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Smarte Autobahnen – mehr als Asphalt
27. Mai 2021
Verkehr & Infrastruktur

Smarte Autobahnen – mehr als Asphalt

Ein gewohntes Bild für Autofahrer: Lange, graue Fahrbahnen, wenige Kurven, gesäumt von etwas Wald oder Schallschutzwänden. Autobahnen sehen im Grunde überall ähnlich öde aus. Diese Monotonie in Verbindung mit hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten bergen allerdings auch Risiken für Fahrer.

Die schnelle Verbindung von A nach B ist der klarste Vorteil von Autobahnen. Der ein oder andere berühmte Highway dient hier und da noch als schönes Fotomotiv, aber danach ist die Pro-Liste der Schnellstraßen schnell erschöpft. Mit Smart Roads könnte sich das ändern. Eine smarte Autobahn kann dazu beitragen, das Verkehrsgeschehen sicherer und umweltfreundlicher zu gestalten. Was sich auf den Straßen bereits tut und worauf wir gespannt sein können? Erklären wir im Beitrag.

Was sind smarte Autobahnen und welche Relevanz haben sie?

Smarte Autobahnen zeichnen sich durch die Fähigkeit zu Kommunikation mit den Fahrzeugen und der Umwelt aus. Sie sind nicht nur Fahrbahn für Kraftfahrzeuge aller Art, sondern passen sich darüber hinaus veränderten Bedingungen an.

Durch ein intelligentes Verkehrsmanagement und Verkehrsleitsysteme mit Echtzeitdaten ist es möglich, den Verkehrsfluss besser zu steuern und somit eine Überlastung der Strecke zu verhindern. Dadurch steigt die Verkehrssicherheit und es sinkt die Umweltbelastung durch weniger Stauaufkommen.

Aktuelle Trends und Projekte im Überblick

Noch sind smarte Autobahnen keine Realität, aber es wird geforscht und entwickelt und einige interessante Pilotprojekte gibt es bereits. Welche konkreten Projekte, Trends und Entwicklungen in Arbeit sind, listen wir im Folgenden.

Leuchtende Autobahnen für mehr Sicherheit

Während die Spurbegrenzungen bei Tageslicht gut erkennbar sind, lässt ihre Sichtbarkeit bei Nacht oder starkem Regen oft zu wünschen übrig. Vor allem bei älteren Fahrbahnmarkierungen wird es schnell zum Ratespiel, wo genau sie verläuft.

Leuchtende Fahrbahnstreifen könnten eine Lösung dafür sein, sie werden beispielsweise in einem Pilotprojekt auf einer Autobahn in den Niederlanden eingesetzt. Sie laden sich tagsüber mit Solarenergie auf und leuchten bei Dunkelheit. Sollte der Himmel tagsüber wolkenverhangen sein, kann notwendige Energie an die Fahrbahnstreifen geleitet werden. Allerdings ist das Ziel, möglichst autonom funktionierende Streifen einzusetzen. Diese basieren auf einer besonderen, leuchtenden Chemikalie, was den Wartungsaufwand zusätzlich verringert.

Neben den genannten Leuchtstreifen gibt es auch weitere Ansätze für eine bessere Sichtbarkeit der Fahrbahnbegrenzungen. Beispielsweise ist eine Idee, Lichter in den Leitplanken zu verbauen, die über Sensoren automatisch eingeschaltet werden, sobald sich ein Fahrzeug nähert.

Ständige Kommunikation zwischen Fahrzeug und Straße

Deutsche Autobahnen gelten als vergleichsweise sicher. Die meisten tödlichen Unfälle gab es in den letzten Jahren auf Landstraßen. Durch hohe Geschwindigkeiten, dichten Verkehr oder missachteten Mindestabstand bergen aber auch Autobahnen Risiken für Unfälle – auch ohne Personenschaden. Dieses Risiko lässt sich durch intensive Kommunikation zwischen Fahrzeugen smarten Autobahnen deutlich verringern.

