Autonomes Fahren als Schlüsselelement klimafreundlicher Mobilität

Studien* zeigen, dass autonome und gleichzeitig elektrifizierte Fahrzeuge die CO2-Emissionen im Straßenverkehr deutlich senken können. Besonders im Güterverkehr ermöglichen automatisierte Fahrfunktionen spürbare Treibstoffeinsparungen, während im Personenverkehr vernetzte, optimierte Fahrprofile den Energieverbrauch kontinuierlich reduzieren. Noch größer wird das Potenzial, wenn autonome Fahrzeuge in geteilten Flotten betrieben werden. Damit eröffnet autonomes Fahren die Chance auf ein effizienteres, saubereres und nachhaltigeres Mobilitätssystem.

Damit Fahrzeuge ohne menschlichen Eingriff sicher und zuverlässig navigieren können, benötigen sie ein exaktes, kontinuierliches Bild ihrer Umgebung. Neben Kamera- und Radarsystemen hat sich LiDAR (Light Detection and Ranging) als Schlüsseltechnologie etabliert. Die Technologie liefert hochpräzise dreidimensionale Daten und spielt damit eine entscheidende Rolle für die Entwicklung einer nachhaltigen Mobilität.

LiDAR-Systeme arbeiten mit Lichtimpulsen, die in hoher Frequenz ausgesendet und von Objekten reflektiert sowie vom Sensor erfasst werden. Aus der Laufzeit des Lichts errechnet das System die Entfernung zu jedem einzelnen Punkt der Umgebung und erstellt so eine dreidimensionale Punktwolke. Diese Form der Umfelderfassung ist unabhängig von Tageslicht und Witterung und liefert eine sehr hohe Auflösung, die Radar- oder Kamerasysteme allein nicht erreichen. Besonders in komplexen urbanen Verkehrssituationen, in denen viele bewegliche Objekte gleichzeitig erkannt werden müssen, ist diese Genauigkeit ein entscheidender Sicherheitsfaktor.

Für autonom fahrende Fahrzeuge ist die präzise Umfelderfassung keine Zusatzfunktion, sondern die Grundlage ihres gesamten Funktionsprinzips. Nur wenn die Fahrzeuge jederzeit zuverlässig erkennen, was in ihrer Umgebung geschieht, können sie sicher und effizient agieren. LiDAR ermöglicht eine hochauflösende Erfassung von Hindernissen, Fahrspuren, Verkehrsschildern und anderen Verkehrsteilnehmern – selbst bei Dunkelheit, Nebel oder Regen. Durch die Kombination mit Kameras und Radar entsteht ein redundantes System, das Fehler einzelner Sensoren ausgleichen kann und dadurch die Sicherheit erhöht.

LiDAR-Technologie trägt auf mehreren Ebenen zur Nachhaltigkeit bei. Auf der betrieblichen Ebene ermöglicht sie ein vorausschauendes und gleichmäßigeres Fahren. Fahrzeuge können Beschleunigungs- und Bremsvorgänge besser steuern und sich dynamisch an den Verkehr anpassen. Untersuchungen zeigen, Auto- und Lkw-Steueralgorithmen (eco-driving, eco-routing, vorausschauende Geschwindigkeitssteuerung) den Energieverbrauch um bis zu einem Fünftel senken können**. Autonome Steuerung macht diese Effekte zuverlässig und dauerhaft verfügbar. Auch Staus lassen sich so vermeiden, was zum Energieverbrauch auch die Emissionen senkt.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Veränderung der Mobilitätsstruktur selbst. Autonome Fahrzeuge, die auf LiDAR-Technologie basieren, machen geteilte Mobilitätskonzepte wirtschaftlicher und praktikabler. Wenn Fahrzeuge effizienter ausgelastet werden, sinkt die Gesamtzahl der benötigten Fahrzeuge. Das bedeutet weniger Ressourcenverbrauch bei Herstellung, Wartung und Entsorgung. Auch der Flächenverbrauch in Städten wird reduziert, da weniger Parkraum benötigt wird. Darüber hinaus können die gewonnenen Umgebungsdaten in übergeordnete Verkehrssteuerungssysteme einfließen. Städte könnten so Verkehrsströme effizienter lenken und Energieverbrauch, Lärm- und Schadstoffemissionen verringern. Die Technologie ermöglicht also nicht nur effizientere Fahrzeuge, sondern auch effizientere Infrastrukturen.

