Es ist recht spannend, wenn man aktuelle Entwicklungen in der Straßengüterverkehrsbranche betrachtet. In den USA sind Lkw mit Erdgasantrieb aufgrund der gestiegenen Dieselpreise und verschärften Emissionsrichtlinien auf dem Vormarsch. Unter gewissen Voraussetzungen ist es mit gasbetriebenen Lkw möglich, die Abhängigkeit von Öl sowie den Emissionsausstoß des Straßengüterverkehrs zu mindern.

Durch strukturelle Änderungen der Verteilernetze ist die kürzere Reichweite mit einer Tankfüllung von 350 bis 400 Kilometern kein Problem. Das Interstate Highway-Netz gibt die Struktur des notwendigen Tankstellen-Netzes vor, durch die Veränderung weg von reinen Linienverkehren hin zu Hub-and-Spoke-Netzes sinken die Fahrweiten.

Jedoch ist die Kraftstoffeffizienz von mit Flüssigerdgas betriebenen Fahrzeugen im Vergleich zu dieselbetriebenen Fahrzeugen niedriger. Der Energiegehalt von Flüssigerdgas liegt 23% unter dem Energiegehalt von Diesel. Hinzu kommt ein höheres Fahrzeuggewicht durch die isolierten Tanks, die je etwa 230 Kilogramm zusätzliches Gewicht bedeuten. Nichtsdestotrotz könnten LNG-Trucks insbesondere in Nordamerika an Bedeutung gewinnen.

Elektrifizierung der Lkw-Flotte

Ein weiterer Trend im Lkw-Bereich ist die zunehmende Elektrifizierung der Flotten. Zunehmend werden Hybrid-Versionen auf den Markt gebracht. Alle großen Hersteller haben entsprechende Fahrzeuge mittlerweile in Feldversuchen getestet. Die Wirkungsgrade moderner Motoren sind nur noch in Grenzen steigerbar, strengere Abgasnormen und steigende Anforderungen an die Transporteffizienz stellen die Nutzfahrzeughersteller allerdings weiterhin vor große Herausforderungen. Problematisch ist zurzeit vor allem das Fehlen einer für den Nutzfahrzeug-Bereich tauglichen Batterie. Der Fahrzeugmehrpreis, die erhöhten Wartungskosten und die begrenzte Lebensdauer der Hochleistungskondensatoren (im NFZ-Bereich kommt vorrangig der Parallelhybrid zum Einsatz) lassen die Anschaffung entsprechender Nutzfahrzeuge derzeit noch unattraktiv erscheinen. In der kostensensitiven Transportbranche dürfte der Hybrid-Lkw im Fernverkehr noch einige Jahre auf sich warten lassen.

Andere Konzepte versuchen, auf schwere und teure Batterien zu verzichten. MAN-Vorstandssprecher Georg Pachta-Reyhofen sagte auf dem Nutzfahrzeugsymposium des Verbandes der Automobilindustrie im Jahr 2011, dass eine Batterie für schwere Nutzfahrzeuge etwa sechs Tonnen wiegen und im günstigsten Fall 300.000 Euro kosten würde. Heutige Brennstoffzellen sind für 10.000 bis 15.000 Betriebsstunden ausgelegt, was für den Pkw-Verkehr mit seinen hohen Standanteilen ausreichend sein dürfte. Im Güterverkehr ist die Nutzungsdauer allerdings viel zu gering. Die kontaktlose Stromübertragung mittels Induktion wäre ebenfalls denkbar, allerdings sind die Schutzsysteme vor magnetelektrischer Strahlung sehr aufwendig und der Wirkungsgrad im Vergleich zur direkten Stromabnahme an einem Fahrdraht geringer.

Um den Güterverkehr abseits schwerer Batterien und technisch noch nicht ausgereifter Konzepte dennoch elektrifizieren und dadurch effizienter und umweltfreundlicher gestalten zu können, wurden in jüngster Vergangenheit einige Ansätze vorgestellt, die auf konduktive Übertragungswege setzen.

Den Anfang machten die Unternehmen Swedish Electrical Roads, Volvo Powertrain Corporation AB, Scania CV AB, Balfour Beatty Rail AB, ELFORSK AB, Mälardalen University, BAE Systems Hägglunds AB und das schwedische Verkehrsministerium mit ihrem Vorschlag, in Schweden eine einhundert Kilometer lange Strecke mit Fahrdraht zu versehen und die zum Antrieb notwendige Energie aus der Oberleitung zu beziehen.

SIEMENS eHighway

Siemens folgte mit dem eHighway, dessen Konzept Anfang Mai 2012 auf dem 26. Electric Vehicle Symposium in Los Angeles vorgestellt wurde. Das eHighway-Konzept ist das Ergebnis des Forschungsprojekts “Elektromobilität bei schweren Nutzfahrzeugen zur Umweltentlastung von Ballungsräumen” (kurz: ENUBA), das vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit mit 2,16 Millionen Euro (Gesamtkosten bisher: 5,4 Millionen Euro) gefördert wurde. Das gesamte Konzept inklusive Teststrecke wurde innerhalb von 15 Monaten umgesetzt, der Verwendung von Bahntechnik sei Dank.