Für Lkws gibt es bereits Konvoi-Konzepte, welche eine Kommunikation zwischen hintereinanderfahrenden Fahrzeugen vorsieht. Das anführende Fahrzeug gibt wichtige Daten an die hinteren Lkws – zum Beispiel Beschleunigungswerte. Im Falle einer Notbremsung erlaubt das größere Zeitfenster für die Reaktion der Fahrer oder eines Notbremsassistenten.

Bisherige Konzepte setzen dabei auf eine drahtlose Verbindung zwischen einzelnen Fahrzeugen. Wäre nun auch die Fahrbahn selbst eingebunden, könnte diese als Verteiler für Informationen dienen und Fahrzeuge mit einbeziehen, die nicht mit einem passenden Kommunikationsmodul ausgestattet sind.

Fahren drei Fahrzeuge hintereinander, von denen nur das erste und das dritte Fahrzeug ein Kommunikationsmodul besitzen, könnte im Falle einer Vollbremsung des ersten Fahrzeugs das dritte Auto ebenfalls eine Bremsung durchführen und somit eine Massenkarambolage verhindern. Ohne diese digitale Verbindung hätte das dritte Fahrzeug trotz eventuell vorhandener Fahrerassistenzsysteme nicht auf die Bremsung des ersten Fahrzeugs reagieren können, da das zweite Fahrzeug die Sicht behindern würde.

Erste Projekte wie beispielsweise auf der E313 in Antwerpen setzen hierfür auf drei verschiedene drahtlose Übertragungsmöglichkeiten, davon eine WiFi- und zwei 4G-Lösungen. Mit Signalübertragungsverzögerungen zwischen 15 und 50 Millisekunden sind alle drei Lösungen deutlich schneller als die menschliche Reaktionszeit. Mit der Einführung des 4G-Nachfolgers 5G könnten Schnelligkeit und Zuverlässigkeit der Verbindungen weiter steigen.

Verkehrsleitsystem mit Echtzeitdaten sollen den Verkehr flüssiger machen und Staus vorbeugen. (Bild: iStock)

Eine Autobahn als Solarkraftwerk

Der gesundheitsschädliche Smog über dicht besiedelten Stadtgebieten in China ist ein großes Problem für Mensch und Umwelt des Landes. China versucht mit neuesten technologischen Ansätzen dagegen vorzugehen.

Eine vielversprechende Idee verwandelt eine herkömmliche Autobahn in ein effizientes Solarkraftwerk. Hierzu werden Photovoltaikpanels unter der Fahrbahnoberfläche platziert und an das vorhandene Stromnetz angeschlossen. Damit die empfindlichen Solarzellen nicht durch die physische Belastung der Fahrzeuge beschädigt werden, kommt ein innovativer transparenter Zement als Fahrbahnbelag zum Einsatz. Somit kann zum Beispiel die Fahrbahnbeleuchtung direkt mit Strom aus der Fahrbahn selbst gespeist werden.

In der chinesischen Industriestadt Jinan wurde eine Teststrecke mit einer Länge von einem Kilometer gebaut, die sämtliche Straßenlaternen entlang dieses Abschnitts und darüber hinaus 800 Haushalte mit Strom versorgt. Dieses Projekt wird energisch vorangetrieben, bis in das Jahr 2022 ist der Ausbau der Strecke auf 161 Kilometer geplant. Eine Hochrechnung der Leistungsfähigkeit der Teststrecke besagt, dass, neben der Straßenbeleuchtung knapp 130.000 Haushalte mit grünem Strom versorgt werden könnten.

Elektroautos während der Fahrt laden?

Geforscht wird auch an Konzepten, die kabelloses Laden von Elektroautos während der Fahrt ermöglichen. Die Vision: induktives Laden auf einer speziellen Fahrspur. Hierzu arbeiten Infrastrukturexperten eng mit Automobilherstellern wie Citroën und Renault sowie mit Zulieferern wie Qualcomm zusammen. Auf lange Sicht könnten dann kleinere Batterien verbaut werden – wird das Fahrzeug während der Fahrt geladen, erhöht sich die Reichweite automatisch.

