Umsetzungsprojekte des 5G-Innovationswettbewerbes
Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) unterstützt mit dem 5G-Innovationsprogramm die Konzeption und Umsetzung von Projekten zur Implementierung des 5G Standards. Damit soll die Erprobung von 5G-Anwendungen unter realen Bedingungen ermöglicht werden. Ziel des Wettbewerbes ist es, die Potenziale innovativer 5G-Mobilfunkanwendungen für Anbieter und Nachfrager aus Industrie- und Privatwirtschaft herauszustellen.
Nachdem in Stufe I des Programms sechs Sonderzuwendungsbescheide an Universitäten und Forschungseinrichtungen erteilt wurden, haben sich im Rahmen des 5G-Innovationswettbewerbes in Stufe II insgesamt 138 Kommunen und Regionen beteiligt, von denen 67 die Zusage für eine Konzeptförderung von bis zu 100.000 Euro erhielten. Zehn besonders aussichtsreiche Projekte wurden nun mit einer Umsetzungsförderung von bis zu vier Millionen Euro ausgezeichnet.
Folgende Projektbeschreibungen geben einen Einblick in die große Bandbreite der umsetzungsgeförderten Vorhaben. Einzelne Projekte des Innovationswettbewerbs werden zudem im Detail als Case Study vorgestellt.
Gesundheit – Smarter Rettungseinsatz in Ulm und Neu-Ulm, Baden-Württemberg
Das Projektkonsortium, bestehend aus dem Fraunhofer IAO und ILS, der Stadt Ulm mit umliegenden Landkreisen sowie weiteren zahlreichen Partnern aus Wirtschaft und Forschung hat sich das Ziel gesetzt, Rettungseinsätze smarter zu gestalten. Rettungskräfte sollen digital vernetzt werden, um eine schnellere und bessere Erstversorgung gewährleisten zu können. Das Projekt „Rettungsbürger*in und Smarter Rettungseinsatz – 5G-Technologie im Rettungs- und Feuerwehrwesen an der Schnittstelle von Stadt und ländlichem Raum in der Innovationsregion Ulm“ wird mit rund 3,9 Millionen Euro durch den 5G-Innovationswettbewerb gefördert. Die Fördermittel sollen dabei unterstützen, 5G-Technologien im Rettungswesen, der Feuerwehr und im Katastrophenschutz zu erproben.
Teil des Projektes ist die Echtzeit-Datenübertragung durch 5G-Technologie. So können Informationen zum Einsatzort und der Notfallsituation an Rettungskräfte schon während der Anfahrt übermittelt werden, damit eine frühzeitige Vorbereitung erfolgen kann. Darüber hinaus können Hilfestellungen zu Erste-Hilfe-Maßnahmen direkt an Personen in der Nähe des Unfallortes übermittelt werden, noch bevor die Rettungskräfte vor Ort sind.
Industrie 4.0 – Campusnetze zur industriellen Nutzung in Troisdorf, Nordrhein-Westfalen
Im „IndustrieStadtpark“ in Troisdorf werden verschiedene industrielle Anwendungsmöglichkeiten von 5G-Campusnetzen untersucht. Unterstützt wird das Projekt durch den 5G-Innovationswettbewerb mit dem Ziel, durch valide Praxisdaten von Informations- und Leitsystemen sowie von Mensch-Maschine-Interaktionen den Nutzen der 5G-Technologie herauszustellen. Die Erkenntnisse sollen darüber hinaus auf Unternehmen und vergleichbare Industrieparks anwendbar sein und so die Digitalisierung der Industrie weiter vorantreiben.
Derzeit wird an der Entwicklung einer App-Umgebung zur Routenberechnung von Transportaufträgen für Gabelstapler gearbeitet. Stapler können dabei in Echtzeit überwacht werden. Außerdem lässt sich so ein effizientes Energiemanagement gewährleisten. Des Weiteren wird über Mixed-Reality-Ansätze versucht, die Inbetriebnahme und Wartung von Anlagen ohne physische Präsenz durchzuführen.
Landwirtschaft – Nachhaltige Agrarwirtschaft im Landkreis Vechta, Niedersachsen
Der Landkreis Vechta wurde mit seinem Konzept für ein Agrarsystem der Zukunft mit einer Förderung des BMVI ausgezeichnet. Mit einer Fördersumme von fast vier Millionen Euro sollen drei 5G-Campusnetze ausgebaut werden, um die Lebensmittelwertschöpfung effizienter, nachhaltiger und transparenter zu gestalten.