Genau wie herkömmliche Lkw verfügt auch der im eHighway-System genutzte Lkw über einen Verbrennungsmotor. Im Dieselbetrieb wird dessen Leistung an einen Generator übertragen, der wiederum den nachgeschalteten Elektromotor und damit die Kardanwelle antreibt. Für Generator und Fahrmotor wurden permanent erregte Drehstrom-Synchronmaschinen gewählt, da der Wirkungsgrad bei selbsterregten Motoren im Vergleich zu elektrisch erregten Motoren höher ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Lkw überprüft ein in den eHighway-Fahrzeugen verbauter Laser-Scanner kontinuierlich, ob die Fahrbahn über eine Oberleitung verfügt. Ist diese vorhanden, wird der Pantograph an die Oberleitung angelegt und der Elektromotor direkt mit elektrischer Energie versorgt. Bei Fahrdrahtunterbrechung stellt der eHighway-Lkw automatisch auf den Diesel-Hybridantrieb um.

Neben Diesel können auch Benzin- oder Flüssiggasmotoren eingebaut werden. Ebenso möglich wäre der Einbau von Brennstoffzellen, Gasturbinen und Batterie-Stacks.

Für den Testbetrieb wurden zwei serienmäßige 18-t-Lkw von Mercedes Benz umgerüstet.

Entstehende Bremsenergie kann entweder in Kondensatoren im Fahrzeug gespeichert oder wieder zurück in das Netz gespeist und dort von anderen Lkw in unmittelbarer Nähe genutzt werden. Auf viel befahrenen Autobahnen sollte das Finden eines Abnehmers kein Problem sein. Falls die rekuperierte Energie nicht direkt im Netz gespeichert werden kann, wäre eine Zwischenspeicherung durch Schwungräder, etc. denkbar. 

Die Infrastruktur

Der benötigte Traktionsstrom wird mit Transformator und Gleichrichter aus dem öffentlichen Mittelspannungsnetzstromnetz entnommen und der Drehstrom in Gleichstrom mit 650 Volt Spannung umgewandelt. Ein gesteuerter Wechselrichter speist Rekuperationsstrom in das öffentliche Mittelspannungsnetz zurück.

Eine Spannung von 650 Volt wurde als Kompromiss gewählt, um die Anschaffungskosten der Fahrzeuge nicht allzu teuer werden zu lassen. Eine Spannung von 1 kV oder sogar 3 kV wäre fahrleistungstechnisch durchaus denkbar gewesen. Laut Siemens soll die Rentabilitätsschwelle für den Fahrzeugeigentümer bereits nach einigen zehntausend Kilometern Fahrleistung überschritten werden.

Die Straße wird mit zwei parallelen Fahrdrähten im Abstand von 1,35 Meter ausgestattet. Gummibereifte Fahrzeuge benötigen stets ein zweipoliges System mit Hin- und Rückführung des Stroms. Der Fahrdraht selbst ist ein aufgehängtes Kettenwerk mit ein- und auszweigenden Fahrdrähten. Tragseil und Fahrdraht werden für eine verschleißarme Stromübertragung über eine Nachspanneinrichtung im Inneren der Abspannmasten ständig mechanisch nachgespannt. Die Unterwerke sind platzsparend in Containern untergebracht, müssen allerdings aufgrund der geringen Spannung alle 2.000 bis 3.000 Meter installiert werden.

Das System wird derzeit auf eine Teststrecke nahe Berlin ausgiebig getestet. Mehr als 8.500 Kilometer Testfahrten wurden bislang, auch mit Anhänger und 40 Tonnen Gesamtgewicht, durchgeführt:

Der Stromabnehmer

Der Stromabnehmer basiert auf zwei Obus-Stromabnehmern als Tragarm, die über einen Querträger aus Glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) miteinander verbunden sind. Die beiden Peitschen wurden auf sechs Meter eingekürzt. Der Hub des Stromabnehmers beträgt 1,10 Meter.

Die beiden auf dem Querträger befestigten Schleifleisten-Wippen stammen aus der Bahntechnik. Die Position und die Andruckkraft an die Fahrleitung werden mittels mehrerer Sensoren, einem elektrischen Servomotor und pneumatischer Muskeln gesteuert. Dieses System gleicht Fahrbewegungen aus und mindert den Verschleiß.

Um etwaige Kurzschlüsse und andere elektronische Störungen zu vermeiden, sind mehrere Sicherheitsvorkehrungungen getroffen worden. Am Ende der Schleifleisten befindet sich jeweils ein Hörnchen aus nicht-leitendem Material.

Da die Fahrerkabine an allen vier Lagerpunkten mit Luftfedern ausgestattet ist, neigt sich die Kabine insbesondere bei Bremsvorgängen nach vorne. Aus diesem Grund war eine Befestigung des Stromabnehmers direkt auf dem Kabinendach nicht möglich. Der Stromabnehmer und die dazugehörige Elektronik sind nun in einem ein Meter langen Gehäuse untergebracht, das direkt am Grundgestell befestigt ist. Diese Konstruktionsweise verringert den Laderaum um einen Meter.

