New Mobility

Smart Roads für die Mobilität von morgen 

Die Digitalisierung unserer Städte schreitet voran. Um den Verkehr in und zu diesen ebenfalls smart zu gestalten, benötigen wir „intelligente“ Straßen“. Aber was heißt das? Welche zusätzlichen Funktionen brauchen Straßen, wenn wir zukünftig mit selbstfahrenden, vernetzten Autos unterwegs sind? Welche digitalen Möglichkeiten ersetzen bisherige Konzepte? Eines ist jedenfalls gewiss: Die Entwicklung unserer Verkehrsmittel geht langfristig nur zusammen mit Veränderungen unserer Verkehrswege. Wir wagen einen Blick die Zukunft der Straße.

Das Konzept Straße neu denken

Bis wir auf unseren Straßen insgesamt nachhaltig angetrieben und autonom werden fahren können – oder besser gesagt gefahren werden –, dürfte es noch ein wenig dauern. Die Infrastruktur unserer Verkehrswege schon jetzt darauf vorzubereiten, ist dabei sicherlich ein entscheidender Faktor. So genannte Smart Roads versprechen, schon bevor der komplette Mobilitäts-Shift vollzogen ist, eine Reihe von Vorteilen. Tatsächlich gibt es weltweit seit einigen Jahren die ersten Testläufe und viele Ideen hierzu.

Unfälle vermeiden und Leben retten

So startete bereits 2018 im US-Bundesstaat Colorado ein erstes Pilotprojekt mit einem smarten Straßenbelag. Ziel war es, auf einem begrenzten Straßenabschnitt herauszufinden, welche positiven Effekte eine „datensammelnde Straße“ bei der Unfallprävention haben kann.

Durch die im Belag verbauten modularen Platten mit Sensoren und Glasfaser- sowie Funktechnologie wird die Fahrbahn in die Lage versetzt, die auf ihr fahrenden Autos zu „erfühlen“ und die auf diese Weise ermittelten Daten auf einem Dashboard zusammenzuführen. Sie teilen mit, ob ein Auto von der Fahrbahn abgekommen oder bei Großwetterlagen die Straße noch befahrbar ist. Automatisiert können dann Reaktionen erfolgen, wie etwa das Absetzen eines Notrufes oder die Verbreitung einer Warnmeldung.

Doch auch der andere Weg ist denkbar: Intelligente Straßen könnten beispielsweise unbefahrbare Straßenabschnitte oder Gefahrenstellen direkt an die autonom fahrenden Fahrzeuge übermitteln, damit diese ihre Fahrweise entsprechend anpassen.

Solche Warnfunktionen mithilfe smarter Technik würden perspektivisch dabei helfen, unvorhersehbare Gefahren rechtzeitig zu erkennen, um Unfälle schon im Vorfeld auszuschließen. Diesen Vorteil sieht man in Colorado insbesondere mit Blick auf die häufig durch den Lkw-Verkehr verursachten Kollisionen. Geplant ist deshalb, viele Kilometer Autobahn im Bundesstaat im kommenden Jahrzehnt mit einer Technologie auszustatten, die es erlaubt, dass Informationen von den Fahrzeugen gesendet werden und umgekehrt die Technik auch wichtige Informationen an die Fahrzeuge liefert. Beides wird dabei helfen, dass die Sicherheit bei den Fahrten zunimmt und zugleich Transportwege effektiver gesteuert werden. Die Grundlage hierfür bilden sogenannte V2X-Kommunikationssysteme: Sie sorgen dafür, dass Fahrzeuge Informationen sowohl mit smarten Straßen als auch mit intelligenten Ampeln oder Straßenmasten austauschen.


Verkehrsflüsse analysieren und optimieren

Ein anderes erst kürzlich gestartetes Pilotprojekt legt seinen Schwerpunkt auf die intelligente Verkehrsführung: In der US-amerikanischen Stadt Lenexa (Kansas) wird geprüft, inwieweit ein intelligenter Straßenbelag zur Stauvermeidung und Lastverteilung genutzt werden kann. Die damit verbundene Vision ist groß: Die Stadt soll hierdurch langfristig und ganzheitlich eine vernetzte Infrastruktur erhalten, die effektiv und leistungsfähig funktioniert und so Ressourcen schont und die Kosten der kommunalen Verkehrssteuerung insgesamt reduziert.

Die Grundlage bildet auch hier ein mit Sensoren und Netzwerkgeräten ausgestatteter Straßenbelag, über den Informationen übertragen werden. Die Paneele sind so konstruiert, dass sie automatisch immer die jeweiligen Updates erhalten – also ähnlich wie wir das von unseren Smartphones kennen. Wenn es gelingt, durch smarte Straßen den fließenden Verkehr effizient zu leiten, gehören Staus in der Rush Hour vielleicht künftig der Vergangenheit an.

