Auf der Autobahn hat der Fahrer nicht mehr viel zu tun. Der Bordcomputer sorgt nicht nur dafür, dass der Wagen in der Spur bleibt. Auch das  wohldosierte Bremsen und Beschleunigen passiert automatisch. Ebenso wie das Wahren des Abstandes zum Vorausfahrenden. Baustellen mit Tempo-60-Limit rollt der Audi A4 genügsam entgegen. Dabei wird der Freilauf des Automatikgetriebes  zu- und abgeschaltet.

Robo-Cars sollen schon 2020 auf die Straße

Eine Frontkamera nebst Sensoren, Radar- und Navigationsgerät machen es möglich. Für alles zusammen hat Audi die etwas sperrige Bezeichnung pACC für „prädiktive Adaptive Cruise Control“ gewählt. Das hört sich kompliziert an, muss es auch sein: Die Zukunft der Mobilität mit autonomem Fahren hat begonnen. Eine der entscheidenden Grundannahmen ist: Je höher die Automatisierung umso größer der Nutzen für die Umwelt.

Den Endpunkt der Entwicklung haben viele Wissenschaftler schon erstaunlich präzise ausgemalt: Das elektrisch angetriebene Robo-Car mit Strom aus erneuerbaren Quellen. Der CO2-Ausstoß liegt nahe null. 2050 soll es spätestens so weit sein. Dann soll der Verkehr nämlich fast vollständig dekarbonisiert sein – so steht es zumindest in den Papieren der Bundesregierung zum Klimaziel.

Viel spannender als das Ziel ist aber der Weg dahin. Alle großen Autobauer veranstalten derzeit einen Wettlauf ums autonome Fahren. BMW, Ford und unter anderem Nissan wollen schon 2020 sogenannnte Level-5-Autos (also Robo-Cars),  auf die Straße schicken: Die sollen keine Lenkräder und keine Pedale mehr haben – der Autopilot macht alles, es gibt keinen Fahrer mehr, sondern nur noch Passagiere.

Derzeit werden noch Assistenzsysteme so  zusammengeschaltet, dass sie teilautonomes Fahren erlauben. Der besagte Audi kombiniert nach den Worten eines Unternehmenssprechers „prädiktive Streckendaten aus der Navigationsdatenbank mit Informationen der bordeigenen Sensoren“. Der Effizienzassistent  passe automatisch die Geschwindigkeit vorausschauend dem Straßenverlauf, der Verkehrssituation und den Geschwindigkeitsbeschränkungen an - mit dem Ziel möglichst effizient zu fahren. Auf der Autobahn ist bei der amtlichen Richtgeschwindigkeit von 130 Sachen Schluss. Das ist autonomes Fahren auf der zweiten der fünf Stufen.

Was bringt der enorme Aufwand?

Präzise Angaben will der Audi-Sprecher nicht machen. Aber über den Daumen gehe es um eine Einsparung bis zu  0,7 Liter pro 100 Kilometer. Nicht ganz so viel wurde bei einer Testfahrt von Berlin-Mitte bis in die Frankfurter City erreicht.

Die Fortsetzung der Autonomiebestrebungen folgt: Die Ingolstädter haben kürzlich den neuen Audi A8 vorgestellt, der mit dem weltweit ersten System für hochautomatisiertes Fahren auf Level 3“ ausgestattet ist. Diese Funktionen sollen zunächst aber nur im zähflüssigen Verkehr auf der Autobahn und bis maximal Tempo 60 aktiviert werden können – natürlich auch um den Spritverbrauch zu drücken, womit die Erwartungen der Autofahrer getroffen werden. Aus einer jüngst vorgelegten Studie im Auftrag des Digitalverbandes Bitkom und des TÜV-Verbandes geht hervor, dass für die Bundesbürger weniger Energieverbrauch und geringere Umweltbelastungen neben mehr Sicherheit die wichtigsten Punkt beim autonomen Fahren sind.

Wobei die Dimension der Öko-Effekte auf längere Sicht schwer zu kalkulieren ist, da sich die Elektromobilität als zweite technologische Revolution mit der Automatisierung des Verkehrs überlagern wird. Gleichwohl haben Forscher der University of Michigan zusammen mit Experten des US-Autobauers Ford verschiedene Szenarien mit vollautomatisierten Level-4-Fahrzeugen durchgespielt, bei denen der Fahrer nur noch in Ausnahmefällen eingreift. Herausgekommen ist eine extrem weite Spanne für das Jahr 2050:  Der gesamte Energieverbrauch der Autos könne sich in den USA mehr als halbieren. Er könne aber auch um bis zu 20 Prozent steigern, inklusive einer Erhöhung der Treibhausgasemissionen im gleichen Maß.

Umfassende Verkehrslenkung als plausibler nächster Schritt

Der Hintergrund: Durch die Automatisierung können sich auch Ältere und Menschen mit Handicaps und vielleicht auch Kinder mit Autos fortbewegen. Andererseits: Eine spürbare Reduzierung von Emissionen und Energieverbrauch um bis zu 16 Prozent sei möglich, wenn die Bordcomputer mit Öko-Fahrprogrammen arbeiten, so die Autoren. Die positiven Effekte für die Umwelt verstärken sich massiv, wenn automatisiertes Fahren mit einem elektrischen Antrieb kombiniert wird. Denn dieser allein könne schon die Treibhausgas-Emissionen über den gesamten Lebenszyklus eines Pkw um 40 Prozent reduzieren. Das große Plus der E-Mobilität ist der Wirkungsgrad der Antriebe, der erheblich höher als bei Verbrennern liegt. 