Der Stromabnehmer wurde in weniger als einem Jahr neu konzipiert. Am 28.08.2010 erging der Auftrag mit dem Arbeitstitel “Invers-Trolley” an die Abteilung in Berlin. Bereits am 22.06.2012 war der in die Lkw integrierte Pantograph überführungsbereit.

Steuerungstechnik

Die Steuerung des Systems wird von zwei Bordrechnern übernommen. Der Pantograph Control Computer (PCC) steuert die Stromabnehmer, der Scanner-Computer ist für die Signalverarbeitung des Laserscanners zuständig. Die Software basiert auf einem speziellen Framework, das plattunabhängig verwendet werden kann. Über ein VPN und eine UMTS-Verbindung kann von außerhalb auf die Steuerrechner zugegriffen werden und beispielsweise Werkstätten die Möglichkeit gegeben werden, über Smartphone-Anwendungen den Systemzustand festzustellen.

Ein Laserscanner, der unterhalb des vorderen Kennzeichens montiert ist, scannt in 30 ms-Abständen ein bestimmtes Winkelsegment und das nachgelagerte Licht. Aus diesen Informationen wird die Geometrie der Oberleitung bestimmt und mit der aktuellen Fahrposition abgeglichen. Bei einem Komplettausfall des Rechnersystems erkennen induktive Sensoren an der Wippe weiterhin die Lage der Oberleitung. Der Stromabnehmer wird dennoch aus Sicherheitsgründen abgebügelt.

Des Weiteren werden durch Sensoren die Winkellage der Seitenarme zur Höhenerkennung und die Seitenlage des Mittelarms überwacht. Ebenfalls verbaut sind Beschleunigungssensoren zur Erkennnung von Brems- und Beschelunigungsvorgängen und Drucksensoren zur Steuerung und Überwachung der pneumatischen Aktorik. Ebenfalls überwacht wird die sichere Verriegelung des Stromabnehmers in der Parkposition.

Vorteile:

• Umweltfreundliches Konzept für Transportaufgaben, die vom Schienengütervekehr nur schlecht oder gar nicht durchgeführt werden können (Eil- und Paketdienste, Punkt-zu-Punkt Verkehre)
• Reduktion von CO2-Emissionen (abhängig von der Stromproduktion), weitere Reduktion von Stickoxiden (Problem bei Euro 6-Motoren weiter verringert, Problem Stickstoffdioxid) und Feinstaub / Dieselruß
• höherer Wirkungsgrad von Elektromotoren (bis zu 97%) gegenüber Verbrennungsmotoren (~ 40 Prozent)
• Mischbetrieb mit herkömmlichen Nutzfahrzeugen möglich
• höhere Energieeffizienz durch Rekuperation von Bremsenergie und dem möglichen Einspeisen in das öffentliche Stromnetz
• Hohe Flexibilität durch Elektro- / Dieselelektrischer / Diesel-Betrieb
• Keine Umstellung für Fahrer und Spediteur dank des hohen Automatisierungsgrads
• höhere Beschleunigungswerte, Vorteil auf Strecken mit extremen Steigungswerten
• Verringerung der Erdölabhängigkeit des Transportsektors
• Verringerung des Gewichts durch Verzicht auf das Schaltgetriebe und bei Einbau von Radnabenmotoren durch Verzicht auf Kardanwelle und Ausgleichsgetriebe
• keine Verminderung von Achslast und Ladekapazität

Nachteile:

Die Neueinführung eines Systems ist immer mit Herausforderungen verbunden, die zunächst natürlich nachtteilig erscheinen. Die Implementierungskosten sollten aber für eine richtige Bewertung allerdings in Kontext zu den Vorteilen gesetzt werden, insbesondere die gesunkenen Gesundheitskosten durch bessere Luftqualität.

• Hohe Investitions- und Implementierungskosten:
  Für die Elektrifizierung eines Kilometers Autobahn rechne ich mit Kosten zwischen zwei und drei Millionen Euro je Kilometer (vgl. auch VDI Nachrichten vom 27.04.2012). Die Kosten sind abhängig von den Streckengegebenheiten. So könnten beispielsweise Querungsbauwerke aufgeweitet werden müssen. Bei Brückenbauwerken könnte es nötig sein, den Überbau durch eine Stahlbeton-Fahrbahnwanne zu ersetzen, da die notwendigen Fahrleitungsmasten aus statischen Gründen nicht direkt im Brückenbauwerk verankert werden können.
• Ein weitere Problem könnte die Erdung von Oberleitungen bei Unfällen, etc. sein. Hier müssten die Strukturen der Feuerwehren und anderer Hilfskräfte angepasst werden und entsprechende Erdungssätze beschafft werden. Hinzu kommt die flächendeckende Ausbildung der Feuerwehrleute. Für die Übernahme dieser Aufgaben wären die entsprechenden rechtlichen Voraussetzungen zu schaffen.
  Interessant wird auch der Abstand der Unterwerke, die Länge des versorgten Leitungsnetzes durch ein Unterwerk und die Ausfallsicherheit bzw. Redundanz (auch im Falle eines Unfalls).
• Forschungsbedarf besteht sicherlich auch in Sachen Energiebedarf von schweren Nutzfahrzeugen und der entsprechenden Stromversorgung.  