Wasser sammeln und aufbereiten

Und in Deutschland? Auch hier ist das Thema smarte Straße in verschiedenen Denkmodellen vertreten. Unter anderem mit einem besonders erwähnenswerten Ansatz. In einem vom Bundesministerium für Forschung und Bildung geförderten Projekt wird im Zusammenschluss zwischen Wissenschaft, Industrie und Kommunen an nachhaltigen und klimafreundlichen Konzepten für die Stadt- und Verkehrsentwicklung geforscht. Das Fraunhofer IGB unterstützt darin in Sachen urbanes Wassermanagement.

Bei der „Straße von Morgen“ sollen durch das Verbauen von neuartigen Sensoren und intelligenter Informationstechnologie ressourceneffiziente Fahrbahnen errichtet werden. Statt schnöder Asphaltpisten, die verhindern, dass Regenwasser ins Erdreich gelangen kann, würden die neuen Straßen Möglichkeiten eröffnen, Oberflächenwasser aufzunehmen bzw. zu transportieren, zu speichern und sogar aufzubereiten. Die Ressource Wasser ließe sich laut dem Fraunhofer-Institut für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik auf diese Weise effizienter und somit auch nachhaltiger als bisher nutzen.

Damit wäre es möglich, Straßen künftig als lebendige Adern im Ökosystem zu nutzen, anstatt mit ihnen Ökosysteme brutal zu zerschneiden. Ein schöner Gedanke.

Energie gewinnen und drahtlos weiterleiten

Apropos Ressourcen und Nachhaltigkeit: Warum nicht die Tausende Kilometer Straße, die uns zur Verfügung stehen, gleich nutzbar machen, um E-betriebene Fahrzeuge während der Fahrt zu laden? Auch zu dieser Idee sind bereits erste Feldversuche am Start. Induktives Aufladen für E-Fahrzeuge mittels eingebauter Module auf den Straßen wäre umso interessanter, wenn die weitergegebene Energie dann auch von der Straße selbst gewonnen wird.

Auch das – wenig überraschend – eine Erkenntnis, die ebenfalls schon in der Erprobung ist. In den Niederlanden etwa werden seit 2021 Photovoltaik-Straßen getestet. Aussagekräftige Ergebnisse, ob und inwieweit dies langfristig im Großen umsetzsetzbar und effizient ist, stehen noch aus. 

Ökosystem Smart Road

Insgesamt gibt es also eine Reihe von Ideen, in welcher Form und zu welchem Zweck man Straßen intelligent nutzen könnte. Ob sich das eine oder andere System durchsetzt, wird sich zeigen. Denn alle Erfolg versprechenden Idee müssen erst einmal den Praxistest in Durchführbarkeit und Finanzierung bestehen. Das kann dauern. Und das ist auch richtig so. Vor nicht einmal zehn Jahren wurden erste mit Solarpaneelen ausgestattete Straßen als DIE Lösung gegen die Energiekrise beschworen. Inzwischen sind sich viele Experten einig, dass diese Idee zur Gewinnung, Speicherung und Versorgung von Energie als gescheitert gelten darf. Zu anfällig, zu teuer. Und dennoch: Neuartige Solarpaneele könnten zu neuen Ergebnissen führen, wie das weiter oben genannte Projekt aus den Niederlanden zeigt.

Noch befinden wir uns – so scheint es – in der Phase von „trial and error“. Es gibt unzählige Pilotprojekte, allein in den vergangenen fünf Jahren. Nur selten sind sie mit nachhaltigen Erfolgsmeldungen verbunden. 

Das muss nicht verwundern, denn so grundlegende Infrastruktur wie das Straßennetz lässt sich nicht von jetzt auf gleich umbauen und neu nutzbar machen. Darüber hinaus braucht jedes Test-Projekt eine gewisse Größe und Komplexität, um echte Erkenntnisse hervorzubringen und den Praxisanforderungen so immer näher zu kommen.

Ein Vorzeigeprojekt in diesem Sinne innerhalb Europas könnte der Ausbau einer 400 Kilometer umfassenden Strecke der italienischen Autostrada del Mediterraneo zu einer Smart Road werden. Ebenfalls vielversprechend klingt ein in den USA gestartetes Pionierprojekt, bei dem mithilfe neuer Technologien ein ganzes Verkehrswege-Ökosystem entstehen soll: The Ray Highway vereint schon heute acht elementare Ideen für smarte Straßen. Und genau so muss das Thema wahrscheinlich angegangen werden, um zu tragenden Befunden zu gelangen: in einer gemeinsamen Kraftanstrengung vieler Beteiligten ein ganzheitliches System erschaffen, dass Hinweise auf die besten Optionen erlaubt.

Eine Herausforderung bei dem komplexen Thema intelligente Straßen ist allerdings, dass viele Ideen im Raum stehen, die nicht recht ineinandergreifen, bevor die Zukunft schon wieder einen Schritt weiter ist. Weil beispielsweise das fliegende Auto Realität wird. Technologien entwickeln sich zunehmend rasanter. Kleine Visionen von heute können schon morgen in Vergessenheit geraten. Oder zum Standard generieren. Wer hätte vor 50 Jahren schon ernsthaft daran geglaubt, dass wir heute mithilfe eines einzigen kleinen Geräts namens Smartphone unser komplettes Leben organisieren würden. 

Text: Alexa Brandt