Nachhaltiges Leben in Städten von morgen – Teil 3

Mobilität in der „Morgenstadt“

Kurze Wege zwischen Wohnort, Arbeitsplatz und Freizeitangeboten sparen nicht nur wertvolle Zeit, sie sind zugleich Ausdruck von Freiheit und Lebensqualität. Im Rahmen unserer Reihe „Nachhaltiges Leben in Städten von morgen“ widmen wir uns nach dem Schwerpunkt „Energie“ nun dem Thema „Mobilität“. Mit dem Mobilitäts-Experten Dr. Florian Herrmann vom Fraunhofer Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO haben wir über zukunftsorientierte Konzepte gesprochen.

Urbanes Verkehrsgeschehen im Wandel

Aktuelle Trends und Entwicklungstendenzen

Megatrends wie Urbanisierung beeinflussen das Leben in Städten in besonderem Maße: Städte werden immer größer, Menschen sind ständig in Bewegung und nutzen die Mobilität, um ihren Alltag bedarfsgerecht zu gestalten. Doch das stetig wachsende Verkehrsaufkommen beeinträchtigt durch Feinstaub, Lärm und Parkplatzmangel die Lebensqualität. Die Knappheit fossiler Brennstoffe, politische Klimaziele und ein verstärktes gesellschaftliches Umweltbewusstsein haben zu einem weitreichenden Umdenken im Bereich der Mobilität geführt: Gefragt sind nachhaltige Lösungsansätze, die umweltfreundlich, attraktiv und preiswert sind und sich am Grundsatz „Nutzen statt besitzen“ orientieren.

Mehr Mobilität – weniger Verkehr

Dieser Wandel macht sich insbesondere im urbanen Verkehr bemerkbar: Viele Städte haben mit dem Ausbau der öffentlichen Verkehrsmittel und der Fahrradwege bereits die Weichen für eine nachhaltige Mobilitätsentwicklung gelegt. Beispielhafte Infrastrukturen für Fahrräder weisen unter anderem die Städte Kopenhagen und Münster auf. Letztere gilt als die Fahrradhauptstadt Deutschlands. Hier gehört das Fahrrad heute schon zu den meistgenutzten Verkehrsmitteln.

Hohe Aufenthaltsqualität durch autofreie Innenstädte

Mehr Bewegungsraum, Sicherheit und bessere Luft für Fußgänger erhoffen sich Großstädte durch die Sperrung der Innen-
städte für den Autoverkehr. Ein Trend, der in Skandinavien nachhaltig durchgesetzt und auch von anderen europäischen Städten aufgegriffen wird.
Vorreiter ist die norwegische Stadt Oslo: Bis zum Jahr 2019 strebt sie eine vollkommen autofreie Innenstadt an. Der Auto-
verkehr im gesamten Stadtgebiet soll darüber hinaus bis zum Jahr 2030 um 30 Prozent reduziert werden. Einschränkungen beim Innenstadtverkehr sind auch in anderen europäischen Metropolen gängig: London setzt auf eine City-Maut für eine stärkere Nutzung der öffentlichen Verkehrsmittel, Florenz weist die ganze Innenstadt als verkehrsberuhigte Zone aus und Paris möchte bis zum Jahr 2020 Diesel-Fahrzeuge vollständig aus der Innenstadt verbannen.
Ein ähnliches Pilotprojekt hat die Stadt München auf den Weg gebracht: Seit dem 01. Juli 2016 gehört die Sendlinger Straße in der Altstadt – zunächst befristet für ein Jahr – ganz den Fußgängern. Danach entscheidet der Stadtrat, ob die beliebte Einkaufsstraße endgültig zur reinen Flaniermeile umgestaltet wird.

Neue Mobilitätsstrategien durch elektrische Antriebe

Weitreichende technologische Entwicklungen wie die Elektromobilität ebnen den Weg für neue Strategien im Stadtverkehr.
So nutzen immer mehr Menschen für kurze Strecken in Ballungszentren anstelle des eigenen PKWs elektrobetriebene Mietfahrzeuge.
Ein beispielhaftes E-Car-Sharing-Projekt startete im Jahr 2012 unter den Namen „car2go“, als der Daimler Konzern mit 300 Elektro-Smarts im Großraum Stuttgart die größte Elektro-Autoflotte Deutschlands auf die Straße brachte. In der Praxis hat sich die gemeinschaftliche Nutzung von E-Autos bewährt. „car2go“ verfügt heute in Stuttgart, Madrid und Amsterdam über 1.320 elektrisch betriebene Mietfahrzeuge.
Die Standortsuche und Anmietung – für beispielsweise 29 Cent pro Minute in Stuttgart – erfolgt bequem per App. Nach der Fahrt kann das Auto auf jedem beliebigen öffentlichen Parkplatz der angebundenen Städte kostenlos abgestellt werden.

