Tag: Digitalisering

Epiloog: Voorbij de ‘slimme stad’ 

In de laatste aflevering van de serie Bouwen aan duurzame steden: De bijdrage van digitale technologie geef ik het antwoord op de vraag die in de titel van de reeks ligt besloten, namelijk hoe zorgen we ervoor dat technologie een bijdrage levert aan het sociaal en ecologisch duurzamer maken van steden. Maar eerst een korte update.

Smart city, hoe zat het ook alweer?

In 2009 startte IBM een wereldwijze marketingcampagne rond het voorheen nog weinig bekende begrip ‘smart city’ met het doel stadsbesturen ontvankelijk te maken voor ICT-toepassingen in de publieke sector. De nadruk lag in eerste instantie op processturing, waarin van talrijke monitoren voorziene control centra het middelpunt waren (aflevering 3). Vooral vanuit opkomende landen was veel belangstelling. Deze maakten plannen om ‘uit het niets’ smart cities te bouwen, vooral om buitenlandse investeerders aan te trekken. De Koreaanse stad Songdo, ontwikkeld door Cisco en Gale International, is hiervan het bekendste voorbeeld. Ook in Afrika werd met de bouw van smart cities begonnen, zoals Eko-Atlantic City (Nigeria), Konzo Technology City en Appolonia City (Ghana). Grote successen zijn dit niet geworden.

De nadruk verschoof al snel van procestechnologie naar het gebruik van data van de bewoners zelf. Google wilde zijn al rijke verzameling van gegevens aanvullen met gegevens die stedelingen met hun mobiele telefoons aanleverden en zo een reeks nieuwe commerciële toepassingen creëren. De daartoe opgerichte zustermaatschappij Sidewalk Labs zou in Toronto een proefproject ontwikkelen. Dat mislukte, mede door het groeiend verzet tegen de beoogde verzameling van data.  Dit verzet heeft wereldwijze repercussies gehad en tot wetgeving geleid om de privacy beter te beschermen. Steden in China en Zuidoost-Azië – Singapore voorop – lieten deze kritiek aan zich voorbij gaan en met hun machtig surveillance web dienen ze zowel commerciële als politieke doelen. 

De razendsnelle ontwikkeling van digitale technieken, zoals kunstmatige intelligentie, gaf nieuwe impulsen aan discussie over de ethische implicaties van technologie (afleveringen 9 – 13)   Vooral in de VS werden toepassingen op het gebied van gezichtsherkenning en voorspellend onderzoek naar misdaden zwaar bekritiseerd (aflevering 16.). Maar kunstmatige intelligentie had inmiddels veel breder zijn intrede gedaan, bijvoorbeeld als middel om besluitvorming te automatiseren (denk aan de beruchte toelagenaffaire) of om stedelijke processen te simuleren met bijvoorbeeld digital twins (aflevering 5). 

Dit huidige stand van zaken – met name in Nederland – kan worden getypeerd door enerzijds de ontwikkeling van regelgeving om ethische principes veilig te stellen (aflevering 14) en anderzijds door het zoeken naar verantwoorde toepassingen van digitale technologie (aflevering 15). Het gebruik van de term ‘smart city’ lijkt aan enige erosie onderhevig en daar pakken we de draad op.

De mens centraal?

De vele tientallen omschrijvingen van het begrip ‘smart city’ lopen niet alleen sterk uiteen, ze roepen ook tegengestelde gevoelens op. Sommigen zien (digitale) technologie als een effectief middel voor stedelijke groei; anderen zien er juist een bedreiging in. De vraag is daarom hoe bruikbaar het begrip ‘smart city’ nog is. Touria Meliani, wethouder van Amsterdam, spreekt liever van een ‘wise city’ dan van een ‘smart city’ om te laten zien dat het haar menens is om de mens centraal te stellen[1]. Het begrip ‘smart city’ legt volgens haar vooral de nadruk op “het technisch aanvliegen van zaken”. Zij is niet de eerste. Eerder pleitte Daniel Latorre[2], ‘place making’ specialist in New York en Francesco Schianchi, hoogleraar urban design in Milaan er ook voor om ‘smart’ te vervangen door ‘wise’[3]. Beide willen met deze term tot uitdrukking brengen dat stedelijk beleid voor alles moet uitgaan van de wensen en behoeften van de bewoners. 