Im ersten Schritt könnte die Entwicklung von Parkplätzen mit induktiver Ladefunktion weitergebracht werden, die an Raststätten eingesetzt werden könnten. Für den Plug-in-Hybriden des BMW 530 hatte BMW 2018 bereits das BMW Groundpad entwickelt, dass eine kabellose Ladung via elektromagnetischer Induktion erlaubte. Eine serienmäßige Produktion von Elektroautos, die induktive Ladung unterstützen wird noch einige Jahre dauern – wahrscheinlicher ist, dass die Technik zuerst bei Taxis, Bussen oder Lkws zum Einsatz kommen wird.

Das Groundpad ermöglichte das kabellose Laden für den BMW 530e – eine Technologie, die auch für smarte Autobahnen erforscht wird. (Bild: BMW)

In der Nähe von Paris gibt es bereits eine Teststrecke von Qualcomm, auf der induktives Laden möglich ist. Fahren kompatible Elektroautos dort mit maximal 100 km/h über das Ladesystem, können sie mit bis zu 20 Kilowatt versorgt werden. Damit das breit und serienmäßig klappen könnte, braucht es aber auch eine Standardisierung der Ladesysteme.

Wie werden sich smarte Autobahnen entwickeln?

Die Digitalisierung ist unbestreitbar – für zahlreiche Industriezweige. Die Automobilindustrie ist gezwungen, sich ständig weiterzuentwickeln und gleiches gilt für passende Infrastruktur und Verkehrskonzepte. Über kurz oder lang müssen also auch Autobahnen erneuert und angepasst werden.

Vor allem für das autonome Fahren werden smarte Autobahnen in der Zukunft unerlässlich sein. Sobald sich Fahrzeuge autonom im Straßenverkehr bewegen, den Verkehrsfluss regeln und es keinen Fahrer, sondern nur noch Passagiere gibt, stellen smarte Autobahnen die Grundlage für einen sicheren Verkehr dar.

Hierzu müssen die Fahrzeuge nicht nur untereinander, sondern auch mit ihrer Umgebung kommunizieren können. Nur durch intelligente Verkehrsleitsysteme, die sich dem aktuellen Verkehrsgeschehen oder auch Witterungsbedingungen anpassen können, ist eine sichere, effiziente und umweltfreundliche Mobilität möglich.

Jedoch bezieht sich „smart“ bei weitem nicht nur auf Digitalisierung und Vernetzung, sondern auch auf andere Parameter. Analog zu Smart Homes, die nicht nur auf digitale Lösungen ausgerichtet sind, sondern auch auf Lage, Ausrichtung des Hauses, Raumgestaltung und vieles mehr, zeichnen sich Smart Roads durch Aspekte wie einen durchdachten Verlauf und nahtlose Integration in die Umgebung aus. Auch beim Thema Entwässerung bzw. Wasserspeicherung können moderne Straßen durch innovative Beläge und Fahrbahnstrukturen erheblich zur Nachhaltigkeit beitragen.

Wie clever sind smarte Autobahnen?

In den letzten Jahren wurde alles smart: Smartphone, Smart Homes, smarte Autos – smarte Autobahnen sind also nur folgerichtig. Die Automobilbranche forscht starkt in Richtung autonomes Fahren, doch die Fahrzeuge sind nur ein Teil der Gleichung und können den Wandel nicht allein stemmen.

Die Infrastruktur muss für die automatisierte Mobilität der Zukunft kompatibel sein. Die ersten Pilotprojekte wurden bereits gestartet und zeigen, dass Autobahnen mehr sein können als Schnellstraßen mit mehrspuriger Asphaltdecke.

Es gilt aber auch: Selbst wenn alles um uns herum smart wird, den eigenen Verstand können wir nicht abschalten. Trotz modernster Technik und zahlreicher Assistenzsystem: ohne den Menschen geht es beim Fahren (noch) nicht. Blinder Verlass auf die Technik ist nicht möglich, menschliche Wachsamkeit im Straßenverkehr weiterhin das höchste Gebot.

Titelbild: iStock

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