Mobilität als Forschungsfeld – Fraunhofer Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO forscht für die Praxis

Anwendungsreife Lösungen für eine emissionsfreie, vernetzte und elektrische Mobilität

Als zentraler Baustein für eine lebenswerte Stadt von morgen spielt die Alltagsmobilität besonders für die zukunftsorientierte Stadtentwicklung eine tragende Rolle. Veränderte Lebensstile, neue Technologien und nicht zuletzt das Bedürfnis, das eigene Leben nachhaltiger zu gestalten, erfordern neue Mobilitätslösungen.
Wie tragfähige Mobilitätskonzepte für die Zukunft aussehen können, erforscht das Fraunhofer Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO in Stuttgart im Geschäftsfeld „Mobilitäts- und Stadtsystemgestaltung“. Ein interdisziplinäres Team aus 40 Forschern entwickelt gemeinsam mit Städten und der Industrie Strategien und Systemlösungen für die marktgerechte Umsetzung einer emissionsfreien, vernetzten und elektrischen Mobilität.
Zu den aktuellen Projekten gehört das „Fraunhofer IAO Micro Smart Grid“. Im Fokus des Projekts steht die Erforschung verschiedener Betriebsszenarien für das optimale Zusammenspiel von Stromerzeugern, -speichern und -verbrauchern anhand eines intelligenten Energiemanagement-Systems (Micro Smart Grid).

Fraunhofer IAO Micro Smart Grid

Mit dem Fraunhofer IAO Micro Smart Grid wurde im Parkhaus am Institutszentrum Stuttgart ein „Lebendes Labor“ aufgebaut mit dem Ziel, Elektrofahrzeuge mit lokalem Grünstrom zu versorgen und eigens entwickelte Energiemanagementstrategien unter realen Bedingungen zu erproben. 
Die Anlage umfasst mit über 30 Ladestationen und Europas schnellster Hochleistungs-Schnellladestation eine der größten Ladeinfrastrukturinstallationen für Elektrofahrzeuge in einem Parkhaus.

Europaweit erster LOHC-Wasserstoffspeicher im Einsatz

Der komplette Fahrstrom wird von einer Photovoltaikanlage auf dem Dach des Parkhauses produziert. Erzeugung und Verbrauch können dabei mit Hilfe eines Lithium-Ionen-Batteriespeichers optimal aufeinander abgestimmt werden.
Mit dem europaweit ersten LOHC-Wasserstoffspeicher im Regelbetrieb kann Wasserstoff molekular in einem Trägeröl gebunden werden. Aufwändige Druckspeicher oder Kühlanlagen für Flüssigwasserstoff können somit entfallen. Mit 2000 kWh Speicherkapazität stellt er im Micro Smart Grid einen Langzeitspeicher für den nicht unmittelbar für das Laden benötigten Strom dar. Der LOHC-Wasserstoffspeicher ist über eine Brennstoffzelle an die Stromversorgung angebunden.
Die einzelnen Komponenten werden über einen innovativen Gleichstromzwischenkreis energetisch angebunden und mittels selbst entwickelter intelligenter Steuerungen überwacht und betrieben. Dank dieser intelligenten Vernetzung können Lastspitzen geglättet und effiziente Ladevorgänge sichergestellt werden.

Experten-Interview

Über wichtige Faktoren einer nachhaltigen Mobilität haben wir mit Dr. Florian Herrmann, Leiter Competence Center Mobility Innovation am Fraunhofer IAO, gesprochen.

1. Herr Dr. Herrmann, das Forschungsfeld Mobilität ist Ihr Metier. Was beinhaltet Mobilität und welche Bedeutung hat sie im Alltag?

Allgemein gesprochen versteht sich Mobilität als Beweglichkeit von Personen und Dingen. Mobilität sorgt für die zuverlässige Beförderung von Menschen und Gütern, ist jedoch auch verantwortlich für die damit verbundenen Emissionen – in Form von Schadstoffen oder Lärm. Berücksichtigt man darüber hinaus die Tatsache, dass unsere Städte immer größer werden und die Mobilitätsangebote mit dieser Entwicklung Schritt halten müssen, ergibt sich ein großer Bedarf nach effizienten und nachhaltigen Konzepten. Wir aus der Forschung fokussieren uns klar auf technische Innovationen im urbanen Raum, die eine zeitgemäße, klimafreundliche und zukunftsorientierte Mobilität ermöglichen. 