Welke term je ook gebruikt, het gaat in de eerste plaats om het antwoord op de vraag hoe je ervoor zorgt dat de mens – bewoners en andere stakeholders van een stad – daadwerkelijk centraal staan. Hierbij kun je aan drie criteria denken

1. Oog voor de impact op het armste deel van de bevolking

In de recente literatuur over smart cities doet zich een opvallende verschuiving voor. Tot voor kort gingen de meeste artikelen over de betekenis van ‘urban tech’ voor mobiliteit, vermindering energiegebruik en openbare veiligheid. In korte tijd is er veel meer aandacht gekomen voor onderwerpen als de toegankelijkheid van het Internet, de (digitale) bereikbaarheid van stedelijke diensten en de gezondheidszorg, energie- en vervoersarmoede en de gevolgen van gentrificatie.

Er vindt een verschuiving plaats van doelmatigheid naar gelijkheid en van fysieke interventies naar sociale verandering[4].

De reden van deze verschuiving is dat veel maatregelen die bedoeld zijn als een verbetering van de woonomgeving tot een stijging leiden van de (huur)prijs en daarmee de bereikbaarheid van woningen verminderen[5]. 

2. Substantieel aandeel van co-creatie

Boyd Cohen onderscheidt drie typen smart city-projecten. Het eerste type (smart city 1.0) is technology driven, ook wel corporate-driven genoemd.  Het betreft technologieën die technologiebedrijven ‘van de plank’ leveren. Bijvoorbeeld een woonwijk voorzien van adaptieve straatverlichting. Het tweede type (smart city 2.0) is technology enabled, ook wel government-driven. In dit geval ontwikkelt een gemeente een plan en besteedt dat vervolgens uit. Bijvoorbeeld, het verbinden en programmeren van verkeerslichteninstallaties, zodat hulpverleners en het openbaar vervoer in principe altijd groen licht krijgen. Het derde type (smart city 3.0) is community-driven en gebaseerd op citizen co-creation, bijvoorbeeld een energie-coöperatie.

In community-driven digitalisering is de kans het grootst dat de wensen van de betrokken burgers voorop staan.

Een goed voorbeeld van co-creatie tussen verschillende stakeholders is de ontwikkeling van Brainport Smart District in Helmond, een gemengde wijk waar wonen, werken, energie opwekken, voedsel produceren en regulering van kringlopenwijk samen zullen gaan. De toekomstige bewoners en ondernemers onderzoeken samen met deskundigen welke state-of-the-art technologie hen daarbij kunnen helpen[6].

3. Diversiteit

Bij het gebruik van kunstmatige intelligentie speelt bias bij ontwikkelaars een grote rol. De beste manier om bias te bestrijden (en overigens ook om diverse andere redenen) is diversiteit als criterium te gebruiken bij de samenstelling van ontwikkelteams. Maar ook (ethische) commissies, die toezien houden op het verantwoord aanschaffen en gebruik van (digitale) technologieën zijn beter op hun taak toegerust naarmate ze een meer diverse samenstelling hebben[7].

Respecteren van de stedelijke complexiteit

Gavin Starks beschrijft in zijn essay The porous city hoe smart cities met hun ‘technisch utopisme’ en marketingjargon voorbijgaan aan de diversiteit van de drijfveren van menselijk gedrag en in plaats daarvan de mens vooral zien als homo economicus, gedreven door materieel gewin en eigenbelang[8].

