#Flugtaxi - Teil 2: Autonomes Fliegen bleibt alternativlos

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Alexander Käppler
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Nachdem der erste Beitrag zu dem Thema "Autonomes Fliegen" neben Zustimmung doch auch die ein oder andere Kritik erkennen ließ, dachte ich mir, ich schreibe doch noch ein kleines Add-on zu meiner bekannten These. Bestärkt werde ich durch die Bekanntmachungen von Volocopter oder den Gedanken von Frau Bär zum Thema.

flugtaxi | teaser | diconium

#Flugtaxi - Teil 2: Autonomes Fliegen bleibt alternativlos

Wer braucht schon selbstfahrende Autos?

Aber noch einmal einen halben Schritt zurück – wenn wir uns dem Thema des autonomen Fahrens einmal aus User-Centricity-Sicht nähern, dann frage ich mich, welches Problem eigentlich mit dem autonomen Fahren gelöst werden soll? Geht es darum, dass Menschen keinen Führerschein mehr brauchen sollen, um sich individual fortbewegen zu können? Oder geht es darum, Unfälle zu vermeiden, wenn man den Faktor Mensch als Unfall-Ursache reduziert? Oder geht es darum, die Zeit des Transportes seiner selbst effektiver nutzen zu können?

Ich kann mir für autonomes Fahren genau zwei Gründe und Anwendungsfälle sehr gut vorstellen. Zum einen, wenn man lange oder im Dunkeln alleine langweilige Strecken über Autobahnen oder Highways zu absolvieren hat. Hier kann ein Autopilot wahrlich hilfreich sein. Oder, wenn es darum geht, im Stau auch mal etwas länger konzentriert zu bleiben. Die Unterstützung durch einen Autopiloten kann ich mir auch hier sehr gut vorstellen. In keinem anderen Fall, den ich mir aus mittlerweile über 250.000 km Fahrpraxis vorstellen kann, würde das autonome Fahren irgendein weiteres Problem lösen – was genau betrachtet in beiden Fällen „Konzentration auf die Straße“ heißt.  

MASSENTRANSPORT

Warum also erfolgt eine Entwicklung in diese Richtung überhaupt, und dass, wie bereits beschrieben, in einem der komplexesten und am schwersten zu beherrschenden (wenn man so sagen will) Ökosysteme – dem Straßenverkehr auf der Erde? Um die entstandenen Probleme mit der individuellen Mobilität zu lösen, die sich zunehmend in Staus und Luftverschmutzung widerspiegeln, ist die Suche nach einer Alternative in vollem Gange. Ich habe einmal geschaut, welche Optionen es aus meiner Sicht so gibt.

Massentransport - die Reduzierung des Individual-Reisens durch die Nutzung von Mehrpersonenbeförderung. Da fällt mir dann direkt der ÖPNV großer Städte ein. Doch leider ist das keine wirkliche Lösung. Busse und Bahnen können zwar mehrere Menschen transportieren, sind jedoch an die Umwelt gebunden, in der sie sich bewegen. Das bedeutet für den Bus die Bindung an die Straße und damit die maximal zweidimensionale Fortbewegung (rechts, links sowie vor und zurück). Ebenso die Bahn (egal ob Tram, S-Bahn oder U-Bahn), welche an die Schiene gebunden ist. Damit ist diese Art der Fortbewegung fast noch limitierter als der Bus, denn hier gibt es eigentlich nur eine Dimension, vor und zurück. Ein rechts/links wird durch die Schiene definiert.

Selbst so innovative Bahnen, die auf „gezeichneten“ Schienen fahren, sind an diese gebunden, und im Grunde wie ein Bus zu sehen, denn die Schienenführung kann zwar schnell, aber auch nicht ad-hoc geändert werden. Noch dazu hat auch die derzeit modernste Art der Fortbewegung am Erdboden kaum die Möglichkeit, innerhalb des bestehenden Ökosystems „Erde und Straßenverkehr“ zu skalieren.

Eine andere Möglichkeit der Massenbeförderung wird derzeit in China getestet. Bei dieser Art „Hochbahn“ wird die Bahn entlang der Straßenführung jedoch über den Autos bewegt. Der Vorteil nicht im Stau zu stehen, wird meines Erachtens jedoch sofort zunichtegemacht, wenn man betrachtet, dass auch diese Art der Schienenführung keinesfalls unterbrechungs- oder fehlerfrei ist. Steht ein Auto auf der Gleisführung, dann war´s das. Auch diese Hochbahn kann nicht wirklich skalieren und ist dem Ökosystem „Erde und Straßenverkehr“ ausgesetzt. Folglich sehe ich aktuell im Massentransport nicht wirklich die Lösung für die aktuellen Verkehrsprobleme, gerade nicht in Großstädten. 