Interstate Highway 710 (I-710) – Die prädestinierte Strecke

Der Zugang zum Hafen von Los Angeles mit rund 30 Quadratkilometer Fläche und 7,8 Millionen TEU Umschlag und der Zugang zum Hafen von Long Beach mit rund 6,3 Millionen TEU Umschlagvolumen liegen ganze fünf Meilen auseinander. Die Hafengebiete grenzen direkt aneinander an. Über beide Häfen kommen rund 40 Prozent aller Importgüter in die USA. Die Häfen in der San Pedro-Bucht sind die größten in Nordamerika und das Umschlagvolumen soll sich von 14 Millionen TEU (2010) auf rund 43 Millionen TEU im Jahr 2035 steigern.

Neben der Schienenanbindung verbindet der I-710 beide Häfen miteinander. Sowohl see- als auch landseitig herrscht Dauerstau, sodass Experten davon ausgehen, dass der Hafenkomplex seine technische Kapazität bereits überschritten habe. Um die Kapazität zu erhöhen sollen neue Terminalanlagen errichtet werden, was eine Anpassung der landseitigen Anbindung ebenfalls notwendig macht.

Zurzeit befahren mehr als 25.000 Lkw am Tag den Interstate 710. Durch eine weitere räumliche Separierung wird der Verkehr noch weiter zunehmen. Um der wachsenden Verkehrsmenge gerecht zu werden, soll der I-710 nun ausgebaut werden.

Mit einer separaten Lkw-Hochstraße sollen Personen- und Güterverkehr entkoppelt und gleichzeitig die Emissionen gesenkt werden. Indem die Interstate 710 zum ersten eHighway weltweit wird, soll der Shuttleverkehr zwischen beiden Terminals besser fließen und gleichzeitig die Luftqualität gesteigert werden.

Warten wir ab, welche Erfahrungen mit der Pilotstrecke und der Strecke zwischen den Häfen Long Beach und Los Angeles entlang der Interstate 710 gemacht werden. Weitere Informationen zum eHighway lassen sich bei Siemens finden.

Eisenerztransporte zwischen Kaunisvaara und Svappavaara

Die eHighway-Technologie könnte auch für den Transport von Eisenerz zwischen den Minen bei Kaunisvaara und dem Verladeterminal in Svappavaara genutzt werden. Siemens und Scania haben gemeinsam einen Lkw entwickelt, der auf der 162 Kilometer langen Strecke zum Einsatz kommen könnte. Weitere Informationen zu dem geplanten Einsatz in Nordschweden finden Sie hier.

Karlsruhe in den achtziger Jahren. Der Stadt drohten die gleichen Verkehrsprobleme, mit denen viele Städte zu dieser Zeit zu kämpfen hatten: Stau, Lärm und Abgase. Allerdings hat Karlsruhe damals das Ruder frühzeitig herumgerissen und gegengesteuert.

Um motorisierten Individualverkehr aus dem Umland auf den Öffentlichen Personennahverkehr zu verlagern, wurde nach Möglichkeiten gesucht, den ÖPNV attraktiver zu gestalten. Neben der Geschwindigkeit, dem Preis spielt auch der Komfort eine große Rolle bei der Verkehrsmittelwahl. Je öfters man umsteigen muss, desto unattraktiver erscheint eine Verbindung. Als Faustregel gilt, dass eine Verbindung ab zwei Umstiegen entweder nicht gewählt oder nicht mit Öffentlichen Verkehrsmitteln gewählt wird. Die Bewertung fällt abrupt ab.

In Karlsruhe hat man daher überlegt, wie sich die Zahl der notwendigen Umstiege maximal reduzieren lässt. S-Bahn und innenstädtisches ÖPNV-Angebot sind oftmals baulich, organisatorisch und strukturell voneinander getrennt. Bestes Beispiel dafür ist Berlin, wo neben dem Angebot der S-Bahn Berlin, die Berliner Verkehrsbetriebe Busse, Straßenbahnen und U-Bahnen betreiben.

In Karlsruhe liegen Hauptbahnhof und Innenstadt je nach Ziel zwei bis drei Kilometer entfernt. Um den Bruch zwischen S-Bahn / Regionalverkehr und dem Straßenbahn- bzw. Stadtbusverkehr aufzuheben, wurden in den achtziger und neunziger Jahren Straßen- und Eisenbahnstrecken miteinander verknüpft. Dabei wurde die neue Stadtbahn mitten durch die Fußgängerbereiche des Zentrums geführt, um umsteigefreie und damit attraktive Stadt-Umlandverbindungen zu schaffen. Die Fahrzeuge, die für beide Systeme ausgerüstet sind, fahren von Städten aus dem Umland (Heilbronn, Pforzheim, usw.) nach Karlsruhe, wo sie die Innenstadt als Straßenbahn durchqueren, um anschließend wieder als S- oder Regionalbahn das Umland zu bedienen. Dieses Angebot wurde als Karlsruher Modell bekannt.

Als Begründer des Karlsruher Modells gelten Dr. Dieter Ludwig (Mister 15.000 Volt) auf Seiten der Albtal-Verkehrs-Gesellschaft (AVG), der Verkehrsbetriebe Karlsruhe (VBK) und des Karlsruher Verkehrsverbund (KVV) sowie Horst Emmerich auf Seiten der Deutschen Bahn. 

