Wie umweltfreundliches Fahren und künstliche Intelligenz helfen könnten, die Emissionen von Stadtfahrzeugen zu senken

Wer ist nicht schon einmal über mehrere Ampelphasen hinweg an einer roten Ampel festgesessen und in den eintönigen Rhythmus des Stop-and-Go-Verkehrs geraten? Was viele nicht wissen: Diese scheinbar trivialen Unannehmlichkeiten verursachen messbare Umweltkosten. Der unproduktive Leerlauf an Ampelkreuzungen könnte zu unglaublichen 15% Kohlendioxidemissionen des Landverkehrs in den Vereinigten Staaten beitragen. Doch die Zukunft des Autofahrens könnte kurz vor einem großen Fortschritt stehen – einem Fortschritt, der nicht nur unsere kollektive Frustration mindert, sondern auch die Umweltbelastung verringert.

Auf dem Weg in eine grünere Zukunft

Neue Forschungsergebnisse des MIT zeigen, dass ‘umweltbewusstes Fahren’ einen entscheidenden Beitrag zur Reduzierung dieser Emissionen leisten könnte. Dieser Ansatz ermutigt Autofahrer, ihre Fahrgeschwindigkeit anzupassen, um unnötige Stopps und schnelles Beschleunigen zu vermeiden. Mithilfe einer leistungsstarken KI-Technik, die als „Deep Reinforcement Learning“ bekannt ist, haben die Forscher analysiert, wie sich diese Änderung des Fahrverhaltens auf die Verkehrsemissionen in drei großen US-Städten auswirken könnte: Atlanta, San Francisco und Los Angeles.

Die Ergebnisse waren äußerst vielversprechend. Eine vollständige Übernahme von umweltfreundlichen Fahrpraktiken könnte zu einer Verringerung der kreuzungsbedingten CO2-Emissionen um 11% bis 22% führen.₂ Emissionen, ohne den Verkehrsfluss oder die Sicherheit zu beeinträchtigen. Der Silberstreif am Horizont ist, dass die Städte selbst dann, wenn nur 10% der Fahrzeuge diese Techniken anwenden, die Emissionen um bis zur Hälfte des Gesamtpotenzials senken könnten.

Eine faszinierende Erkenntnis dieser Untersuchung war, dass bereits durch die Anpassung der Geschwindigkeitsbegrenzungen an nur 20% Kreuzungen bis zu 70% der gesamten Emissionsminderung erzielt werden könnten. Das bedeutet, dass die Umsetzung von umweltbewusstem Fahren schrittweise erfolgen kann und gleichzeitig unmittelbare Vorteile bietet. Cathy Wu, leitende Autorin der Studie, zeigte sich angesichts dieser Ergebnisse optimistisch. “Fahrzeugbasierte Steuerungsstrategien wie umweltbewusstes Fahren können einen entscheidenden Beitrag zur Eindämmung des Klimawandels leisten”, sagte sie. “Das ist nur die Spitze des Eisbergs.”

Das Wichtigste in Kürze: Eine mehrteilige Studie über vier Jahre

Im Gegensatz zu herkömmlichen Verkehrssteuerungsmaßnahmen, die von einer festen Infrastruktur wie Ampeln und Stoppschildern abhängig sind, macht sich das umweltfreundliche Fahren die Fahrzeugtechnologie zunutze. Denken Sie an Smartphone-Apps, die die optimale Geschwindigkeit vorgeben, oder an intelligente Geschwindigkeitsbefehle für autonome Fahrzeuge, die über Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Technologie übermittelt werden.

Die vier Jahre dauernde Untersuchung sollte die Frage beantworten, ob umweltfreundliches Fahren eingeführt werden sollte, nicht nur wie. In dieser umfassenden Studie wurden 33 Schlüsselfaktoren berücksichtigt, von der Straßenneigung bis zur Signalsteuerung. Die Forscher erstellten digitale Doppelgänger von über 6.000 Kreuzungen und simulierten Verkehrsszenarien in Millionenhöhe anhand von Daten aus verschiedenen Quellen. Datengestütztes Lernen half der KI, energieeffizientes Fahren zu optimieren, indem sie von verschwenderischen Aktionen abhielt, um die Rechenkomplexität zu bewältigen. Zur Verbesserung der Effektivität wurden für jedes Cluster eigene Modelle auf der Grundlage seiner Merkmale erstellt. Während die KI lernte, verbesserte sie die Gesamtleistung.

Die Untersuchung ergab auch, dass die Stadtstruktur eine entscheidende Rolle für die potenzielle Wirksamkeit des umweltfreundlichen Fahrens spielt. Während in dichteren Städten wie San Francisco der Nutzen aufgrund des begrenzten Platzangebots etwas geringer ausfällt, können Städte wie Atlanta mit höheren Geschwindigkeitsbegrenzungen und mehr Platz mehr von Initiativen für umweltfreundliches Fahren profitieren. Eine wichtige Schlussfolgerung der Studie war auch, dass selbst ein Bruchteil der Autos, die umweltfreundlich fahren, andere Autos dazu bewegen kann, es ihnen gleichzutun, was insgesamt zu einer Verringerung der Emissionen führt. Eine echte Win-Win-Situation!

Zusätzliche Vorteile

Umweltbewusstes Fahren scheint ein Segen zu sein, der immer wieder Vorteile bringt. Es senkt nicht nur die CO₂-Emissionen, sondern steigert auch die Kraftstoffeffizienz, spart Energie und verbessert die Luftqualität. Kombiniert man dies mit der Einführung von Elektrofahrzeugen, ergeben sich kumulative Effekte. Eine Simulation ergab, dass die Einführung von umweltbewusstem Fahren in San Francisco die Emissionen um 7% senken könnte; in Verbindung mit der Einführung von Elektrofahrzeugen steigt diese Reduzierung sogar auf 17%. Cathy Wu weist zu Recht darauf hin, dass umweltbewusstes Fahren in der Tat “fast eine kostenlose Maßnahme” ist, die angesichts der Verbreitung von Smartphones und automatisierten Fahrzeugfunktionen für eine schnelle und skalierbare Einführung bereit ist.

Diese bahnbrechende Forschung wurde von Amazon und dem Utah Department of Transportation finanziert. Interessierte Leser finden die Ergebnisse veröffentlicht in Verkehrsforschung Teil C: Aufkommende Technologien oder den Originalartikel unter MIT-Nachrichten.