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Elektromobilität

Selbstfahrende Autos: Studie zeigt erhöhten Stromverbrauch

von Carola Franzke

Selbstfahrende Autos sollen auch den Verbrauch optimieren. Eine Studie zeigt: Die dafür nötige Elektronik hebt den Vorteil teilweise wieder auf.

Nahaufnahme auf das Cockpit eines Elektroautos, in dem der Ladestand der Batterie zu sehen ist
Voll unter Strom: Selbstfahrende Autos benötigen zusätzliche Energie für ihre Systeme. Bei autonomen Elektroautos ist die Bilanz aber besser als bei autonomen Autos mit Verbrennungsmotor. Foto: CC0: Pixabay/ssarwas0

Das erfahren Sie gleich:

  • Warum der Energieverbrauch in selbstfahrenden Autos höher ist als bisher angenommen
  • Welchen Unterschied es macht, ob das autonome Auto ein Elektroauto ist oder einen Verbrennungsmotor hat
  • Was die fünf Hauptverursacher für den höheren Stromverbrauch sind

Lidar & Co.: Viele Sensoren, viel Sicherheit

Ein leises, verbrauchsarmes Auto, das auf einer optimalen Route staufrei von A nach B fährt, während der Insasse Zeitung liest - so oder ähnlich sieht für die meisten Menschen der Traum von selbstfahrenden Autos aus.

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Selbstfahrende Autos haben so viel Elektronik mit hohem Stromverbrauch an Bord, dass die Vorteile des optimierten Fahrens teilweise wieder aufgehoben sind.

In dem Gedanken verbergen sich aber zwei Fehler: "Zeitung“ und "verbrauchsarm". Erstens: Die Zeitung wäre vermutlich durch ein Tablet oder einen Bildschirm ersetzt. Und damit verschärft sich das eigentliche Problem. Denn zweitens ergibt eine Studie der Universität Michigan: Selbstfahrende Autos haben so viel Elektronik mit hohem Stromverbrauch an Bord, dass die Vorteile des optimierten Fahrens teilweise wieder aufgehoben sind.

Selbstfahrende Autos sollen mit der vielen Technik an Bord den Straßenverkehr sicherer machen: Kameras und Sensoren wie Lidar oder Radar haben ihre „Augen“ sozusagen überall. Die Elektronik kann viel schneller auf Hindernisse reagieren als der Mensch. Fahrassistenzsysteme, die den Abstand zum Vordermann regeln und rechtzeitig auf die Bremse einwirken, zeigen schon jetzt, wie es zukünftig im Straßenverkehr aussehen könnte.

Autonome Elektroautos etwas effizienter

Das gute Gefühl von mehr Sicherheit hat allerdings Nachteile, wie sich in einer aktuellen Studie der Universität von Michigan zeigt: Greg Keoleian, Spezialist für Nachhaltigkeit, hat verschiedene Modellbetrachtungen durchgespielt und Berechnungen von autonomen System bei verschiedenen Antriebsarten – Benzinmotor, Gasantrieb und Elektroantrieb – angestellt.

Je nach Modell und Autonomiegrad zeigten sich gesteigerte Verbräuche von 2,8 bis 4 Prozent bei gängigen autonomen Systemen wie etwa im Tesla Model S. Die autonomen Minivans des Google-Schwesterunternehmens Waymo kommen auf etwa 5 Prozent Mehrverbrauch – vor allem wegen des höheren Luftwiderstands, den der Buckel mit den Sensoren auf dem Dach verursacht.

Am Besten in der Gesamtbetrachtung schneiden autonome Elektroautos ab: Der Wirkungsgrad, mit dem Elektroautos Strom produzieren, ist gegenüber Benzinmotoren etwas besser, so dass zusätzliche Sensoren und sonstige Ausrüstung hier etwas weniger ins Gewicht fallen.

Insgesamt ist die Bilanz von autonomen Systemen allerdings immer noch positiv: Sechs bis neun Prozent Energieeinsparung gegenüber nicht autonomen Fahrzeugen bleiben laut der Studie trotz des Stromverbrauchs der Geräte immer noch übrig.

Ein selbstfahrender Chrysler Pacifica von Google-Schwester Waymo fährt durch eine Straße in einer amerikanischen Stadt
Weiße Flotte: Google-Schwester Waymo setzt den Minivan Chrysler Pacifica für seine autonome Flotte ein. Der große Aufbau auf dem Dach erhöht den Luftwiderstand und kostet etwa fünf Prozent Energie. Foto: Waymo

Selbstfahrende Autos: Die größten Verbraucher

Aber was sind jetzt eigentlich die Hauptverursacher dieses erhöhten Energiebedarfs? Die komplexe Elektronik mit den Sensoren und Steuereinheiten verbraucht viel Strom und hat noch dazu ein hohes Gewicht - mit die größten Faktoren, die den Energieverbrauch erhöhen. Ein anderer Stromfresser sind die DSRC-Systeme (Dedicated Short-Range Communication), die für die Kommunikation mit anderen Fahrzeugen oder Verkehrssignalen vorgesehen sind.

Laut der Universität Michigan sind das die fünf Hauptverursacher für erhöhten Stromverbrauch von autonomen Fahrzeugen:

  • Stromversorgung der Computer (41 Prozent Anteil am höheren Stromverbrauch)
  • Zusätzliches Gewicht (15 Prozent)
  • Erhöhter Luftwiderstand (10 Prozent)
  • DSRC-Systeme (9 Prozent)
  • Lidar- und Radar Sensoren (je 5 Prozent)

Es ist damit zu rechnen, dass besseres Kartenmaterial auch zu höherem Energieverbrauch führen wird: Der geplante 5G-Standard ist auch dafür gedacht, dass sich die Stadtpläne in den Autos der Zukunft ständig aktualisieren können - bis hin zur Aktualisierung in Echtzeit.

Mehr Verkehr durch optimiertes Fahren?

Greg Keoleian und sein Team waren überrascht, dass sich in den Modellrechnungen die Einspareffekte des optimierten Fahrens durch die vielen Faktoren teilweise aufheben könnten. Keoleian befürchtet sogar, dass die Bequemlichkeit des autonomen Fahrens zu mehr Verkehrsaufkommen führt: „Wenn man einfach nur einsteigen muss und bequem als Passagier mitfahren kann, werden lange Pendelstrecken als nicht so schlimm wahrgenommen.“

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