowohl durch Tag- als auch durch Nachtzeichen (Abb. 3).Ein gelungenes Stadtbild ist laut Studio DL nur ein Aspekt für ein gelungenes Stadtlicht-Konzept. Neben dem Stadtbild gilt es Anwohnerzufriedenheit, Sicherheit und Nachhaltigkeit gegeneinander abzuwägen. Bislang musste man sich häufig für einen der Aspekte entscheiden, doch durch die Digitalisierung ist es mit geringem Aufwand möglich, den unterschiedlichen Bedürfnissen der Stadt zu den jeweiligen Uhrzeiten nachzukommen.

Während der Grundlagenanalyse Den Haags hat Studio DL gemeinsam mit der Stadt folgende Hauptziele für den Masterplan definiert: Verbesserung des Stadtbildes bei Nacht, Verringerung der Umweltauswirkungen, effizienteres Management der Instandsetzung und Instandhaltung, Beitrag zu einer verbesserten Lebensqualität der Einwohner (Abb. 4).

Verbesserung des Stadtbilds

Um den Urban Code zu ermitteln, auf dem die späteren Grundzüge des Licht-Masterplans basieren, wurde mit Mitteln der Landschaftsarchitektur gearbeitet. Die »Entschichtung« einer Stadt beschreibt das Aufschlüsseln der verschiedenen Ebenen der Stadtstruktur (Decodierung), die auf konzeptioneller Ebene abgestimmt und zusammengeführt werden (Codierung). Für Den Haag lag der Schwerpunkt auf den Elementen Straßen, Gebiete, Brennpunkte und »Meta-Zeichen«. Lichtplaner Christian Freisfeld beschreibt, wie Studio DL im Falle von Den Haag vorgegangen ist: »Vorab führten wir eine Bestandsaufnahme und Analyse in Zusammenarbeit mit den zuständigen städtischen Abteilungen durch. Es ging darum, die Ansichten oder Perspektiven zu finden, die die Identität der Stadt bestimmen. Perspektiven, die die Elemente (Straßen, Flächen und Knoten) der sogenannten Landschaftssequenzen im Stadtbild gut beschreiben. Aus dieser Betrachtung heraus konnten wir sehr gut herleiten, welche Elemente für Den Haag archetypisch sind und Regeln zur visuellen Wegeführung, Lichthierarchie, Lichtfarbe, Dynamik usw. entwickeln und definieren, die somit das künftige Lichtbild in Form der Lighting-DNA® der Stadt darstellt. Die Regeln der Lighting-DNA® sind die Urzellen der Lichtbildentwicklung der Stadt, heute und in der Zukunft. Sie können flexibel an jeden Ort angepasst werden, ohne dass das Stadtbild und das Markenzeichen von Identität und Qualität verlorengehen.«

Nachhaltigkeit verbessern

Durch die Digitalisierung der Beleuchtungstechnik kann der Energieverbrauch flexibel an Verkehr, Zeit und andere Faktoren angepasst werden. Dynamische Lichtqualität und Effizienz führen zu neuen Dimensionen bei der Reduzierung von CO₂-Emissionen und Lichtbelästigungen. Der Lichtmasterplan erarbeitet Szenarien, um die Balance zwischen Einsparungen, Stadtbild und Nachtruhe zu finden. Studio DL unterscheidet dazu zwischen drei verschiedenen Beleuchtungsqualitäten:

• rein funktionale Straßenbeleuchtung (RoadLight),
• Beleuchtung, bei der der menschliche Maßstab und Lesbarkeit wichtig sind (LivingLight)
• Beleuchtung an Orten, die die Vitalität der Stadt steigern (wie z.B. Plätze, Treffpunkte, wichtige Kreuzungen und Gebäude) (CityLight)

Siehe dazu Abb. 5 und 6

Effizienteres Management

Durch das konzeptionelle Planen der Beleuchtung können die unterschiedlichen Armaturentypen im Stadtgebiet auf ein Minimum reduziert werden. Das macht die stadtinterne Planung, Lagerhaltung und Wartung um einiges einfacher und effizienter. Das moderne Telemanagement der Stadtbeleuchtung verringert den Wartungsaufwand. Der Gesamtlebenszyklus künftiger Leuchten wird digital überwacht: Verbrauch, Betriebsstunden, Störungen usw. Dies gibt einen Einblick in die Qualität und die Kosten einer nachhaltigen Verwaltung. Die Erweiterung des Monitorings mit angeschlossenen Smart City-Komponenten sorgt für weitere Effizienz. Diese langfristigen strategischen Empfehlungen, werden durch die Datenanalyse des Lichtmasterplans untermauert.

Beitrag zur Lebensqualität

Die Zeiten des rein effizienzgetriebenen LED-Austauschs sind vorbei. Die Städte haben erkannt, dass die Lichtqualität für Touristen und Anwohner gleichermaßen eine wichtige Rolle spielt. Intelligentes Licht wird in Zukunft das Nachtbild der Stadt verändern: Licht reagiert nicht nur auf Verkehrsdichte und Verkehrsgeschehen, sondern auch auf Jahreszeiten, Wetter, besondere Ereignisse und vorübergehend erhöhte Sicherheitsanforderungen. Ob adaptiv, interaktiv oder zentral gesteuert, die Leuchte der Zukunft wird vielseitig sein. Die aktuelle Planung muss vorbereitet sein, auch wenn sich die Technologie nach ferner Zukunft anhört. Der Lebenszyklus einer Straßenleuchte erlebt so manche neu eingeführte Technologie.