Der Einsatz von LiDAR-Systemen ist international klar geregelt. Normen und Richtlinien der International Organization for Standardization (ISO) und der United Nations Economic Commission for Europe (UNECE) legen Sicherheitsanforderungen, funktionale Standards und Umweltschutzkriterien fest. Dazu zählen Vorgaben zur elektromagnetischen Verträglichkeit, zur Robustheit gegen Witterungseinflüsse und zur Cybersicherheit.

Auch Datenschutz spielt eine zunehmende Rolle. Da LiDAR-Systeme kontinuierlich Umgebungsdaten erfassen, müssen sie so gestaltet sein, dass keine personenbezogenen Daten entstehen oder gespeichert werden. Regulatorische Leitplanken sichern damit nicht nur die technische Zuverlässigkeit, sondern auch die gesellschaftliche Akzeptanz.

Weltweit arbeiten führende Technologieunternehmen an der Weiterentwicklung dieser Systeme. ams OSRAM gehört zu den führenden Anbietern optischer Sensorik und Lasertechnologie und liefert zentrale Komponenten für LiDAR-Systeme. Die sogenannten EEL-Laser (Edge Emitting Laser) zeichnen sich durch hohe Effizienz, Temperaturstabilität und Langlebigkeit aus. Sie ermöglichen es, große Reichweiten bei gleichzeitig geringem Energieverbrauch zu realisieren. Ergänzt werden diese Laser durch hochempfindliche Photodetektoren, die reflektiertes Licht präzise erfassen und so eine stabile Messung auch unter schwierigen Wetterbedingungen gewährleisten.

Diese technische Effizienz wirkt sich unmittelbar auf die ökologische Bilanz aus. Je weniger Energie ein Sensorsystem benötigt und je länger es hält, desto geringer ist der Ressourcenverbrauch über den gesamten Lebenszyklus. Insbesondere Elektrofahrzeuge profitieren davon, wenn Sensorik und Datenverarbeitung ressourcenschonend arbeiten. Jedes Watt, das eingespart wird, erhöht die Reichweite des Fahrzeugs und verbessert damit seine Klimabilanz. Langlebige und energieeffiziente LiDAR-Komponenten reduzieren nicht nur die Betriebskosten, sondern leisten einen aktiven Beitrag zur Nachhaltigkeit moderner Fahrzeugarchitekturen.

Die Entwicklung der LiDAR-Technologie geht in Richtung noch höherer Energieeffizienz und besserer Integrationsfähigkeit. Diese technologischen Fortschritte eröffnen neue Anwendungsfelder. LiDAR könnte außer in PKW auch in öffentlichen Verkehrsmitteln, städtischen Logistiksystemen und vernetzten Infrastrukturen eine zentrale Rolle spielen. Gemeinsam mit künstlicher Intelligenz, intelligenten Verkehrsnetzen und elektrischen Antrieben entsteht so ein ganzheitlicher Ansatz für klimafreundliche Mobilität.

LiDAR ist weit mehr als nur eine technische Komponente autonomer Fahrzeuge. Die Technologie steht für eine präzise, zuverlässige und ressourcenschonende Mobilität. Sie verbessert nicht nur die Sicherheit, sondern ermöglicht ein effizienteres Fahren, eine bessere Auslastung von Fahrzeugflotten und eine nachhaltigere Verkehrsplanung.

„LiDAR reduziert Emissionen, spart Energie und ermöglicht neue Mobilitätsmodelle, die weniger Ressourcen verbrauchen. Damit wird die Technologie zu einem zentralen Baustein der Dekarbonisierung des Verkehrssektors. Mit effizienten Laser- und Sensorkomponenten können wir dazu beitragen, die ökologische Bilanz dieser Systeme weiter zu verbessern", erklärt Tobias Hofmeier von OSRAM. „Wer in LiDAR investiert, investiert in mehr als technische Innovation. Er investiert in die Infrastruktur einer klimafreundlichen Zukunft."

Weitere Informationen zu diesem Thema gibt es auch unter: https://ams-osram.com/de/

Quellen/Studien: 

*https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S136192092200298X;
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1155/2020/2604012;
https://www.researchgate.net/publication/308760338_A_review_of_vehicle_fuel_consumption_models_to_evaluate_eco-driving_and_eco-routing

**https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405844023107948