Een illustratie van deze zienswijze is Singapore – de nummer 1 op de Smart City-lijst, waar het techno-utopisme hoogtij viert[9]. Deze een-partijen staat verschaft iedereen die gewenst gedrag vertoont, welvaart, gemak en luxe met behulp van de meest uiteenlopende technische hulpmiddelen. Voor een afwijkende mening is weinig ruimte. Een snelgroeiend aantal CCTV-camera’s – binnenkort 200.000[10] – zorgt ervoor dat iedereen ook letterlijk binnen de lijnen blijft. Zo niet, dan kan de boosdoener snel met automatisch gezichtsherkenning en ‘crowd analytics, worden gelokaliseerd.

Wie het menselijk leven in de stad wil begrijpen en niet wil uitgaan van simplistische aannames als de homo economicus, moet de complexiteit van de stad accepteren, proberen te begrijpen en weten dat ingrepen in bestaande patronen verregaande en vaak onbedoelde consequenties heeft. 

De complexiteit van den stad is het belangrijkste argument tegen het gebruik van reductionistische adjectieven zoals ‘smart’, maar ook ‘sharing’, circular, climate-neutral’, resilient’ en meer.

Daarbij komt nog dat smart, meer dan de overige adjectieven verwijst naar een middel en zelden wordt gezien als een doel op zich. Als er al zo’n adjectief nodig zou zijn, dan geef ik de voorkeur aan de term ‘humane city’.

Maar, welke term je ook gebruikt, noodzakelijk is om te benadrukken dat een stad een complex organisme is met veel facetten, wier samenhang goed begrepen moet worden om de stad te doorgronden en te ontwikkelen dat haar laten bloeien en de bewoners gelukkig maakt. 

Digitalisering. Twee sporenbeleid.

Stadsbesturen die oog hebben voor de complexiteit en werk willen maken van digitalisering kunnen dat het beste langs twee wegen aanpakken. De eerste heeft ten doel de problemen en ambities van de stad in beleid te vertalen en digitale instrumenten als onderdeel daarvan te zien. De tweede heeft betrekking op het hanteren van ethische principes bij het zoeken naar en ontwikkeling van digitale instrumenten. Beide wegen beïnvloeden elkaar.

De bijdrage van digitale technologie 

Digitale technologie is niet meer of minder dan een van de instrumenten waarmee een stad werkt aan een ecologisch en sociaal duurzame toekomst. Om te verwoorden wat zo’n toekomst inhoudt, introduceerde ik Kate Raworth’ denkbeelden over de donuteconomie (aflevering 9). Het ontwerpen van een toekomstbeeld moet een breed gedragen democratisch proces zijn. Hierin toetsen burgers de oplossing van hun eigen problemen ook aan de duurzame welvaart van toekomstige generaties en die van mensen elders op de wereld. Verder moeten de beleidsmakers digitale instrumenten naadloos invoegen in de overige beleidsinstrumenten, zoals wetgeving, financiering en informatievoorziening (aflevering 8).

De belangrijkste vraag als het om (digitale) technologie gaat is dus welke (digitaal) technologische hulpmiddelen dragen in potentie bij aan de realisering van een in sociaal en ecologisch opzicht duurzame stad.

Het ethisch gebruik van technologie

In de wereld waarin we de duurzame stad van de toekomst realiseren ontwikkelt digitale technologie zich snel. Steden worden met deze technologieën geconfronteerd door een krachtige smart city technology marketing.

De belangrijkste vraag die steden zich in dit verband moeten stellen is ‘Hoe beoordelen we aangeboden technologie en hoe ontwikkelen we nieuwe technologie vanuit een ethisch perspectief’.

De eerste die met deze vraag te maken krijgt – behalve hopelijk de industrie zelf – is de afdeling van de Chief Information/Technology officer. Deze participeert uiteraard in het eerstgenoemde proces en kan beleidsmakers al in een vroeg stadium adviseren. In heb eerder een reeks (ethische) criteria geïnventariseerd die een rol spelen bij de beoordeling van technologische instrumenten[11].