Im Rahmen des Projektes werden in einem Reallabor das Tierverhalten und weitere Umgebungsparameter von Geflügel und Schwein über Informationen aus Kamera- und Sensortechnik erfasst. Die gesammelten Daten werden anschließend über 5G-Campusnetze übertragen. So lassen sich Bewegungsmuster und Gesundheitszustand der Tiere in Echtzeit einsehen und auswerten. Des Weiteren werden die Daten zusätzlich von einer App aufbereitet, um auf Basis dessen Entscheidungen im Bereich der Tiergesundheit und des Nahrungsmittelmanagements zu treffen.
Umwelt- und Katastrophenschutz – Waldbrandbekämpfung in Brandenburg in Trebbin, Brandenburg
Auch das Projekt Advanced Low Altitude Data Information System (ALADIN) wird im Rahmen des 5G-Innovationswettbewerbes gefördert. Die Gelder sollen die Bekämpfung von Waldbränden über ein mobiles 5G-Campusnetz unterstützen. Die Vernetzung in Echtzeit soll es ermöglichen, dass über Drohnen und autonome Fahrzeuge Lagebilder zur aktuellen Brandsituation auch in entlegenen Gebieten erstellt werden können. In Zukunft sind auch andere Einsatzzwecke der Technologie denkbar, denn ALADIN ist als grundsätzlicher Treiber für die bedarfsgerechte und praxisnahe Vernetzung von Maschinen konzipiert.
Über ein lokales und temporäres 5G-Campusnetz sollen Einsatzkräfte die Arbeit mit Drohnen und Fahrzeugen erproben. Ziel ist es dabei, eine Fläche von einem Quadratkilometer des Brandenburger Flugplatzes abzudecken. Neben der Nutzung des für Campusnetze reservierten 3,7 GHz-Spektrums, stellt das Fraunhofer Institut FOKUS mit Open5GCore ein Softwarebasiertes Kernnetz zur Verfügung. Dieses autonome Netz kann über eine Satelliten-Verbindung nach außen kommunizieren und überbrückt somit die mangelnde Breitbandversorgung in entlegenen Gebieten.
Des Weiteren arbeitet die TH Wildau an der Flugdrohne Autonomous Flying Testbed for Integrated Sensor Systems (ATISS). Die Drohne soll im 5G-Netz Flugmessdaten sammeln und hochauflösende Luftbildaufnahmen festhalten. Durch die Messdaten soll eine überregional anwendbare Systemlösung zur Bekämpfung von Waldbränden geschaffen werden.
Automotive – Autonomes Fahren in Kronach, Bayern
Das BMVI fördert in Kronach das Konzept „5G-gestützte autonom fahrende Einzel- oder Flottenfahrzeuge für den Einsatz als öffentliche Verkehrsmittel im ländlichen Raum – 5GKC“. Ziel ist es, eine Testumgebung zur Erforschung von 5G-Anwendungen für automatisiertes und vernetztes Fahren (AVF) aufzubauen, um so den Einsatz neuer Mobilitätskonzepte mit anwendungsorientierten Technologien auf die Probe zu stellen. Partner des Projektes sind der Automobilzulieferer Valeo, das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS und die Hochschule Coburg gemeinsam mit dem Landkreis Kronach und dem Innovations-Zentrum Region Kronach IZK.
Zu Testzwecken sind in Kronach und Rehau bereits selbstfahrende Busse unterwegs. Zunächst mit einem sogenannten „Stewart“, der im Notfall eingreifen kann. Insgesamt fördert das BMVI die geplanten Vorhaben zum autonomen Fahren im Rahmen des Projektes 5GKC mit 3,9 Millionen Euro aus dem Innovationswettbewerb.
Industrie 4.0 – Smart City in Stuttgart, Baden-Württemberg
Auch das Gemeinschaftsprojekt „SynergieRegion“ von regionaler Industrie und Forschungspartnern wird im Rahmen des Innovationswettbewerbes mit vier Millionen Euro gefördert. „SynergieRegion“ hat den Zweck, 5G-Anwendungen auf lokalen Testfeldern wie ARENA2036 für Smart City Konzepte und Industrie 4.0 nutzbar zu machen. Dabei stammen die Anwendungsideen größtenteils aus dem Geschäftsalltag der am Projekt beteiligten Unternehmen. In den kommenden drei Jahren wird somit direkt an tatsächlichen Potenzialen für die Industrie geforscht.
Der erste Projektabschnitt beschäftigt sich mit vernetzter Fertigung. Dabei werden verschiedene Abläufe aus der Logistik zur Koordination der Güterflüsse nachgestellt, wobei eine genaue Positionsbestimmung über 5G-Technologie erfolgen soll. Dadurch soll es möglich werden, dass sich Maschinen, Transporter, Drohnen und Roboter an Produktionsstandorten frei bewegen können. So können Betriebsabläufe und Wartungsvorgänge im Bereich der Logistik ökonomischer gestaltet werden. Dafür wird derzeit ein Betriebskonzept mit einer Risikobetrachtung als Grundlage für eine Aufstiegsgenehmigung von Drohnen zu Testzwecken erarbeitet. Die aus den optimierten Abläufen gewonnenen Erkenntnisse sollen im Anschluss auf Smart-City Konzepte angewendet werden.