2. Die „Morgenstadt“-Initiative der Fraunhofer Gesellschaft betrachtet Mobilität
als einen zentralen Baustein für die lebenswerte Stadt von morgen. Wie sieht Ihre Vision einer zukunftsfähigen Mobilität aus?

Aus unserer Sicht muss Mobilität den Anforderungen und Werten unserer heutigen Gesellschaft gerecht werden. Konkret bedeutet das: Sie soll den von der Bundesregierung gesteckten Klimazielen entsprechen, attraktiv und wirtschaftlich sein sowie von Nutzern und Bewohnern akzeptiert werden. Angesichts des digitalen Wandels muss Mobilität aber auch zeitgemäß sein. Dies bedeutet, dass die technologischen Möglichkeiten ausgeschöpft und in attraktive Lösungsangebote überführt werden müssen. Wir betrachten Mobilität als ein komplexes Gesamtsystem. Daher berücksichtigen wir in unseren Forschungen gleichermaßen ökologische, wirtschaftliche, soziale und technologische Faktoren. 

3. Nachhaltige Entwicklungen wie die Urbanisierung und knapper werdende Rohstoffe stellen die Mobilität vor große Herausforderungen. Welche Auswirkungen hat das auf die Mobilität in Städten?

Es ist ja so, dass die Menschen auch zukünftig mindestens dasselbe Mobilitätsbedürfnis haben werden wie heute. Die Anforderungen an die Mobilität verschärfen sich, sie muss intensiver organisiert und geplant werden.
Ein Beispiel dafür sind die digitalen Werkzeuge wie Smartphones und die damit verbundenen Apps. Sie gewinnen gerade für die individuelle Mobilitätsplanung an Bedeutung, indem sie mobile Buchungen ermöglichen, Echtzeitdaten von öffentlichen Verkehrsmitteln wie Bussen oder Bahnen den Nutzern zugänglich machen und ihnen dadurch einen hohen Mehrwert bieten. Bei Fragen wie „Wie komme ich am schnellsten zur Arbeit?“ oder „Wie komme ich am besten nach Hause?“ ermitteln verschiedene Apps schnell und zuverlässig die bequemsten Verbindungen. Es ist wichtig, dem Nutzer eine Schnittstelle zu bieten und ihm dadurch einen leichten Zugang zu diesen neuen „Hilfsmitteln“ zu verschaffen.

4. Welche veränderten Ansprüche an die Mobilität ergeben sich daraus?

Die Mobilität der Zukunft ist automatisiert, vernetzt, emissionsfrei und elektrifiziert. Das sind durchaus hohe Ansprüche, die zum Teil erst noch erfüllt werden müssen. Mobilitätsangebote müssen in Zukunft viel individueller zugeschnitten sein, vielfältige Nutzungsoptionen über verschiedene Verkehrsmittel hinweg bieten und Kriterien wie Komfort, Flexibilität und Zahlungsbereitschaft seitens der Nutzer erfüllen.
Einen wichtigen Beitrag hierzu leisten die Elektromobilität sowie das automatisierte und vernetzte Fahren. Schon heute sind in vielen Städten immer mehr Elektrofahrzeuge unterwegs. E-Car- und E-Bike-Sharing Modelle entwickeln sich zu attraktiven und preisgünstigen Alternativen im Vergleich zum motorisierten Individualverkehr.Durch die Kombination der Elektromobilität mit der Fahrzeugautomatisierung und -vernetzung sind zudem viele Szenarien denkbar, die in den kommenden Jahren realisiert werden können – etwa die Schaffung von intelligenten Ladeinfrastrukturen, die beispielsweise das automatische Einparken und Aufladen von E-Cars ermöglichen. 

5. Über Smartphone-Apps werden schon heute Verkehrsinformationen in Echtzeit an die Verkehrsteilnehmer vermittelt. Welche Rolle spielt die Verknüpfung von Verkehr und Kommunikation in der Stadt von morgen?

Eine riesengroße Rolle. Sie ist ein wirksamer Hebel, um beispielsweise Stau in der Stadt zu vermeiden und die Parkplatzsuche zur erleichtern. Wir wissen heute, dass bis zu 30 Prozent des Verkehrsaufkommens in Städten auf die Suche nach einem Parkplatz entfallen. Durch die Vernetzung lassen sich hilfreiche Lösungen in diesen Bereichen generieren. Wichtig ist dabei eine lückenlose Funktion dieser Verknüpfung.
Derzeit werden verschiedene Ideen entwickelt, sozusagen einzelne Bausteine, welche zu einer gesteigerten Nutzung intermodaler Angebote führen sollen – gemeint ist die Kombination verschiedener Verkehrsmittel wie etwa PKW, Bus, Straßenbahn und Zug auf einer Route.
Da jede Stadt unterschiedliche Verkehrsanforderungen hat, müssen die Lösungen stets individuell an das jeweilige Stadtsystem angepasst werden – einen sogenannten Masterplan für die Verknüpfung von Verkehr und Kommunikation, der auch auf andere Städte 1:1 übertragbar ist, gibt es derzeit nicht.