In de besturing van steden komen beide denklijnen bij elkaar, uitmondend in de vraag: Welke (digitale) technologie komt in aanmerking om ons op verantwoorde wijze verder op weg te helpen naar een duurzame toekomst. Deze serie heeft geen pasklare antwoorden gegeven; die zijn afhankelijk van de concrete beleidsinhoud en -context. De afzonderlijke afleveringen van de reeks bevat wel handvaten om de vraag te beantwoorden.

In mijn e-boek Steden van de toekomst. Humaan als keuze. Smart waar dat helpt, heb ik een bestuurlijk proces als hiervoor beschreven uitgevoerd op basis van gangbare kennis over stedelijk beleid en stedelijke ontwikkelingen.  Dit heeft geleid tot het onderscheiden van 13 thema’s en 75 actiepunten, waar mogelijk voorzien van verwijzingen naar potentieel bruikbare technologie. Je kunt het e-boek hier downloaden[12].

[1] https://dutchitchannel.nl/680058/liever-een-wise-city-dan-een-smart-city.html

[2] https://www.ramus.com.au/blog/smart-vs-wise/

[3] https://www.matchup-project.eu/news/smart-city-and-wise-city/

[4] https://www.govtech.com/magazines/gt-special-issue-nov-2020-how-2020-will-impact-smart-cities.html

[5] https://www.archdaily.com/969113/how-smarter-cities-can-exacerbate-inequity?utm_medium=email&utm_source=ArchDaily%20List&kth=

[6] https://stadszaken.nl/smart/wonen/2076/slimste-wijk-van-de-wereld-is-sociaal-experiment

[7] https://www.aspeninstitute.org/publications/diversity-in-urban-tech-procurement/

[8] https://agentgav.medium.com/the-porous-city-92ae986cd43c

[9] https://restofworld.org/2021/singapores-tech-utopia-dream-is-turning-into-a-surveillance-state-nightmare/

[10] https://www.reuters.com/world/asia-pacific/singapore-double-police-cameras-more-than-200000-over-next-decade-2021-08-04/

[11] https://www.dropbox.com/s/c1qlxr9ukks96iw/Uitgangspunten%20verantwoord%20digitaliseringsbeleid.docx?dl=0

[12] https://www.dropbox.com/s/i37xo24smn6zmng/01%20Steden%20van%20de%20toekomst%20NL%20-%20verkleind.pdf?dl=0

Smart grid: waar sociale en digitale innovatie samenkomen

Als consumenten ook elektriciteit gaan produceren zijn zowel digitalisering van het netwerk als de vorming van energiecoöperaties een harde noodzaak

 

Electricity supply - picture Pxabay
Elektriciteitsvoorziening – beeld Pixabay

 

De ontwikkeling van ‘smart grids’ (slimme elektriciteitsnetten) leent zich goed om het belang van digitale innovatie te illustreren. Het is ook een voorbeeld van de manier waarop digitale en sociale innovatie elkaar nodig hebben[1].

Elektriciteitscentrales maken nu nog gebruik van een infrastructuur die in zijn geheel is ontworpen voor gecentraliseerde elektriciteitsopwekking, gekenmerkt door eenrichtingsverkeer van producent naar consument.

Naar een gedecentraliseerde elektriciteitsvoorziening

De netwerkstructuur van de toekomst zal een meer gedecentraliseerd karakter hebben en veelal bestaan uit twee of drie lagen. Deze gelaagdheid zal bijdragen aan de stabiliteit van de stroomvoorziening, maar dat kan alleen dankzij vergaande digitalisering. Deze nieuwe structuur is voorop in ontwikkeling. In 2016 werd wereldwijd ongeveer $ 47 miljard besteed aan infrastructuur en software om het elektriciteitssysteem flexibeler te laten werken, hernieuwbare energie te integreren en klanten beter te bedienen.