Verkehr und Energie – Optimierung des multimodalen Verkehrs und der Energieversorgung in Jena, Thüringen
Im vergangenen Jahr erhielt die Stadt Jena den Förderbescheid für das Projekt „5G-basierte V2X-Vernetzung zur Steigerung der Verkehrssicherheit sowie zur Optimierung des multimodalen Verkehrs und der Energieversorgung“. Die Region konnte mit den Ideen zur 5G-basierten Vernetzung von Verkehrsteilnehmern*innen als eines der zehn besten Projekte überzeugen. Über 5G-Anwendungen in der Fahrzeugsensorik, ABS- und ESP-Sensoren, Wegzählern und der Anbindung von stationären Lichtsignalanlagen sollen ÖPNV, motorisierter Individualverkehr, Fahrräder, E-Roller und Fußgänger in Echtzeit via App vernetzt werden. Die App soll Individualdaten sammeln und auswerten, um den Verkehrsfluss sicherer und effizienter gestalten zu können. Die neuen 5G Anwendungen sollen unter Realbedingungen getestet werden, um so das praxisnahe Mobilitätsverhalten entsprechend abbilden zu können.
Automotive und Luftverkehr – 5G-TELK-NF in Schleswig-Holstein
Die Gemeinden Leck, Klixbüll, Tinningstedt und Enge-Sande hatten sich gemeinsam darum beworben, autonomes Fahren und Fliegen mittels 5G zu erproben und erhielten nach der Machbarkeitsstudie für das Konzept „5G-TELK-NF“ Fördermittel in Höhe von 4 Millionen Euro. Autonomes Fahren und der verlässliche Einsatz von Flugdrohnen können nur durch eine Datenübertragung über 5G-Netze realisiert werden.
Geplant ist die Umsetzung von verschieden Szenarien. Darunter fallen die Inspektion von Windkraftanlagen, Luftunterstützung bei Noteinsätzen und Technologien des automatisierten und vernetzten Fahrens auf der Autobahn oder auf Landstraßen. Weiterhin soll der Aufbau eines kombinierten Leitstandes für unbemannte Luftfahrzeuge und automatisierte und vernetzte Fahrzeuge ein zentrales Ziel sein.
Hafenlogistik – BalticFuturePort in Lübeck, Schleswig-Holstein
Das Projekt „BalticFuturePort“ stammt aus Lübeck. Das eingereichte Konzept sieht die Ableitung eines konkreten Nutzens von 5G für den Lübecker Hafen vor. Dabei werden alle logistischen Vorgänge wie Warenein und -ausgänge und Verladung auf Lastwagen, Zug oder Schiff über 5G-Netze in Echtzeit überwacht und gesteuert. Aus den daraus entstehenden Daten sollen mögliche Optimierungspotenziale für die Wertschöpfungskette abgeleitet werden.
In 5G-Netzwerken kann die durch Algorithmen optimierte Steuerung von Transportsystemen und Wasserstraßen den laufenden Betrieb für Fracht und Passagiere signifikant verbessern.
Industrie 4.0 – Konzepte für den Mittelstand in Barleben, Brandenburg
Die Fördermittel des Innovationswettbewerbes erlauben der Gemeinde Barleben unter dem Titel „5G-industrial Working + Co-Working für den Mittelstand“ eine lokale, für die industrielle Nutzung vorgesehene 5G-Umgebung auf dem Gelände des Technologieparks Ostfalen zu errichten. Zusammen mit dem Barlebener Unternehmen Teleport GmbH startet die Gemeinde Barleben den Aufbau der 5G-Infrastruktur. Das Testfeld soll lokalen Unternehmen die Möglichkeit geben, den neuen Mobilfunkstandard in einer sicheren und realitätsnahen Umgebung für eigene industrienahe Anwendungsfälle zu erproben und so den digitalen Wandel in der ansässigen Wirtschaft vorantreiben.
Nachhaltige Innovationen fördern durch die Erprobung modernster Netzwerktechnologien
Die Einführung neuer flächendeckender Kommunikations- und Netzwerkstandards stellt eine große Herausforderung für Wirtschaft und Gesellschaft dar. Zur effizienten Ausschöpfung der Nutzungspotenziale dieser Schlüsseltechnologien im Bereich digitale Transformation sind öffentlich geförderte Forschungsvorhaben ein hervorragendes Vehikel.