6. Die intelligente Verkehrsplanung und -lenkung ist schon heute für viele Städte ein Thema. Wie schätzen Sie den Status-Quo und die weitere Entwicklung in diesen Bereichen ein? 

Bei der Parkplatzsuche und bei der Weitervermittlung von Staumeldungen wird die intelligente Verkehrslenkung schon erfolgreich in die Praxis umgesetzt.
Ein neuer Ansatz in diesem Sektor ist die „Gamification“. Dahinter steckt die Idee, mithilfe von spielerischen Mitteln die Akzeptanz und Nutzung der intelligenten Verkehrsvernetzung voranzutreiben. Konkret wird die Verkehrssteuerung so gestaltet, dass der Nutzer vor dem Losfahren über eine App bzw. Software Informationen zum aktuellen Verkehrsstand auf der individuellen Route abrufen kann.
Darüber hinaus können dem Nutzer Handlungsalternativen vorgeschlagen werden. Die Entscheidungen fließen wiederum in ein Bonus-Malus-System ein. Auf diese Weise kann der Nutzer in Echtzeit aktiv auf die „Verkehrssteuerung“ Einfluss nehmen. Die Informationen darüber, ob Wartezeiten aufgrund von Stau anfallen, eine Alternativstrecke sich besser für den Weg zur Arbeit eignet oder sogar das spätere Losfahren sinnvoller ist stellen hierbei nur eine Auswahl möglicher Optionen dar.

7. Für die Mobilität von Morgen kann die notwendige lichttechnische Infrastruktur
eine wichtige Rolle spielen. Welche Potenziale sehen Sie? 

Das Thema Lichttechnik in urbanen Räumen spielt für die Mobilität in der Tat eine zentrale Rolle. Ein praktischer Nutzen von intelligenten Lichtsteuerungsmechanismen ist beispielsweise das Anzeigen von freien Parkplätzen. Denkbar ist auch eine Ladeinfrastruktur in Kombination mit einer intelligenten Beleuchtung, so dass der Nutzer bei Dunkelheit sofort erkennen kann, an welcher Stelle eine Ladesäule verfügbar ist. Die Beschaffenheit der Lichttechnik und Lichtintensität an der Ladesäule muss entsprechend ausgewählt werden.
Zudem wird durch die fortschreitende Digitalisierung die vorhandene lichttechnische Infrastruktur in Zukunft stärker multifunktional ausgerichtet sein. Lichtmasten werden nicht mehr ausschließlich Licht spenden, sondern können viele zusätzliche Funktionen wie zum Beispiel WLAN, Notruffunktionen und Ladetechnik für E-Bikes und E-Autos bieten. Für Städte und Kommunen eröffnen sich dadurch vielseitige Möglichkeiten, auf die Bedürfnisse der Bürger einzugehen und Rahmenbedingungen für eine gesteigerte Lebensqualität zu schaffen.

8. Welche tragfähigen Lösungen können Städte und Kommunen auf den Weg bringen, um die Mobilität zu optimieren und zugleich einen Beitrag zu mehr Klimaschutz und einer besseren Lebensqualität zu leisten?

Grundsätzlich muss der Bedarf des jeweiligen Stadtsystems kontextspezifisch ermittelt werden, um passgenaue Mobilitätskonzepte zu entwickeln. Dabei ist die Zusammenarbeit verschiedener Stakeholder aus der kommunalen Verwaltung, aus der Politik, der Wissenschaft und der Industrie ausschlaggebend für den Erfolg. Nur durch das Zusammenwirken aller beteiligten Partner können tragfähige und zukunftsorientierte Lösungen entstehen. Die Morgenstadt-Initiative bietet hierfür die geeignete Plattform.
Vielen Dank für das Gespräch, Herr Herrmann.

Weitere Informationen

Weitere Informationen zum Geschäftsfeld „Mobilitäts- und Stadtsystemgestaltung“ am Fraunhofer IAO sowie zum
Projekt Micro Smart Grid erhalten Sie unter:
http://www.muse.iao.fraunhofer.de/
Video zum Fraunhofer IAO Micro Smart Grid:
http://www.3sat.de/mediathek/?mode=play&obj=61612