Steeds meer huishoudens beschikken niet alleen over energie-verbruikende apparaten, maar ook over voorzieningen om elektriciteit op te wekken en op te slaan (warmtepompen, fotovoltaïsche apparatuur, elektrische voertuigen, stationaire batterijen). Veel energieconsumenten worden ook producenten van hun eigen energie (prosumenten) en daarmee ‘beheerders’ van een eigen mini-net. Ze interfereren hiermee met de gangbare stroomvoorziening en dit kan de stabiliteit van het hoofdnet beïnvloeden. Een gevolg kan zijn om de roep om het hoofdnet te verzwaren, wat  miljarden kost.

Digitalisering: voorwaarde voor decentralisering

Het alternatief is om hoofdnet en mini-netten met elkaar laten communiceren. Het beheer van de productie van energie in grootschalige krachtcentrales (inclusief wind- en zonneparken) zal dan plaatsvinden in samenhang met de regulering van de in- en uitstroom van elektriciteit van het hoofdnet naar de mini-netten. Dat kan ook inhouden dat er signalen worden gegeven aan huishoudens om batterijen te laden of te ontladen en zelfs om de productie van energie te stoppen.

De beheersing van de verschillende elektriciteitsstromen vraagt om een geautomatiseerd monitoring- en controlesysteem. De uitwisseling van gegevens tussen mini-netten en hoofdnet heeft veel privacyaspecten, vooral als de netbeheerder toegang invloed krijgt op wat zich ‘achter de meter’ afspeelt. Om deze reden is een tussenlaag tussen hoofdnet en mini-netwerken van prosumenten zeer gewenst.

Het zijn lokale energiecoöperaties die de laag vormen tussen huishoudens en hun mini-netten en het hoofdnet, beheerd door de netbeheerder en van stroom voorzien door elektriciteitsbedrijven. Over coöperaties heb ik elders geschreven[2].

De energiecoöperatie: noodzakelijke schakel in energiebeheer

Een energiecoöperatie is een samenwerkingsverband van een kleine of middelgrote groep huishoudens. Huishoudens kunnen hierdoor hun overschotten en tekorten aan stroom onderling uitwisselen zonder directe tussenkomst van de netbeheerder of de elektriciteitsproducenten. De netbeheerder krijgt te maken met de overschotten en tekorten van het lokale net als geheel, waarmee de noodzaak om te interfereren in de mini-netten van individuele huishoudens vervalt.

De regulering van de stroom van en naar de mini-netten vindt plaats op coöperatieniveau. De coöperatie kan haar regulerende taak verder versterken door de ontwikkeling van lokale energiebronnen (wind- of zonnepark of aardwarmte) en de opslag daarvan in een districsbatterij. Het is zelfs mogelijk om lokale netwerken tijdelijk los te koppelen van het hoofdnet. Hierdoor ontstaat een situatie van autarkie, waardoor de veerkracht van het netwerk toeneemt bij storingen en calamiteiten[3].

 

Smart grid bron Phoenix contact
Een Smart grid: Afbeelding: Phoenix Contact

 

Flexibele energieprizen: basis voor stabiliteit stroomvoorzienig

In een drievoudig gelaagde netwerkstructuur moeten vraag en aanbod van energie op twee plaatsen in evenwicht worden gehouden: Tussen huishoudens en energiecoöperatie en tussen energiecoöperatie en netbeheerder en elektriciteitsmaatschappijen. Deze structuur is een garantie voor stabiliteit in de energievoorziening op elk van de drie niveaus. Flexibele prijzen voor elektriciteit spelen hierbij een belangrijke rol. Dankzij het feit dat stroomproductie en -consumptie real-time worden gevolgd, kan de prijs van de elektriciteit van minuut tot minuut worden vastgesteld. In eerste instantie voor de coöperatie als geheel, maar eventueel ook voor elk huishouden afzonderlijk. Dit laatste kan aan interessant zijn voor huishoudens die zelf veel investeren in opslagcapaciteit en de batterijen volledig vullen als de prijs van elektriciteit laag is. Dit alles gebeurt langs digitale weg zonder tussenkomst van mensen, op basis van vooraf onderhandelde algoritmen.

