Agora Verkehrswende, eine Initiative der Stiftung Mercator und der European Climate Foundation, hat in einer Analyse ("Auto tankt Internet") untersucht, wie sich das automatisierte und vernetzte Fahren auf den Energieverbrauch von Fahrzeugen, Datenübertragung und Infrastruktur auswirkt. Dabei sei entscheidend, wie sehr bei der Entwicklung von Technologie und Rahmenbedingungen auf Energieeffizienz geachtet wird.
Untersucht wurde die Entwicklung bis 2050 anhand von zwei Szenarien: Im Szenario Minimalvernetzung tauschen die Fahrzeuge so wenig Daten wie möglich und überwiegend in ihrem näheren Umfeld aus und beanspruchen nur zum Aktualisieren von Karten eine Mobilfunkverbindung. Das Szenario Effiziente Vernetzung geht weit darüber hinaus und nimmt an, dass eine eigene Mobile-Edge-Computing-Infrastruktur fortlaufend die Verbindung mit Datenplattformen im Verkehr gewährleistet. Auch Schilder, Ampeln und Straßen sind mit Sensoren und Radaren versehen.
Gewinn kann schnell verlorengehen
Nach Einschätzung der Autoren sei es langfristig 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 vier bis zehn Prozent liegen, so die Berechnungen. Doch so die Warnung: Dieser Gewinn ginge schnell verloren, wenn die Autos mehr gefahren werden. Bereits ab einem Anstieg der Pkw-Fahrleistung von ein bis 2,6 Prozent pro Jahr wäre die Gesamtenergiebilanz des automatisierten und vernetzten Fahrens im Jahr 2050 negativ.
"Die Diskussion über die Energiebilanz der Digitalisierung im Straßenverkehr steht erst am Anfang", sagt Christian Hochfeld, Direktor von Agora Verkehrswende. Bisher überwiege die vage Hoffnung, dass verkehrsbedingte Emissionen gesenkt werden können. Dabei würden meist allein das Fahrzeug an sich und der Verkehrsfluss berücksichtigt. "Mit unserer Analyse wollen wir Hersteller und Entwickler sowie die Politik darauf aufmerksam machen, alle relevanten Faktoren in den Blick zu nehmen."
Energieeffiziente Prozessoren und Speicher
"Selbst wenn der Strom komplett aus erneuerbaren Quellen käme und deshalb keine Emissionen verursachen würde, ist der Energieverbrauch ein kritischer Faktor. Denn erneuerbarer Strom ist ein kostbares Gut und wird an vielen Stellen dringend benötigt, um Klimaneutralität zu erreichen", erklärt Hochfeld.
Agora Verkehrswende empfiehlt 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. Im Fahrzeug gelte das vor allem für die Prozessoren und Speicher, die die Daten verarbeiten.
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 ist, sollte möglichst über lokale Funknetze (Wireless Local Area Network, WLAN) anstatt über Mobilfunknetze abgewickelt werden, so die Empfehlung.
Datenmengen im Griff behalten
Ein kritischer Faktor ist laut Analyse 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 Fahrzeughersteller, Zulieferer und Softwareentwickler in der Verantwortung, die übertragene Datenmenge möglichst niedrig zu halten und effiziente Verfahren zu entwickeln.
Bei der Gestaltung der Rahmenbedingungen sei es zum einen wichtig, die europäischen Flottengrenzwerte von einer CO2-Emissionsmetrik auf eine Energieeffizienzmetrik umzustellen und dabei auch den Energiebedarf zusätzlicher Komponenten im Fahrzeug zu berücksichtigen. 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.
Des weiteren 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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