Die Strecken

In den vergangenen Jahren wurde das Stadtbahnsystem in und um Karlsruhe immer weiter ausgebaut:

• 1994 nach Baden-Baden über Durmersheim und Rastatt im Vorlaufbetrieb über DB-Gleise, nach Bruchsal über Weingarten sowie die Weiterführung als Tangentialverbindung Bretten–Bruchsal
• 1996 von Bruchsal nach Menzingen sowie aus der Karlsruher Innenstadt nach Baden-Baden über Rastatt
• 1997 nach Pforzheim über Pfinztal, von Bretten nach Eppingen und nach Wörth
• 1998 von Bruchsal nach Odenheim
• 1999 von Bretten nach Mühlacker und von Pforzheim nach Bietigheim-Bissingen sowie von Eppingen nach Heilbronn Hauptbahnhof.
• 2001 von Heilbronn Hauptbahnhof ins Stadtzentrum Heilbronns (Neubau)
• 2002 von Rastatt nach Forbach auf der Murgtalbahn sowie von Pforzheim nach Bad Wildbad
• 2003 von Forbach nach Freudenstadt auf der Murgtalbahn und die Stadtstrecke in Bad Wildbad (Neubau)
• 2004 von Baden-Baden nach Achern
• 2005 von Heilbronn nach Öhringen
• 2006 von Blankenloch nach Spöck und von Freudenstadt Hbf nach Eutingen im Gäu
• 2010 von Wörth nach Germersheim.

Zur Zeit wird ein neuer Stadtbahntunnel unter der Karlsruher Innenstadt gebaut, die sogenannte Kombilösung. In den letzten Jahren steig der Straßenbahnverkehr immer weiter an. Im Stadtzentrum fahren heute bis zu 48 Züge je Stunde und Richtung. Da die Straßenbahn zum großen Teil durch die Fußgängerzone geführt wird, kommt es vermehrt zu Konflikten mit dem Fußgängerverkehr. Hinzu kommen aufgrund der hohen Verkehrsstärke höhere Wartezeiten der Bahnen vor Haltestellen und Signalanlagen und höhere Haltestellenaufenthaltszeiten. Dadurch sinkt die Kapazität des Gesamtsystems.

Indem die Trasse zwischen Europaplatz und Kronenplatz auf 2,4 Kilometer Länge unterirdisch geführt wird, kann diese Strecke zu einer reinen, ein Kilometer langen Fußgängerzone umgestaltet werden.

Neben des ca. 2.400 Meter langen West-Ost-Tunnel (mit Rampen 2.715 Meter) wird ein Nord-Süd-Tunnel mit 900 Meter Länge (mit Rampen 1.050 Meter) errichtet. Sieben neue unterirdische Haltestellen und sieben oberirdische Haltestellen verbessern den Zu- und Abgang. Hinzu kommen vier direkte Zugänge zu innerstädtischen Einkaufszentren.

Die Baukosten (Stand 2011) betragen für den Stadtbahntunnel Kaiserstraße mit Südabzweig ca. 452 Mio. Euro, für die Bahntrasse in der Kriegsstraße mit Straßentunnel ca. 189 Mio. Euro.

Weitere Informationen zur Kombilösung lassen sich auf der Projektwebseite oder in diesem PDF finden. (weiterlesen …)

Einer meiner Professoren an der TU Dresden, Prof. Dr.-Ing. Gerd-Axel Ahrens (Verkehrs- und Infrastrukturplanung), hat im Jahr 2010 zwei interessante Interviews zum Thema “Wie sind wir in Zukunft unterwegs” gegeben.

60 Prozent aller Wege sind kürzer als fünf Kilometer. Nichtsdestotrotz fahren viele Menschen diese Strecke mit dem Auto. Dabei haben Strecken bis zu fünf Kilometer die perfekte Länge für das Fahrrad. Durch das von uns selbst eingeschränkte Wahlverhalten fahren wir mehr Auto als wir eigentlich bräuchten und als uns gut tut. Eine Folge ist die Überlastung des Verkehrsnetzes.

Der Stau, das sind wir selber.

Professor Ahrens plädiert für eine intelligentere Verkehrswahl. Wir sollten darüber nachdenken, welches Verkehrsmittel für unseren Weg die beste Wahl ist. Das kann das Fahrrad sein, der Bus und auch das Auto. Letztendlich geht es um die Verfügbarkeit von Alternativen. Diese Alternativen müssen natürlich um sie überhaupt wählen zu können, erst einmal existieren. Und an dieser Stelle ist die Politik gefragt.

Leider lassen sich die Videos hier nicht direkt einbinden.

