Fahrradfahrer Stadt
iStock/Leonardo Patrizi

Vernetzung gegen schlechte Luft in Städten

News vom 26. Juni 2018

Die Luft in Städten muss besser werden. In europäischen Großstädten wurden bereits viele Maßnahmen ausprobiert, um nachhaltige Mobilität zu gewährleisten, die bisher aber noch nicht ausreichen oder nur langsam greifen. Digitale, vernetzte Mobilität bietet einige Möglichkeiten zur kurzfristen Senkung von Schadstoffemissionen.

Nachhaltige Mobilität wird in Städten durch viele Bausteine gewährleistet. Ein gut ausgebauter öffentlicher Nahverkehr gehört ebenso dazu wie moderne Fahrradstraßen. Digitale und vernetzte (Elektro-)Mobilität kann einen zusätzlichen Beitrag dazu leisten, den Autoverkehr umweltfreundlicher und schadstoffärmer zu gestalten und gleichzeitig individuelle Bedürfnisse im Stadtverkehr zu berücksichtigen.

Vernetzte Fahrzeuge kann man sich als mobile Objekte im Internet der Dinge vorstellen. Mit vielen Sensoren ausgestattet sind sie in der Lage Daten, z. B. über Baustellen oder Starkregen, zu generieren und jederzeit per Funk mit der Straßeninfrastruktur wie Ampeln, untereinander sowie anderen Verkehrsteilnehmern auszutauschen. Diese Daten könnten dann mit Wetter- und Luftdaten verknüpft werden, um kurzfristige Emissionssimulationen für einzelne Straßenzüge und die komplette Stadt zu errechnen. Auf Basis umweltbewusster Verkehrsszenarien für die gesamte Stadt werden dann individuelle Empfehlungen auf dem Smartphone des Fahrers oder im Auto angezeigt bzw. direkt vom hochautomatisierten Auto umgesetzt.

Fraunhofer FOKUS forscht bereits intensiv und praxisnah an vernetzter Mobilität: Umfragen des Instituts haben bereits gezeigt, dass Menschen freiwillig Gutes für Mitmenschen und Umwelt tun, indem sie zum Beispiel einen Umweg von wenigen Minuten in Kauf nehmen, wenn sie konkrete Handlungsempfehlungen und positive Rückmeldung erhalten. Die neu eingerichtete Tempo 30 Zone zur Luftreinhaltung an der Leipziger Str. bestätigt diese Hilfsbereitschaft: Hier halten sich die meisten Fahrerinnen und Fahrer freiwillig ans Tempolimit. Im Gegensatz zur City-Maut oder dem kompletten Fahrverbot bietet die digitale Mobilität den Vorteil, dass situative, individuelle Bedürfnisse, wie der wöchentliche Großeinkauf, berücksichtigt werden, und dennoch eine stadtweite Optimierung nach Schadstoff- und Verkehrsaufkommen erzielt werden kann.

Messungen im realen Fahrbetrieb zeigen, dass der Schadstoffaustausch stark von der Fahrweise abhängt und sie auch die Batteriereichweite von Elektromobilen beeinflusst. Vor allem Abbremsen und Anfahren verbrauchen viel Energie und setzen somit verstärkt Schadstoffe frei. Dies kann vermieden werden, wenn das Auto die Ampel erreicht, wenn sie auf Grün schaltet. Dies wurde beispielsweise im europäischen Forschungsprojekt TEAM von Fraunhofer FOKUS umgesetzt. Dafür sendet die vernetzte Ampel per Funk ihre Schaltzeiten direkt an das Fahrzeug. Auf Grundlage der aktuellen Schaltzeiten wird dem Fahrer entweder die optimale Geschwindigkeit empfohlen oder das hochautomatisierte Auto passt die Geschwindigkeit eigenständig an. Für einen flüssigen Verkehr sorgt im nächsten Schritt die Kommunikation zwischen Fahrzeugen, die hintereinander kooperativ fahren, so dass ein abruptes Bremsen vermieden wird.

Neben einer verbesserten Fahrweise helfen auch dynamische Routenempfehlungen, die stark belastete Gebiete meiden bzw. zur Einschaltung des Elektroantriebs animieren. Zu diesem Zweck hat Fraunhofer FOKUS eine App entwickelt: Dort erhält beispielsweise die Fahrerin eines Plug-In-Hybrid Fahrzeugs eine Nachricht, wenn sie Straßen mit einer aktuell hohen Luftverschmutzung befährt und daher auf den Elektroantrieb umgeschaltet werden sollte. Fahrern von Dieselfahrzeugen wiederum wird kurzfristig empfohlen, wie sie stark belastete Gebiete komplett umfahren können. Da NOx, also die Summe aus ausgestoßenem Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2), relativ schnell abgebaut wird, hilft diese Verhaltensänderung bereits kurzfristig bei der Einhaltung der Emissionsgrenzwerte.

Neben den Ampeln sollten zudem die Schadstoffmesssysteme vernetzt werden, damit die Informationen über die Entwicklung der aktuellen Emissionsbelastungen ortsabhängig und möglichst mit minütlichen Updates abgerufen werden können. Mittelfristig ist darüber hinaus ein Ausbau der digitalen Straße wünschenswert, zum Beispiel durch Kommunikationseinheiten in Ampeln, so dass die »Grüne Welle«-App bundesweit umgesetzt werden kann.