Intelligente Software als Schlüssel zu erfolgreicher E-Mobilität

Neben der Energiewende spielt zukünftig insbesondere die Verkehrswende eine zentrale Rolle, wenn es um die Reduktion klimaschädlicher Emissionen geht. Dabei sind sich Zukunftsforscher und Politiker in einem Punkt einig: Die Mobilität der Zukunft wird elektrisch sein.

Pioniere wie Tesla haben das Thema E-Mobilität inzwischen positiv in den Vordergrund gerückt und in vielen Ländern wurden öffentliche Förderprogramme aufgelegt. Dennoch zeigt sich anhand aktueller Zulassungszahlen, dass die Elektromobilität in Deutschland immer noch ein Nischenthema ist.

Die Gründe hierfür sind vielfältig. Private PKW-Nutzer führen neben geringen Reichweiten vor allem die vergleichsweise hohen Anschaffungskosten und das Fehlen einer flächendeckenden Ladeinfrastruktur an. Dem zügigen Ausbau der Ladeinfrastruktur stehen wiederum die hohen Kosten bei geringen Nutzerzahlen entgegen – ein klassisches Henne-Ei-Problem. Hinzu kommen die Beschränkungen der Strom-Verteilnetze, die nicht für den Aufbau der Ladeinfrastruktur konzipiert wurden.

Für die Überwindung der Henne-Ei-Problematik und der anfänglichen Kostennachteile kommt es auf geeignete Konzepte für den Aufbau der Infrastruktur und den richtigen Einsatz von Digitalisierung und Künstlicher Intelligenz an.

Smarte Stromnetze als Basis der Elektromobilität

Das beginnt schon beim Ausbau der Ortsnetze zu intelligenten Stromnetzen, den sogenannten Smart Grids. Ein Beispiel dieser kostengünstigen Technologien ist der von innogy und PSI entwickelte Smart Operator. Mit diesem lassen sich Ortsnetze durch einen selbstlernenden Algorithmus so steuern, dass Stromverbrauch und Erzeugung lokal bestmöglich in Einklang gebracht werden.

Das intelligente Stromnetz ist Realität: das Pilotprojekt Smart Operator. Quelle: Lechwerke AG

Neben Ladesäulen koordiniert der Smart Operator hierfür die erneuerbare Energieerzeugung, Speichertechnologien sowie  zahlreiche weitere Netzelemente. So können netzschädliche Lastspitzen vermieden werden, die etwa durch gleichzeitiges Schnellladen vieler Fahrzeuge entstehen können. Auf diese Weise kann die vorhandene Netzkapazität optimal für die E-Mobilität genutzt werden, während gleichzeitig zuverlässige Daten für die Planung des Netzausbaus generiert werden.

Ladeinfrastruktur für große Fahrzeugflotten

Eine wirtschaftliche Möglichkeit zur Beschleunigung des Ausbaus der Ladeinfrastruktur besteht darin, sich zunächst auf Betreiber großer Fahrzeugflotten zu konzentrieren. Logistikdienstleister oder kommunale Verkehrsbetriebe verfügen über eigene Betriebshöfe und sind daher nicht auf öffentliche Ladesäulen angewiesen. Stattdessen können sie ihr bestehendes Betriebshofmanagementsystem um Lademanagement für Elektrobusse oder elektrische Lieferfahrzeuge erweitern.

Durch die Nutzung Künstlicher Intelligenz und erweiterter Fuzzylogik werden alle Abläufe im Betriebshof optimiert – von der Platzierung der Fahrzeuge über die Reinigung und Wartung bis zum optimalen Lademanagement. Dabei wird jederzeit die über das Ortsnetz bezogene maximale Anschlussleistung berücksichtigt.

Industrie 4.0 für bezahlbare E-Fahrzeuge

Aber nicht nur bei der Energie- und Ladeinfrastruktur kann Software einen Beitrag zum Durchbruch der E-Mobilität leisten. Auch bei der Herstellung der Elektrofahrzeuge, die zunächst in vergleichsweise kleinen Stückzahlen produziert werden, lassen sich die Kosten auf das Niveau bekannter Volumenmodelle großer Hersteller senken.

Umgesetzt wird dies mit Hilfe agiler Entwicklungsmethoden sowie dem Einsatz moderner, softwaregestützter Produktionskonzepte. So ermöglicht beispielsweise eine mittels Fuzzylogik optimierte Industrie-4.0-Schwarmfertigung mit flexiblen Ressourcen gegenüber einer klassischen Linienfertigung Produktivitätsgewinne von bis zu 20 Prozent. Somit werden Elektrofahrzeuge auch für normale PKW-Nutzer bezahlbar und sprechen gleichzeitig einen größeren potenziellen Kundenkreis an.

Prof. Günther Schuh erzählt die e.GO Story. Ein Film voller Entwicklergeist und Visionen. e.GO – Alles anders! Quelle: e.GO Mobile AG

Erste Beispiele für den Erfolg innovativer Konzepte in der Fahrzeugentwicklung und für den Einsatz moderner Software und zukunftsweisender Produktionsmethoden sind die seit 2014 zur Deutschen Post DHL gehörende StreetScooter GmbH und die e.GO Mobile AG. Natürlich spielt auch die Weiterentwicklung der Batterietechnik eine entscheidende Rolle für diese und zukünftige Fahrzeugkonzepte. Aber auch hier spricht der langfristige Trend für einen Erfolg der E-Mobilität.

Vorausschauende Verkehrssteuerung für saubere Mobilität

Sollte es gelingen, wie in optimistischen Studien vorausgesagt, bis 2040 insgesamt 20 Millionen E-Autos auf die deutschen Straßen zu bringen, sind Software und Künstliche Intelligenz ein weiteres Mal gefragt. Um den emissionsfreien Verkehrsfluss des 21. Jahrhunderts zu gewährleisten, wird es auf Technologien wie autonomes Fahren, proaktive Verkehrsflussoptimierung sowie deren Kombination ankommen.

Preisträger "Deutscher Mobilitätspreis": Multikriterielle Entscheidungsunterstützung für das Verkehrsmanagement. Quelle: PSI Mines&Roads GmbH