Interview mit Gerd-Axel Ahrens (ab 00:52), Planet Wissen - Mobilität von morgen – Raus aus dem Stau, 08.10.2010

“Ein ganzheitliches Umdenken ist gefragt”, 3sat nano, 25. Oktober 2010

Sehr interessant, aber mit Aussagen anderer Wissenschaftler ist das folgende Video mit dem Titel ”Mobile Zukunft – Verkehr in den Megacities von morgen”:

Link:

Eduardo Paes, Bürgermeister Rio de Janeiros hat auf der TED-Konferenz einen sehr inspirierenden Vortrag über die Stadt der Zukunft gehalten. Wie können sich Städte für alle Menschen zu lebenswerten Orten entwickeln? Wie werden alle Menschen – egal ob arm oder reich – in das tägliche Leben integriert? Mit welche Herausforderungen hat die Stadt der Zukunft zu kämpfen? Welche Lösungsmöglichkeiten gibt es?

Diese und einige weitere Fragen versucht Eduardo Paes am Beispiel Rios zu beantworten. In der zweitgrößten brasilianischen Stadt leben rund 6,3 Millionen Menschen, davon 1,4 Millionen in den Favelas. Die Metropolregion hat 11,9 Millionen Einwohner. Zudem ist Rio de Janeiro Austragungsort der Olympischen Spiele 2016.

In diesem Artikel sind insgesamt drei Videos eingebunden, die man alle gesehen haben sollte. Sie sind alle inspirierend und helfen einem, sein Bewusstsein für das System Stadt zu erweitern. Und sie geben uns Ideen an die Hand, mit denen wir uns den Herausforderungen der Zukunft stellen können.

Um den Herausforderungen der Zukunft gerecht zu werden, hat Eduardo Paes vier Gebote entwickelt, die Rio de Janeiro und andere Städte zu einem lebenswerten Ort machen sollen:

Die Stadt der Zukunft muss umweltfreundlich sein

Paes Motto: “Jedes Mal wenn man über eine Stadt nachdenkt, muss man vor allem denken: Grün, grün, grün, grün…”. Wenn man auf einen Betondschungel herabblickt, muss man Freiflächen finden, die man gestalten kann. Gibt es solche Freiflächen nicht, so muss man welche schaffen. Aus diesem Grund wird in Rio beispielsweise ein neuer Park – nach Eröffnung im Juni 2012 der drittgrößte der Stadt – geschaffen.

Die Stadt der Zukunft muss Mobilität sicherstellen und die Menschen integrieren

Leistungsfähige Verkehrssysteme sind essentieller Bestandteil einer Stadt. Ohne die Möglichkeit von einen Ort an einen anderen zu kommen und mit anderen Menschen zu kommunizieren, siecht eine Stadt dahin. Allerdings sind leistungsfähige Verkehrssysteme oftmals sehr teuer. Städte müssen daher sehr kreativ sein, wenn es darum geht die Mobilität für ihre Bevölkerung sicherzustellen. Als Vorbild nennt Eduardo Paes die brasilianische Stadt Curitiba, die mit Hilfe von Bus Rapid Transit eine effiziente und leicht zu implementierende Möglichkeit gefunden hat, dieser Aufgabe gerecht zu werden.

Sehr interessant ist der TED-Talk von Jaime Lerner aus dem Jahr 2007, in dem er die zukünftige Rolle der Stadt beschreibt. Und erklärt, welche Auswirkungen das neue BRT-System in Curitiba auf die Stadt und ihre Strukturen hatte:

Die Stadt der Zukunft muss sozial ausgewogen sein

Paes ist der Meinung, dass Favelas nicht nur ein Problem sind, sondern auch Lösung sein können. Diese Aussage lässt sich sicherlich auch auf viele andere Slums oder Viertel mit sozialen Problemen übertragen. Durch Bildung, ein Gesundheitssystem und Parks, Plätzen und anderen Orten des gemeinsamen Austauschs lässt sich viel in einer Favela verändern. In Rio de Janeiro sollen alle Favelas bis 2020 “urbanisiert” sein.

Die Stadt der Zukunft muss technikfreundlich und durch diese ständig präsent sein

Technologie kann helfen, Städte zu besseren Orten zu machen. Durch technische Einrichtungen lassen sich Probleme frühzeitig erkennen und Lösungen finden. 

Diese Kurzdokumentation zeigt, wie Rio in Zusammenarbeit mit IBM das städtische Kontrollzentrum aufgebaut hat. Die intelligente Steuerungszentrale hilft dabei, die Stadt am Laufen zu halten und die Sicherheit und Lebensqualität der Bürger zu erhöhen. Zudem wird die Effizienz und Effektivität der Stadtverwaltung um ein Vielfaches gesteigert.

Welche Ideen habt ihr für die Stadt der Zukunft? Welchen Herausforderungen müssen wir uns stellen? Und welche Chancen haben wir?

Alles Wissenswerte zum Thema Luftverschmutzung durch den Verkehr, Feinstaub, Luftreinhaltepläne und Umweltzonen finden Sie in unserem Dossier.

Gebiet, in dem die Londoner Innenstadtmaut erhoben wird - Ed g2s @ Wikimedia Commons - CC BY-SA 2.0

Seit Februar 2003 muss für die Fahrt mit dem Auto in die wichtigsten Kernstadtteilen von London, City und West End, die sogenannte Congestion Charge entrichtet werden. Diese Innenstadtmaut muss von allen Fahrzeugen (mit natürlich einigen Ausnahmen) bezahlt werden. Sie beträgt seit der letzten Erhöhung im Dezember 2010 zehn Pfund (etwa 12 Euro).

