Intelligente Straßen: Können wir mit einer besseren Verkehrsplanung CO2-Emissionen im Verkehr senken?

KI und Digitalisierung werden schon heute eingesetzt, um unsere Straßen besser zu organisieren. Aber welche Hindernisse gibt es bei der Automatisierung unseres Verkehrs - und können wir damit wirklich CO2-Emissionen einsparen?

Autor Lana O'Sullivan:

Übersetzung Sarah-Indra Jungblut, 13.02.23

Simulationen waren schon immer ein wichtiger Bestandteil der Verkehrsflüsse in Städten. Mithilfe von Simulationen „wissen“ Ampeln, wann sie auf grün umspringen müssen und bei der Planung zeigt sich, wo wichtige Verkehrsschilder nötig sind und wie unsere Straßen als Ganzes zu organisieren sind.

Aber könnten Simulationen auch zur Verringerung der CO2-Emissionen des Verkehrs eingesetzt werden?

Die Anforderungen an unsere Straßen ändern sich. Während sich die Entwicklung früher darauf konzentrierte, wie man den durch eine ständig wachsende Zahl von Autos auf den Straßen verursachten Verkehr entlasten kann, erkennen immer mehr Stadtplaner*innen, dass die Nachhaltigkeit unserer Straßen lange Zeit nicht berücksichtigt wurde.

Verkehrsstaus erhöhen den Kraftstoffverbrauch und damit auch die CO2-Emissionen, die unsere Lungen und unseren Planeten vergiften. Je schlimmer der Verkehr ist, desto länger dauert die Belastung und desto mehr irreversible Schäden werden angerichtet. Dennoch sind immer mehr Autos auf unseren Straßen unterwegs. Im Jahr 2021 betrug die Zahl der in der EU zugelassenen Personenkraftwagen 253 Millionen und ist damit gegenüber 2016 um 8,6 Prozent angestiegen. Doch mit steigenden Fahrzeugzahlen sind auch (noch) mehr Staus zu erwarten – was wiederum die Treibhausgasemissionen weiter ansteigen lässt.

Dass wir uns bereits auf äußerst dünnem Eis bewegen, ist hinreichend bekannt. In Europa -und weltweit – sind wir noch weit davon entfernt, bis 2050 kohlenstoffneutral zu werden.

Wie also kann die Digitalisierung zu einer nachhaltigeren Verkehrsplanung beitragen – und ist dies überhaupt der richtige Ansatz zur Emissionsreduktion? Einige Studien jedenfalls bestätigen die Annahme, dass CO2-Emissionen durch die Verbesserung von Verkehrsabläufen, insbesondere durch die Verringerung von Staus, gesenkt werden können. Hier stellen wir einige Projekte vor, die unsere Straßen intelligenter – und auch umweltfreundlicher – machen sollen.

Europäische C-Roads: Verbindung von Automatisierung und Effizienz

Die gemeinsame Initiative C-Roads der europäischen Mitgliedstaaten und Straßenbetreibenden entwickelt ein Netz so genannter Smart Roads. Dabei geht es vor allem darum, die Fahrsicherheit zu erhöhen. Die Sammlung und Nutzung von Big Data ermöglicht jedoch auch einen effizienteren Straßenverkehr: „Durch die Anpassung von Route und Geschwindigkeit auf der Grundlage von Unfällen, Baustellen [und] Wetterbedingungen ist es möglich, das Straßennetz optimal zu nutzen und den Verkehr flüssiger zu gestalten. Dadurch werden Staus vermieden, die Fahrten werden schneller und komfortabler und die CO2-Emissionen sinken“.

Das URBANITE-Projekt: Die Verkehrssimulation vorantreiben

Das URBANITE-Projekt mit Sitz in Helsinki bringt Expert*innen für Verkehrssimulationen zusammen, um die gegenwärtige und künftige Nutzung der Verkehrssimulation in der Stadt zu diskutieren.

Eine Verkehrssimulation lässt sich grob als ein Modell definieren, das auf der Grundlage von Wahrscheinlichkeits- und Zufallsberechnungen Vorhersagen über die Verkehrsbedingungen macht. Diese Simulationen stellen wahrscheinliche Situationen auf der Grundlage früherer Bedingungen dar. Zum Beispiel wird das Verkehrsaufkommen auf der Straße um 17 Uhr wahrscheinlich höher sein als um 3 Uhr morgens. Wann sollten also geplante Baustellen stattfinden? Und wie werden sich diese auf die Verkehrsüberlastung auswirken? Viele so genannte Smart-Street-Projekte nutzen Simulationen zur Unterstützung ihrer Modelle.

Im Rahmen des Projekts sollen bestehende Probleme bei der Verwendung von Verkehrssimulationen aufgezeigt und für die Zukunft optimiert werden. Zum Beispiel hat das Ziel, den Autoverkehr flüssiger zu machen, derzeit Vorrang vor den Zielen des Aktionsplans für ein klimaneutrales Helsinki. Wenn der Autoverkehr auf den Straßen in den letzten Jahren zugenommen hat, was sich auf das Verkehrsaufkommen in der Stadt auswirkt, kann es sein, dass Personen, die sich mit Stadtplanung, aber nicht mit Nachhaltigkeit befassen, die Entscheidung treffen, die Zahl der Straßen zu erhöhen. Diese Vorhersage und die darauf folgende Entscheidung kann jedoch zu einem weiteren Anstieg des Autoverkehrs führen, was uns natürlich noch weiter von unseren Klimazielen entfernt.

