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27.04.2021 | Automatisiertes Fahren | Kompakt erklärt | Onlineartikel

Was bedeutet Automatisierung für die Verkehrs-Energiebilanz?

Autor:
Christiane Köllner
3:30 Min. Lesedauer

Das automatisierte Auto kann den Energieverbrauch im Verkehr reduzieren. Allerdings passiert das nicht automatisch. Denn auch der Energieverbrauch der Dateninfrastruktur fällt ins Gewicht. 

Automatisierte Pkw können sich sehr unterschiedlich auf den Energieverbrauch auswirken, wie eine Analyse des Thinktanks Agora Verkehrswende aufzeigt. Langfristig sei es möglich, dass computergestützte Autos pro Kilometer mehr Energie durch harmonisiertes Fahren und einen besseren Verkehrsfluss sparen, als sie für den Austausch von Daten verbrauchen. Der Effizienzgewinn könnte im Jahr 2050 bei 4 bis 10 % liegen. Dieser Gewinn ginge jedoch schnell verloren, wenn die Autos mehr gefahren werden. Bereits ab einem Anstieg der Pkw-Fahrleistung von 1 bis 2,6 % pro Jahr wäre die Gesamtenergiebilanz des automatisierten und vernetzten Fahrens im Jahr 2050 negativ. 

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2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

Verkehrliche und ökologische Wirkungen des automatisierten und vernetzten Fahrens

Wird die Entwicklung des automatisierten und vernetzten Fahrens auf der Straße zu steigenden Treibhausgasemissionen führen oder kann sie dazu beitragen, die das gesamte Verkehrssystem bis zum Jahr 2050 klimaschonender zu gestalten? Um diese Frage zu beantworten bedarf es einer Potenzialabschätzung, die sowohl die technische Entwicklung, die Akzeptanz als auch die verkehrlichen Wirkungen der Technikfolgen berücksichtigt.

Noch am Anfang: Energiebilanz der Digitalisierung im Straßenverkehr

Die Debatte über die Auswirkungen des automatisierten und vernetzten Fahrens auf den Energieverbrauch steht erst am Anfang. Die Literatur und Öffentlichkeit konzentriert sich bislang vor allem auf die Hoffnung, dass automatisierte Fahrzeuge effizienter fahren können und deshalb gegenüber herkömmlichen Pkw Energieeinsparpotenziale haben. Wenig Beachtung findet hingegen der zusätzliche Energieverbrauch, der mit der Automatisierung der Fahrzeuge und der Vernetzung dieser miteinander, mit Datenplattformen und der Infrastruktur einhergeht.

Wichtig ist zu beachten, dass sich technische Innovationen "nicht automatisch in Nachhaltigkeitstransformationen" übersetzen lassen, wie es die Springer-Autoren Jan C. T. Bieser und Vlad C. Coroamă im Artikel Direkte und indirekte Umwelteffekte der Informations- und Kommunikationstechnologie formulieren. Um die Umweltschutzpotenziale der Digitalisierung zu ermöglichen, sei es notwendig, dass Entscheidungsträger eine ganzheitliche Betrachtung der Umweltauswirkungen von IKT-Anwendungen vornehmen, welche direkte und indirekte, speziell systemische Effekte, mitberücksichtige. "Andernfalls besteht die Gefahr, dass unerwünschte Auswirkungen der Digitalisierung zu einer Verschärfung von Umweltproblemen beitragen", so die Autoren.

Handlungsempfehlungen für Politik und Industrie 

Daher empfiehlt Agora Verkehrswende auf Basis der Analyse, die das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI im Auftrag erstellt hat, in allen Bereichen des automatisierten Fahrens auf energieeffiziente Technologien und Abläufe zu setzen:

On-board-Energieverbrauch minimieren

  • Im Fahrzeug gelte das vor allem für die Prozessoren und Speicher, die die Daten verarbeiten. Je weniger Strom diese Komponenten verbrauchten, desto weiter käme das Fahrzeug mit einer Batterieladung. Die vorliegende Analyse baut auf Schätzungen auf, dass sich der zusätzliche On-board-Energieverbrauch vollständig automatisierter Fahrzeuge bei stetiger Effizienzverbesserung im Jahr 2050 auf 270 Wh/km begrenzen lässt. 

So viel Vernetzung wie nötig, aber so wenig wie möglich

  • Bei der Vernetzung sei es auch aus Sicherheits- und Kostengründen sinnvoll, wenn die Fahrzeuge weitgehend unabhängig von Datenverbindungen mit Schildern, Ampeln und Straßen fahren können. Die Datenübertragung, die zum Beispiel für die Aktualisierung von Karten unerlässlich sei, sollte möglichst über lokale Funknetze (Wireless Local Area Network, WLAN) anstatt über Mobilfunknetze abgewickelt werden.

Zu übertragende Datenmenge geringhalten

  • Ein kritischer Faktor ist der Analyse zufolge die Datenmenge, die aus dem Fahrzeug heraus übertragen werden muss. Pro automatisiertem Fahrzeug könnten in Zukunft 1,4 bis 19 Terabyte pro Stunde (TB/h) anfallen. Sobald davon mehr als 0,8 TB/h übertragen würden, wären die Effizienzgewinne aufgebraucht. Deshalb sieht Agora Verkehrswende Pkw-Hersteller, Zulieferer und Softwareentwickler in der Verantwortung, die übertragene Datenmenge möglichst niedrig zu halten und effiziente Verfahren zu entwickeln.

Von einer CO2-Emissionsmetrik zu einer Energieeffizienzmetrik

  • Bei der Gestaltung der Rahmenbedingungen sei es wichtig zu differenzieren. Zum einen sollten die europäischen Flottengrenzwerte von einer CO2-Emissionsmetrik auf eine Energieeffizienzmetrik umgestellt werden und dabei auch den Energiebedarf zusätzlicher Komponenten im Fahrzeug berücksichtigen, so die Analyse. Zum anderen brauche es einen gesonderten Regulierungsrahmen für eine energieeffiziente digitale Infrastruktur. Damit beide Bereiche gleichermaßen Fortschritte machen, dürften Effizienzgewinne bei Fahrzeugen und in der Infrastruktur nicht miteinander verrechnet werden.

Gemeinschaftliche Nutzung, Integration in den ÖPNV

  • Schließlich empfiehlt Agora Verkehrswende, automatisierte Fahrzeuge in erster Linie gemeinschaftlich zu nutzen und gut in den öffentlichen Verkehr zu integrieren. Nur so ließe sich ein Anstieg der Pkw-Fahrleistung und des damit verbundenen Energieverbrauchs vermeiden.

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