Im Jahr 2003 wurde die Congestion Charging Area (Staugebührzone) auf einer Fläche von 21 Quadratkilometern eingerichtet. Ungefähr 202.000 Einwohner sowie zahlreiche Pendler waren betroffen. Im Jahr 2007 wurde die Zone nach Westen erweitert und umfasste auch die Stadtteile Kensington und Chelsea mit insgesamt 435.000 Einwohnern. Nach massiver Ablehnung in der Bevölkerung wurde die Erweiterung am 24.12.2010 wieder rückgängig gemacht. Gleichzeitig wurde die Mautgebühr von 8 Pfund auf 10 Pfund je Tag erhöht.

Die Innenstadtmaut muss von Montag bis Freitag 07:00 bis 18:00 entrichtet werden. Vor Ausweitung der Mautzone musste bis 18:30 bezahlt werden.

Foto: smif @ flickr – CC BY-NC-ND 2.0

(weiterlesen …)

Die deutsche Startup-Szene freut sich derzeit über den Einstieg von car2go (Daimler) bei myTaxi. Die App ersetzt den Anruf bei Taxizentralen. Die Software ermittelt per GPS den Aufenthaltsort des Suchenden und zeigt an, welche Taxen in der Nähe sind. Der Fahrer, der am nächsten ist, bekommt eine Nachricht auf sein Mobiltelefon und hat fünf Sekunden, um den Auftrag anzunehmen, bevor weitere Fahrer kontaktiert werden. Den Taxifahrern berechnet das Unternehmen 79 Cent pro Fahrt, rund 7.000 der 180.000 Taxifahrer in Deutschland sollen bereits bei myTaxi registriert sein.

Große Freunde herrscht auch darüber, dass sich die Taxizentralen über die App ärgern. Teilweise wird auch schon von der Revolution in der Verkehrsmittelwahl geredet, nun gut…

Noch größer wird allerdinge der Ärger, nicht nur bei den Zentralen sondern vielleicht auch bei den Taxifahrern, wenn das folgende Projekt richtig durchstartet: SMART-WAY

SMART-WAY ist nichts anderes als ein europaweit nutzbares, speziell auf die Bedürfnisse von ÖPNV-Nutzern zugeschnittenes Navigationssystem. Das klingt auf den ersten Blick erst einmal nicht spannend oder gar sexy, wird meiner Meinung nach aber dennoch die Nutzung des ÖPNV revolutionieren.

Derzeit wird die Navigationsanwendung entwickelt, in Turin und Dresden demonstriert und 2012 eingeführt. SMART WAY nutzt GPS und später das europäische Navigationssystem Galileo um sich – egal ob als Fremder oder Einheimischer – in öffentlichen Verkehrsnetzen zurecht zu finden, individuell Beförderungsmittel zu wählen, an beliebigen Punkten ein- / aus- oder umzusteigen und sich in Echtzeit von seinem Smartphone führen zu lassen.

Die einzelnen Funktionen:

• Eingabe des Start- bzw. Ziels (Haltestelle, Ort, ICE 615) entweder direkt per Eingabe über die Tastatur oder Ortung per GPS
• Abfrage der möglichen Verbindungen in Listenform oder Abbildung des Weges auf einer Karte
• Vor Abfahrt erscheint auf dem Handydisplay die verbleibende Zeit bis zur Abfahrt.
• Zugriff auf Echtzeitdaten während der Fahrt, (selbst-)ständige Veränderung des Routenverlaufs bei auftretenden Problemen
• Echtzeit-Lokalisierung des derzeitigen Aufenthaltsorts sowie der Fahrzeuge
• bei Umstieg bzw. Ausstieg Vibrationsalarm kurz vor der Haltestelle, Navigation zum nächsten Verkehrsmittel
• bei Unterbrechung der Fahrt (muss nochmal schnell zum Bäcker, möchte mir als Tourist etwas interessantes ansehen oder eher klassisch, der verpasste Umstieg) automatische Neuberechnung der Route, Anpassung des Routenverlaufs

Kombiniert mit SMART-WAY mit mobile ticketing entsteht die Möglichkeit auf einfachste Art und Weise mit dem ÖPNV an sein Ziel zu kommen. Ganz ohne Kenntnis des Fahrplans, des Netzes oder der Tarife…

Mit der DVB und der GTT sind zwei größere Verkehrsunternehmen Europas beteiligt. Man kann daher davon ausgehen, dass das System sowohl Nutzer- als auch Verkehrsunternehmens-freundlich gestaltet wurde. Es gibt derzeit mehrere Ansätze, die  Routen- und Verkehrsmittelwahl in Echtzeit via Smartphone zu ermöglichen. Ich bin schonmal gespannt, wie sich SMART-WAY in diesem Markt positionieren wird…

Weitere technische Details: Die eigentlichen Lokalisierungs- und Navigationsprozesse laufen ausschließlich auf dem Smartphone ab um die Privatsphäre des Nutzers zu schützen. Durch Inertialsensorik wird gemessen, ob ein Fahrzeug derzeit fährt oder steht. Somit kann das Smartphone auch bei Abriss der Satellitenverbindung  - etwa in der U-Bahn - die aktuelle Position feststellen. 