Es gibt nur wenige Modelle, die nachhaltige Mobilität und Emissionsauswirkungen wirklich abbilden. Für die dringend nötige Mobilitätswende sind daher Verkehrssimulationen gefragt, die nicht die Verkehrsreduktion, sondern die Klimaziele in den Vordergrund stellen.

Digitales Testfeld: Mit automatisierten Fahrzeugen in die Zukunft blicken

Glücklicherweise ist es nicht nur Helsinki, das sich eine Zukunft mit intelligenteren Straßen vorstellt. Berlin hofft zum Beispiel, mit dem SAFARI-Projekt die Sicherheit, Effizienz und Nachhaltigkeit der Fahrzeugnutzung durch Automatisierung zu verbessern.

Das SAFARI-Projekt zielt darauf ab, automatisierte und vernetzte Fahrzeuge (AVF) zu entwickeln, die in der Lage sind, weiter vorauszusehen als eine einzelne Person am Steuer. Durch ein Netz von sich ständig aktualisierenden, hochpräzisen Kartierungen von Fahrspuren, Verkehrsinfrastruktur und LSA-Daten (Logistics Support Analysis) sollen „plötzliche Brems- und Lenkmanöver vermieden, LSA-Grünphasen optimal angefahren und sogar die Wege für die Parkplatzsuche reduziert werden“. Die Vorteile für den Menschen liegen auf der Hand. Wenn die Technik wie vorgesehen funktioniert, dann „wird die Zahl der Unfälle zurückgehen, [da] mehr als 90 Prozent der Unfälle auf menschliches Versagen zurückzuführen sind.“ Zudem hat die Technologie einen klaren Vorteil für ältere und weniger mobile Menschen, da sie bei einer unabhängigen Mobilität unterstützt.

Projekt KI4LSA: Künstliche Intelligenz für Lichtsignalanlagen

Ein weiteres deutsches Projekt mit dem etwas sperrigen Namen KI4LSA entwickelt KI für die Optimierung des Verkehrsflusses. Die Technologie soll den Fahrgästen helfen, schneller von A nach B zu kommen, den Straßenlärm zu reduzieren und – was besonders wichtig ist – die Luftverschmutzung zu verringern.

Neben den LSA-Daten wird ein Echtzeit-Sensorsystem die Verkehrsströme aufzeichnen und relevante Umweltdaten sammeln, bevor sie zur cloud-/edge-basierten Verarbeitung weitergeleitet werden. Die Technologie ist so konzipiert, dass sie selbstständig Strategien zur Optimierung des Verkehrsflusses in Echtzeit erlernt und mit der Zeit immer besser wird. Die gesammelten Daten werden anderen Akteuren als offene Daten zur Verfügung gestellt, was bedeutet, dass theoretisch die ganze Welt diese Technologie nutzen könnte. Die Luftverschmutzung ist also eine Kennzahl, die mit diesem Projekt angegangen wird. Aber wird damit auch das größere Problem angegangen?

Mobilitätswende – Smart in Richtung Klimaneutralität

Autonome Fahrzeuge, E-Mobility, intelligente Verkehrsplanung, multimodal durch die Stadt – wie sieht die Mobilität von morgen aus? Wir stellen nachhaltig-digitale Lösungen für eine klimaneutrale Fortbewegung und Logistik vor und diskutieren neue Herausforderungen der „digitalen“ Mobilität: Mobilitätswende – Smart in Richtung Klimaneutralität

Tut Europa genug, um uns zu einer CO2-neutralen Mobilität zu bewegen?

Viele Befürworter*innen sehen in neuen Technologien im Verkehrsmanagement die Chance, Klimaschutz, bequeme Mobilität und Wirtschaftlichkeit miteinander verbinden zu können. Eine immer lauter werdende Opposition geht jedoch davon aus, dass die derzeitigen intelligenten Mobilitätslösungen nicht so nachhaltig sind, wie sie zunächst scheinen. Nicht nur sind ihre Annahmen, die Treibhausgasemissionen zu reduzieren, aufgrund des derzeitigen Mangels an Daten oft zweifelhaft, sondern vor allem steht zu befürchten, dass sie sogar eine zusätzliche Nachfrage nach Fahrzeugen bewirken könnten, da das Autofahren bequemer wird.

Denn letztendlich ist der Autoverkehr nicht nachhaltig. Pkws sind ein großer Umweltverschmutzer: Sie verursachen 61 Prozent der gesamten CO2-Emissionen des Straßenverkehrs in der EU und waren allein im Jahr 2020 für rund 468,3 Millionen Tonnen Kohlendioxid (MtCO₂) verantwortlich. Ist eine Methode zur Verringerung der durch Staus verursachten Emissionen in diesem Zusammenhang also ein Schritt in die richtige Richtung? Auf jeden Fall. Aber es muss noch mehr getan werden, um uns von der Abhängigkeit vom Individualverkehr zu lösen – oder die Klimaziele werden unerreicht bleiben.

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Dieser Artikel gehört zum Dossier „Mobilitätswende – Smart in Richtung Klimaneutralität“. Das Dossier ist Teil der Projekt-Förderung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU), in deren Rahmen wir vier Dossiers zum Thema „Mission Klimaneutralität – Mit digitalen Lösungen die Transformation vorantreiben“ erstellen.

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