Smart Mobility

Beim Fahren Energie sparen – mit 5G

Ein Drittel der gesamten CO2-Emissionen innerhalb der EU gehen auf das Konto des Verkehrssektors. Wie der Mobilfunkstandard 5G dabei helfen kann, energieeffizienter unterwegs zu sein.

Das Auto nimmt die zweite Ausfahrt im Kreisverkehr, beschleunigt wieder leicht, um die Fahrt mit konstanten 36 km/h fortzusetzen. Trotz dichten Verkehrs mit Fahrrädern, Autos und Bussen ist plötzliches Bremsen unnötig. Auch die Ampel einige Meter weiter bleibt grün. Die Suche nach dem nächsten Parkplatz funktioniert ohne Umwege: Zielgenau steuert der Wagen die einzige Lücke an.

Wegweisendes Experiment

Was wie die Blaupause einer idealen Autofahrt klingt, ist Teil eines zukunftsweisenden Forschungsprojekts: Das Fahrzeug bewegt sich autonom, gelenkt über Sensoren, die ihre Informationen und Impulse über den Mobilfunkstandard 5G erhalten – entlang einer 1,7 Kilometer langen Teststrecke im Stadtgebiet von Ingolstadt. Der Abschnitt ist zwar Teil des öffentlichen Straßennetzes, gehört aber zum Projekt „5GoIng“ in Ingolstadt. An dem Modellversuch nehmen das Fraunhofer-Anwendungszentrum „Vernetzte Mobilität und Infrastruktur“ (VMI) an der Technischen Hochschule Ingolstadt, der Automobilhersteller Audi, die Car.Software-Organisation, das auf LIDAR-Sensoren spezialisierte Start-up Blickfeld, der Automobilzulieferer Continental sowie Savari, Spezialist für Connected Cars. Das Ziel: den Nutzen von 5G-Anwendungen für zukunftsfähige Mobilitätslösungen zu untersuchen – und die Verkehrssteuerung durch die Vernetzung intelligenter Ampeln, Kameras und Cloud-Infrastrukturen zu verbessern.

Klimakiller Verkehr

„Wir machen es nicht, weil wir technologieverliebt sind“, sagte der damalige Ingolstädter Oberbürgermeister Christian Lösel bei der Vorstellung des Projekts im Oktober 2019. Der Technologiewandel müsse den Menschen dienen und Probleme lösen. Zum Beispiel die hohe Umweltbelastung reduzieren, die der Verkehr verursacht. Nicht nur in und um Ingolstadt, sondern in der gesamten EU: Rund ein Drittel aller Emissionen zwischen Finnland und Zypern, Portugal und Rumänien produziert der Verkehr. Davon entfallen wiederum 72 Prozent auf den Straßenverkehr.
In Deutschland war der Verkehrssektor 2018 laut Umweltbundesamt immerhin für knapp 20 Prozent der Treibhausgasemissionen verantwortlich. Der Verkehr erzeugt damit Emissionen von etwa 164 Millionen Tonnen CO2-Äquivalenten. Noch immer ist der Verkehrssektor der Bereich mit dem geringsten energetischen Anteil an erneuerbaren Energien. Einschließlich des Stromverbrauchs aus regenerativen Quellen im Schienen- und Straßenverkehr beträgt der Anteil seit dem Jahr 2008 nur zwischen fünf und sechs Prozent. Besonders kritisch ist diese Stagnation vor dem Hintergrund des insgesamt steigenden Energieverbrauchs im Verkehrssektor in Deutschland. Fast die gesamte im Verkehr eingesetzte Energie wird zur Erzeugung von mechanischer Energie verwendet, wovon bei Verbrennungsmotoren durchschnittlich jedoch weniger als die Hälfte für den Antrieb umgewandelt wird. Ein großer Anteil geht als Abwärme verloren.

Weniger Energieverbrauch durch intelligente Vernetzung

Das zukunftsweisende 5G-Netz kann dazu beitragen, die Energieeffizienz unserer Verkehrssysteme deutlich zu verbessern. In Kombination mit cloudbasierten IoT-Systemen und KI-unterstützter Analytik eröffnet der neue Mobilfunkstandard auch in der Verkehrstechnologie ganz neue Möglichkeiten für effiziente Mobilität:

Echtzeitinformationen für autonome Fahrzeuge, sodass Pkw, Lkw und Busse – die bestenfalls mit erneuerbarer Elektrizität fahren – optimale Entscheidungen über Streckenführung oder Parkmöglichkeiten treffen und so Verkehrsstaus, unnötigen Energieverbrauch und Umweltverschmutzung vermeiden.
Intelligente Verkehrssysteme auf Basis cloudbasierter Plattformen, die die Bewegungen aller Fahrzeuge in einer Stadt sowie die gesamte relevante Infrastruktur wie Ampeln oder Parkplätze koordinieren.
Optimierung der Routen, die Energieverbrauch und Transportzeiten reduziert. Das Sammeln von Verkehrs- und Straßenzustandsinformationen über intelligente Fahrzeuge kommt zudem der gesamten Lieferkette zugute.

Technologische Voraussetzung vor allem für das automatisierte und vernetzte Fahren ist eine konsistente und eine planbar niedrigere Latenz, die durch das 5G-Netz überhaupt erst möglich gemacht wird. Dabei muss die telekommunikationstechnische Infrastruktur zu jeder Zeit zuverlässig funktionieren. Sonst lassen sich sicherheitskritische Fahrfunktionen im

Testen im Reallabor

Das Testen unter realen Bedingungen ist essenziell, um das Potenzial von 5G auch im Straßenverkehr umfassend zu verstehen. Verteilt über ganz Deutschland begleitet das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) zunächst zehn Projekte bei der Erprobung von 5G – darunter neben der Teststrecke in Ingolstadt auch eine Testkonstellation in Jena: Dort soll die 5G-basierte V2X-Vernetzung (Vehicle-to-everything) erprobt werden, um Verkehrsfluss und Energieversorgung zu optimieren. An der A9 zwischen München und Nürnberg betreibt das BMVI bereits seit 2015 das Digitale Testfeld Autobahn. Hier wird unter anderem das Platooning erprobt: Autonome Lkw, per 5G-Direktkommunikation (Vehicle-to-vehicle / V2V) miteinander vernetzt, fahren in geringen Abständen hintereinander her und senken durch dieses Windschattenfahren merklich den Kraftstoffverbrauch. Dank der geringen Latenz des 5G-Netzes können bei plötzlichen Bremsmanövern nachfolgende Lkw trotz des geringen Abstandes rechtzeitig reagieren

Modellregion für 5G-Innovationen

Und Ingolstadt? Die bayerische Industriestadt soll mittelfristig zur Modellregion innovativer 5G-Anwendungen mit dem Kernthema Mobilität werden. Eine Challenge für 5G-Start-ups soll weitere innovative Produkte, Lösungsansätze und Anwendungen rund um den neuen Mobilfunkstandard identifizieren und für die Region umsetzen.