Die Ingenieure der Autobauer denken indes noch weiter. Wenn Fahrzeuge nicht nur autonom sind, sondern auch konsequent vernetzt werden und miteinander kommunizieren, dann sei der nächste plausible Schritt, so der Audi-Sprecher, eine umfassende Verkehrslenkung. Aus den Fahrzeugdaten, inklusive der geplanten Stecken wird das Verkehrsgeschehen beispielsweise auf dem Autobahnring einer Großstadt hochgerechnet und dann so gesteuert, dass Staus möglichst vermieden werden und ein zügiger und gleichmäßiger Verkehrsfluss erzeugt wird. So kann nicht nur ein maximaler Durchsatz an Fahrzeugen erzeugt, sondern auch der Energieverbrauch optimiert werden.

Vermischter Verkehr sabotiert effizienten Verkehrsfluss

Für Michael Krail vom Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung  (ISI) gehen solche Ideen allerdings stark in Richtung „Maximalszenario“.  Er erwartet für 2030, dass dann zwar schon viel teilautonomes Fahren praktiziert wird, aber noch mehr als die Hälfte der Pkw auf Level 0 unterwegs ist, wo Fahrer nach wie vor alles selbst machen. Diese Vermischung von automatisiertem und manuellem Fahren sabotiert aber den effizienten Verkehrsfluss.  Das macht sich auch heute schon beim Level-2-Audi bemerkbar: Hält sich das Auto im dichten Autobahnverkehr beispielsweise an die Richtgeschwindigkeit von 130 wird es auf der Mittelspur häufig zu einem Verkehrshindernis, weil es die anderen Verkehrsteilnehmer mit dem Limit nicht so genau nehmen. Also rüber auf die rechte Spur. Doch dort tuckern Lkw mit 80 Sachen. So wird das Fahren zu einem Hin- und Herspringen zwischen den Spuren. Mit häufigen Bremsen und Beschleunigen, was den Spritverbrauch in die Höhe treibt.    

ISI-Forscher Krail  geht unterdessen davon aus, dass 2030 nicht nur Benzin und Diesel, sondern auch  Strom Autos in Bewegung bringt. Er erwartet, dass dann bis zu sechs Millionen E-Pkw  - einschließlich Plug-In-Hybriden - auf den deutschen Straßen unterwegs sind. Gemäß den Zielen der Bundesregierung werden sie elektrische Energie verbrauchen, die zu zwei Drittel von Erneuerbaren kommt. Unterm Strich hält es der Fraunhofer-Wissenschaftler für möglich, dass durch das  Zusammenspiel von autonomer und elektrischer Mobilität in zwölf Jahren der Treibstoffverbrauch auf deutschen Straßen um durchschnittlich acht Prozent niedriger liegt als heute. Der CO2-Ausstoß könne dann um rund fünf Megatonnen jährlich reduziert werden. Krail: „Das hört sich vielleicht nach wenig an, wäre aber ein großer Schritt für den Verkehrssektor.“ Denn der habe bislang praktisch keinen Beitrag zum Klimaschutz geleistet.

Fünf Stufen der Autonomie

Level 0 - Driver only: Fahrer führt dauerhaft  während der gesamten Fahrt  die Längsführung (Beschleunigen/Verzögern) und die Querführung (Lenken) aus.

Level 1 - Assistiert: Fahrer führt dauerhaft entweder die Querführung (Lenken) oder die Längsführung (Bremsen und Beschleunigen) aus. Die jeweils andere Fahraufgabe wird in gewissen Grenzen vom System ausgeführt. Der Fahrer muss das System dauerhaft überwachen. Der Fahrer muss jederzeit zur vollständigen Übernahme der Fahrzeugführung bereit sein.

Level 2 - Teilautomatisiert: Das System übernimmt Quer- und Längsführung (für einen gewissen Zeitraum oder/und in spezifischen Situationen). Der Fahrer muss das System dauerhaft überwachen. Der Fahrer muss jederzeit zur vollständigen Übernahme der Fahrzeugführung bereit sein.

Level 3 - Hochautomatisiert: Das System übernimmt Quer- und Längsführung für einen gewissen Zeitraum in spezifischen Situationen. Der Fahrer muss das System dabei nicht überwachen. Der Fahrer kann zur Übernahme der Fahraufgabe mit ausreichender Zeitreserve aufgefordert werden. Der Bordcomputer allein kann das Fahrzeug nicht an allen Situationen gefahrlos stoppen.

Level 4 – Vollautomatisiert: Das System übernimmt Quer- und Längsführung vollständig in einem definierten Anwendungsfall. Der Fahrer muss das System dabei nicht überwachen. Vor dem Abschalten des Autopiloten fordert der Bordcomputer den Fahrer mit ausreichender Zeitreserve zur Übernahme der Fahraufgabe auf. Erfolgt dies nicht, wird der Wagen mit möglichst geringen Risiken automatisch gestoppt. 

Level 5 – Fahrerlos: Außer dem Festlegen des Ziels und dem Starten des Systems ist kein menschliches Eingreifen erforderlich. Es müssen dafür aber unter anderem redundante Antriebssysteme vorhanden sein.