Lage prijzen kunnen bijvoorbeeld resulteren in het automatisch laden van alle beschikbare batterijen, maar tegelijkertijd kunnen de elektriciteitsmaatschappijen besluiten om een deel van de stroom te gebruiken voor de productie van waterstof om zo de voorraad van duurzame energie aan te vullen.

De onderstaande video illustreert hoe een slim lokaal netwerk kan werken:

Dankzij de tussenkomst van een energiecoöperatie wordt Interferentie met de privacy van individuele prosumenten weliswaar niet beperkt, maar wel inzichtelijk gemaakt. Bovendien weten ze precies waaruit deze interferentie bestaat en zijn ze bij de sturing ervan betrokken.

Digitale en sociale innovatie komen samen

De energiecoöperatie is een plaats waar technische en sociale innovatie samenkomen[4]. Prosumenten beslissen samen over de algoritmen die de stroom van elektriciteit binnen het lokale netwerk beheren. Bijvoorbeeld wanneer alle beschikbare batterijcapaciteit wordt gebruikt (de inkoopprijs is laag) en wanneer stroom wordt verkocht aan het hoofdnet (de prijs is hoog). Zie hiervoor een kleinschalig voorbeeld in Amsterdam. Maar ze bepalen onder extreme omstandigheden ook wanneer huishoudens de productie van elektriciteit moeten matigen, bijvoorbeeld omdat de collectieve opslagcapaciteit van de coöperatie vol is en de capaciteit van het hoofdnet maximaal benut is waardoor de verkoopprijs van elektriciteit aan het hoofdnet negatief is. Waar de leden van de coöperatie samen de algoritmen binnen de coöperatie vaststellen, onderhandelen hun vertegenwoordigers met over de algoritmes van de netbeheerder en de betrokken elektriciteitsbedrijven.

Wellicht nog belangrijker is dat de leden van een coöperatie samen worden geconfronteerd met een steeds groter aantal opties om gezamenlijk energie te produceren, bijvoorbeeld door zelf een zonnepark te ontwikkelen of door collectieve deelname aan de bouw van een windmolen. Op lange termijn zijn deze opties veel goedkoper dan elk dak vol te leggen met zonnepanelen. Elders schreef ik over de kleine gemeenschap van Feldheim (Duitsland) die energie-autarkisch werd door collectieve besluitvorming, gedreven door het streven naar de laagst mogelijke kosten[5].

Het elektriciteitsnet van de toekomst zal de waarden van digitalisering en menselijke samenwerking omarmen: Het zal actieve sturing door prosumenten van vraag en aanbod van elektriciteit mogelijk maken en het gebruik van schone energie stimuleren.

[1]Deze post bevat veel informatie uit een recent boek: Promoting Digital Innovations to Advance Clean Energy Systems. Geredigeerd door Varun Sivaram, juni 2018. Dit boek kan gratis worden gedownload: https://cfrd8-files.cfr.org/sites/default/files/report_pdf/Essay%20Collection_Sivaram_Digital%20Decarbonization_FINAL_with%20cover_0.pdf

[2]https://www.expirion.nl/blog-19–energietransitie–samenwerken-verrijkt.html

[3]https://www.fastcompany.com/90263250/this-new-florida-neighborhood-has-zero-emissions-tons-of-smart-tech-and-is-hurricane-proof?utm_source=postup&utm_medium=email&utm_campaign=Fast%20Company%20Daily&position=2&partner=newsletter&campaign_date=11082018

[4]https://wp.me/p32hqY-1Ei

[5]https://www.expirion.nl/blog-20–feldheim–100–energie-autarkisch.html