Die Verbesserung der Lebensqualität kann allerdings auch mit einfacheren Ansätzen realisiert werden: So werden in Den Haag mit separaten vertikalen Lichtkomponenten die Fassaden zu bestimmten Zeiten dezent aufgehellt. Dieser Lichtschleier, der bei den alten Technologien lediglich ein Nebenprodukt war, wirkt dem vielerorts beklagten Verlust des Nachtbilds durch LED-Leuchten in den Städten entgegen. Durch eine separate Steuerung kann diese Einheit zu späteren Zeiten gedimmt oder abgeschaltet werden, um den Schlaf der Anwohner nicht zu stören. Zusammen mit der richtigen Positionierung von sichtbaren oder verborgenen Leuchten, verbessert sich die visuelle Führung und damit die Lesbarkeit der Stadt erheblich. Das macht die Stadt attraktiver und führt somit zu einem besser genutzten öffentlichen Raum (Abb. 7-9).

Was ist entstanden?

Mit dem digitalen Masterplan für Den Haag ist mehr als ein Nachschlagewerk entstanden. DL Studio versteht das Programm als Planungstool, das ständig den Ist-, aber eben auch den Sollzustand anzeigt. So kann sich ein städtischer Angestellter, mit dem Auftrag eine bestimmte Straße zu sanieren, diese mit Hilfe der Suchfunktion anzeigen lassen. Vorab sieht er bereits die Ist-Situation, u. a. aktuelle Leuchten, Leuchtmittel, die Lichtpunkthöhe und Leuchtenpositionen. Zusätzlich kann der Mitarbeiter die Straße vom eigenen Schreibtisch aus virtuell begehen und mögliche Besonderheiten ausmachen. Für sein aktuelles Vorhaben kann er nun das Soll-Szenario nach Maßgabe des Masterplans für die Straße prüfen und sich die benötigten Daten exportieren. Hier wird alles von Relevanz erfasst: bspw. die geplanten Leuchtentypen, Straßenklasse und Dimm-Szenarien. Sollte das Planungsgebiet Besonderheiten aufweisen, wie z. B. die Ausweisung eines besonderen Schutzgebietes, werden eben diese gültigen Auflagen angezeigt, das maßgebliche Dokument zum Druck bereitgestellt und die Lichtplanung bereits auf die klar definierten Anforderungen abgestimmt (Abb. 10).

Ein großer Vorteil ist, dass sich diese Daten auf den aktuellen Stand der Stadt beziehen und eben nicht nur auf den Stand, der in der Stadt bei Erstellung des Masterplans herrschte. Eine Analyse von bestehenden Masterplänen hat ergeben, dass statische Werke schnell obsolet werden, da sie einfach nicht leicht aktualisierbar sind. Bei dem Planungstool für Den Haag können bspw. neue Stadtplanungen einfach importiert werden. Eine neue Grünanlage oder Fußgängerzone wird so in Echtzeit in den Lichtmasterplan integriert und mit den entsprechenden Parametern für die Stadtlichtplanung versehen. Eben ein Plan, der nicht altert.

Ein weiterer Benefit, der nach, aber auch schon während der Entwicklung des digitalen Lichtmasterplans für die Stadt Den Haag sichtbar wurde, ist die verbesserte Interaktion zwischen den Interessenvertretern der Stadt. Durch die ständige Erreichbarkeit des Tools im eigenen Webbrowser wurden Maßnahmen besser kommuniziert und so von der ganzen Stadt intrinsisch getragen. Das beruht auf der Philosophie von Studio DL, diese Interessensvertreter von Anfang an in den Entstehungsprozess des Masterplans mit einzubeziehen.

Im Laufe der Entwicklung wurden immer weitere Schnittstellen gefunden, an denen sich das Programm sinnvoll erweitern oder in einen anderen Funktionsbereich portieren lässt. Das Planungsbüro versteht diesen neuen Ansatz mehr und mehr als digitale Plattform, mit dessen Hilfe man das Produkt besser auf die Bedürfnisse des Kunden zuschneiden kann. So ließ sich bspw. für die Stadt Utrecht ein weiteres Tool entwickeln, das sich ausschließlich auf die Planung und Modernisierung der Stadtbeleuchtung fokussiert und die Wirtschaftlichkeit des Projektes prüft.

Das Tool war anfangs singulär auf Lichtplanung zugeschnitten, im Laufe der Entwicklung wurde jedoch festgestellt, dass die Funktionsweise und analytische Struktur des Programms allen voran bei Landschaftsarchitekten und Stadtplanern Anklang fand. Es ergänzt einfach ihre bestehende Arbeitsweise: die Leuchtendaten sind durch Angaben zu Stadtmobiliar, Baumbestand, Grünanlagen etc. zu ergänzen (Abb. 11).

Ausblick: der intelligente Lichtraum, oder die maßgeschneiderte Leuchte

Die LED-Technologie bietet viele neue Chancen. Durch Steuerung einzelner LED-Module und die vielfältigen Möglichkeiten von Linsensystemen kann ein maßgeschneidertes Lichtbild für jeden Punkt in der Stadt verwirklicht werden. Dadurch erhalten wir eine Zukunft ohne Verschwendung, ohne hellerleuchtete Schlafzimmerfenster, ohne unsichere dunkle Ecken und können dabei das Stadtbild erhalten. Hierzu müssen die Anforderungen aus der datengestützten Planung und die Anforderungen der Stadt und ihrer Anwohner an die Leuchtenindustrie transparent und automatisiert weitergeleitet werden und direkt mit deren Produktionsprozesse kommunizieren. Das sollte das nächste Ziel sein für einen »intelligenten Licht-Raum«, der in Zukunft unsere Straßen füllt.