Wichtig ist es auch, dass der Fahrgast eindeutig einem Fahrzeug zugewiesen werden kann, auch wenn mehrere Fahrzeuge hintereinander fahren.

Projektpartner sind das Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI (Dresden), das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM (Kaiserslautern), das Centre for Research and Technology CERTH / Hellenic Insitute of Transport HIT (Athen), das Swedish National Road and Transport Institute VTI (Stockholm), die Politecnico di Torino POLITO (Turin), die Universidad Politécnica de Madrid (Madrid), The agent factory GmbH (Jena), die Gruppo Torinese Trasporti GTT (Turin) und die Dresdner Verkehrsbetriebe. Die App soll in ihrer Grundversion kostenlos zur Verfügung stehen.

Das Fahrzeug auf dem obigen Foto mag zwar auf den ersten Blick wie ein Spielzeug aussehen, ist aber südkoreanisches Hightech durch und durch. Drei dieser “Bus-Züge” haben in diesem Jahr ihre dieselbetriebenen Vorgänger im Seoul Grand Park ersetzt. In diesem Park befinden sich unter anderem der Zoo, ein Freizeitpark und das Seoul Museum of Modern Art.

Das Besondere an diesen elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ist, dass sie sich stark von Elektrofahrzeugen, wie wir sie kennen, unterscheiden. Die On-Line Electric Vehicles (OLEVs) des südkoreanischen KAIST (früher Korea Advanced Institute of Science and Technology) werden durch elektromagnetische Felder, die durch Kabel unter dem Straßenbelag erzeugt werden, mit Strom versorgt. Somit können die OLEV im Vergleich zu anderen Elektrofahrzeugen eine unlimitiert weite Strecke fahren ohne Wiederaufladen zu müssen.

Durch eine kleine Batterie können Streckenabschnitte, die nicht mit einem Kabel ausgerüstet sind, überbrückt werden. Das Akkupack ist jedoch 80 Prozent kleiner als eine konventionellen Elektrofahrzeugbatterie  und daher leichter und vor allem günstiger. Die Rundstrecke im Freizeitpark ist etwa 2,2 Kilometer lang. Die vier Ladeabschnitte, die zusammen 372,5 Meter ausmachen, umfassen nur rund 16 Prozent des gesamten Rundkurses.

Die Kerntechnologie der OLEV ist das sogenannte “Shaped Magnetic Field in Resonance (SMFIR)”.

Schematische Zeichnung SMFIR – aus Design of Wireless Electric Power Transfer Technology: Shaped Magnetic Field in Resonance (SMFIR), N. P. Suh, President, KAIST 291 Daehak-ro, Yuseong Gu, Daejeon, Republic of Korea, 305-701 npsuh@president.kaist.ac.kr-http://designweek2011.kaist.ac.kr/cirp/Proceedings%20of%20the%2021st%20CIRP%20Design%20Conference/CIRP-Design-2011-Paper33-Suh.pdf

Diese Technik ermöglicht es Fahrzeugen Magnetfelder in elektrische Energie umzuwandeln. In Kombination mit der “Segment Technology,” welche die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen durch ein automatisiertes System steuert, entsteht eine technische Kombination mit hohem Potenzial. Durch das segmentweise An- und Abschalten des Magnetfeldes werden Fußgänger und nicht-OLEV Fahrzeuge elektromagnetischen Wellen nicht ausgesetzt.

KAIST hat bisher drei verschiedene Fahrzeugtypen als OLEV entwickelt: Elektrobusse, Straßenbahnen und Elektro-SUVs.

Aber auch deutsche Unternehmen haben Konzepte im Bereich Induktives Laden entwickelt. Vahle hat mit dem CPS (Contactless Power System)-Funktionsprinzip bereit einige Anwendungen für induktives Laden im industriellen Bereich umgesetzt (z.B. Taktstraße der Gläsernen Manufaktur der Volkswagen AG in Dresden). In Zusammenarbeit mit IAV wurde die berührungslose Energieübertragung für den Automobilbereich weiter entwickelt. Nur hat es noch nicht zu einer realen Anwendung gereicht… 

Am Institut für Elektrische Maschinen, Antriebe und Bahnen (IMAB) der TU Braunschweig hat man einen Beitrag zur Entwicklung des BOMBARDIER PRIMOVE Systems geleistet.Die oberleitungsfreie Straßenbahn zieht den notwendigen Fahrstrom aus einem Induktionsfeld, das bei Vorbeifahrt unter der Straßenbahn gebildet wird. Das Primove-System hat eine Dauerleistung von 250 kW und ist somit auf eine typische Straßenbahn mit 30 Meter Länge, eine Fahrgeschwindigkeit von 40 km/h und etwa 6 Prozent Steigung, ausgelegt. Die Leistung kann je nach Systemanforderung von 100 kW bis 500 kW reichen. Damit wird der lang gehegte Wunsch nach einem Straßenbahnbetrieb ohne Fahrleitung endlich Realität. Müssen wir nur noch eine wettbewerbsfähige Anwendung für den motorisierten Individualverkehr finden.

Das folgende Video zeigt das neue koreanische OLEV-Fahrzeug nochmals in Aktion (ab Sekunde 15):