Effizientes Fahren: Wie „lahme Enten“ den Verkehrsfluss optimieren

Egal, ob E-Auto oder Verbrenner, Autos benötigen Energie, um voranzukommen. Entscheidend für den Verbrauch ist neben Fahrzeuggröße und -gewicht vor allem die Geschwindigkeit, die in dritter Potenz zu Buche schlägt. Forscher des Southwest Research Institute (SwRI) in San Antonio (Texas, USA) haben nun gezeigt, dass langsamer Fahren nicht automatisch später ankommen bedeutet. Selbst dann, wenn die Streckenführung unverändert bleibt.

Diese anscheinend paradoxen Forschungsergebnisse entstanden im Rahmen eines vom US-Energieministerium (DOE) finanzierten Projekts zu vernetzten Fahrzeugen und den energetischen Auswirkungen möglicher intelligenter Infrastrukturlösungen. Demnach können Fahrzeuge, die mit automatisierten Fahrzeugsystemen ausgestattet sind, im Durchschnitt 15 Prozent Energie einsparen.

Hightech hilft, ist aber nicht nötig

Kernpunkt dieser Einsparung ist die Fähigkeit von Autos, sowohl untereinander als auch mit Verkehrsinfrastruktur wie Ampeln zu kommunizieren. Beispielsweise „sieht“ eine Ampel, dass aus einer Richtung viele Fahrzeuge kommen und bleibt länger grün. Umgekehrt kann die Ampel „sagen“, dass sie jetzt rot schaltet und Fahrzeuge aus jener Richtung sich nicht beeilen müssen.

Mit anderen Worten: Rollt das Auto langsam(er) Richtung Ampel, dann muss es an der Haltelinie nicht unbedingt zum Stehen kommen und der Fahrer nicht erneut stark beschleunigen. Das spart Kraftstoff.

Da Ampeln jedoch unabhängig von der Fahrweise umschalten, wird sie bei einem Raser nicht eher grün und die Fahrzeit bleibt unverändert. Im Idealfall kann ein vermeintlich langsamerer Fahrer seinen Schwung nutzen und dadurch die Kreuzung sogar zügiger überqueren als jemand, der erneut anfahren und beschleunigen muss. Auch ohne Hightech ist dies möglich, wenn die Ampel von Weitem gesehen werden kann oder der Fahrer die Strecke kennt.

Das vom SwRI entwickelte System für umweltfreundliches Fahren erweitert den Einsatzraum. Wo vorausschauendes Fahren beispielsweise aufgrund der Verkehrsdichte in unbekannten Städten oder auf kurvenreicher Strecke nur bedingt möglich ist, soll die Vernetzung helfen, „effizientere Fahrentscheidungen“ zu treffen.

„Zu verstehen, wie die Einführung von vernetzten und automatisierten Fahrzeugen die Effizienz des Straßenverkehrs verbessern kann, ist sowohl für die Regierung als auch für die Industrie von wachsendem Interesse, insbesondere wenn sie dazu beitragen können, Energie und Emissionen zu reduzieren“, sagte Stas Gankov, leitender Forschungsingenieur am SwRI.

Vernetztes Fahren für wenige, Einsparung für alle

Das Institut forscht seit Langem daran, den Betrieb von Personenkraftwagen effizienter zu gestalten und gleichzeitig den Energieverbrauch und die Kohlenstoffemissionen zu senken. Der vom SwRI entwickelte Eco-Driving-Algorithmus nutzt Informationen von benachbarten Fahrzeugen, um Beschleunigungen zu minimieren. Die Anwendung nutzt dabei das Wissen über Strecken und Geschwindigkeiten, um den Batterie- und Motorbetrieb zu optimieren und den Energiebedarf effizienter zu decken.

Darauf aufbauend bewertete das SwRI-Team den durchschnittlichen Energieverbrauch mehrerer Personenkraftwagen von verschiedenen Herstellern. Die Fahrzeuge wiesen zudem unterschiedliche Automatisierungs- und Vernetzungsgrade auf. Auch die Antriebsvielfalt reichte von herkömmlichen Verbrennungsmotoren bis hin zu reinen Elektrofahrzeugen.

„Wir haben herausgefunden, dass, wenn Fahrzeuge effizienter fahren, weniger Kraftstoff verbrauchen und insgesamt effizienter arbeiten, sich die anderen Fahrzeuge um sie herum anpassen [müssen] und ebenfalls weniger Energie verbrauchen“, so Gankov. „Die durchschnittlichen Einsparungen werden sowohl auf vernetzte als auch auf nicht vernetzte Fahrzeuge übertragen.“ Das heißt, steckt ein Fahrer hinter einem „langsamen“ Fahrer fest, kann er seinen Schwung an der Ampel ebenfalls nutzen.

„Wenn wir mehr vernetzte Fahrzeuge in den Verkehr einführen, sehen wir, dass sich die Effizienz der Fahrbahn so weit verbessert, dass unter den richtigen Bedingungen der Gesamtenergieverbrauch um 15 Prozent gesenkt werden kann, ohne dass die Fahrzeit und der Verkehrsfluss beeinträchtigt werden. Der Verkehr wird nicht langsamer, sondern fließt optimierter.“

(Mit Material des SwRI)