 

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INDIVIDUALVERKEHR

Möglicherweise ist ja hier ein Weg zu finden, um dem eigentlichen Problem, der „Verstopfung und Verpestung“ der Straßen, zu begegnen. Der Individualverkehr nimmt seit Jahren zu, ebenso wie Großstädte immer mehr mit dem Problem zu kämpfen haben und es oft durch die verspäteten Bauvorhaben nicht in den Griff bekommen, ja, die Verkehrslage fast noch verschlimmern. Hier kann das autonome Fahren tatsächlich einen Mehrwert für den Benutzer liefern, indem er sich nicht mehr auf den schleppenden Verkehr konzentrieren muss und während der „Wartezeit“ anderen Tätigkeiten nachgehen kann. Da leider die Straßen und Städte heute und in absehbarer Zeit kein kontrollierbares Ökosystem darstellen, wird das wahrscheinlich auch der überwiegend einzige Fall sein, in dem sich das autonome Fahren als Problemlösung darstellen kann. Nur ist das gelöste Problem das falsche. Es werden die Probleme gelöst, dass sich der Fahrer nicht mehr auf den Stau konzentrieren muss, dass die Zeit nicht verschwendet ist, wenn man während der Stau- oder Transportperiode etwas anderes machen kann. Ja, nur ist doch das eigentliche Problem die Masse an KFZ, die sich im Individualverkehr durch die verstopften Straßen zwängen müssen – das wird so nicht gelöst.

In einigen Städten Europas, der USA und Kanada keimte daher die Idee, die Menge an KFZ zu reduzieren, indem Fahrgemeinschaften bevorzugt werden. Das bedeutet, es gibt Spuren und Fahrbahnen, die nur von Fahrzeugen mit mehr als einer Person an Bord befahren werden dürfen. Die Idee dahinter ist, dass jeder, der normalerweise alleine im Auto sitzt und damit ein Fahrzeug in die Stadt bewegt, bevorzugt behandelt wird, wenn er sein Auto gar nicht erst in die Stadt bringt, sondern bei jemand anderem mitfährt oder jemand anderen mitnimmt. Ziel ist die Verringerung der Anzahl der KFZ, welche die Straßen belasten. 

Eine weitere Möglichkeit, die Menge an luftverschmutzenden und verstauenden KFZ innerhalb einer Stadt zu reduzieren, ist sicherlich das Umsteigen auf ein Fahrrad ob es das eigene oder gemietet ist, ist dabei egal. Ja, das mag für den einen oder anderen ernsthaft eine Option sein, nur sind zunehmend mehr und mehr Menschen aufgrund der steigenden Mietpreise gezwungen, nicht im engen Stadtgürtel zu wohnen, sondern sich außerhalb der Stadt noch bezahlbaren Wohnraum zu beschaffen. Die Folge dadurch ist, dass sich genau diese Arbeitnehmer zu Pendlern entwickeln, die zwangsläufig täglich weitere Strecken in die Arbeit zurücklegen müssen. Das dürfte (bei Wind und Wetter) mit dem Fahrrad keine geeignete Option sein.

Gleiches gilt für die derzeit total hypenden E-Roller. Das sind im Grunde so City-Scooter, welche komplett durch Akku und E-Motor angetrieben werden. Die maximale Geschwindigkeit kann variieren, von 30 bis fast 50 km/h. Leider ist die Reichweite mit knappen 25 Kilometern etwas begrenzt und die Roller haben in der Regel keine Straßenzulassung. Somit fallen auch diese neuen elektrobetriebenen Roller für die tägliche An- und Abreise zur Arbeitsstätte aus. 

 

DAS FLUGTAXI IST ALTERNATIVLOS

Das Einzige, was ich mir nach wie vor vorstellen kann, um der Verkehrsüberflutung der Städte sowie der Luftverschmutzung durch Abgase mittel- bis langfristig sinnvoll zu begegnen, ist die Nutzung der dritten Dimension – und somit der #Flugtaxis. Doch warum Taxi und nicht individueller Luftverkehr? Die Antwort ist wiederum im Ökosystem-Gedanken zu finden. Es macht nur Sinn, die dritte Dimension für den Nah- und Mittelstrecken-Verkehr zu erschließen, wenn diese von Beginn an vollkommen autonom agiert. Kein Faktor Mensch und damit die Reduzierung der möglichen und wahrscheinlichen Einflussfaktoren auf das gesamte System. Das autonome Fliegen kann somit, wie jedes gute Ökosystem, nur funktionieren, wenn die kritischen Erfolgs- und Einflussfaktoren bestenfalls alle unter einer Kontrolle sind. Netter Nebeneffekt der vollkommenen Autonomisierung ist, dass wir keine Führerscheine mehr benötigen würden, wenn wir #Flugtaxis nutzen könnten. Sowohl das Erlernen des Fliegens, wie auch die damit verbundenen Kosten würden entfallen.

Doch auch das Fliegen an sich bringt neue Herausforderungen, die eine Nutzung in naher Zukunft in Frage stellen. Das sind auf der einen Seite technische Hürden und Anforderungen, auf der anderen regulatorische und auf der dritten Seite steht sicherlich auch das Thema der Akzeptanz - von der angepeilten Zielgruppe bis hin zu den Menschen am Boden, die als wesentliche Argumente gegen Flugtaxis mit Lärmbelästigung und Überflugverboten argumentieren. 

 

ORGA IST ALLES

Aber Schritt für Schritt. Werfen wir einmal einen Blick auf die regulatorische Seite. Der Luftraum in fast der ganzen Welt ist geregelt. Die International Civil Aviation Organisation (ICAO) hat ein weltweites Netz an Flugrouten und Regeln im Luftverkehr etabliert. Im Luftraum über 10.000 Fuß (Flightlevel 100) kann man demnach nicht einfach wild fliegen, wie man Lust hat, sondern die Piloten der Fluggesellschaften halten sich strikt an die Richtlinien. Der Verkehr ist also über Regeln und Luftstraßen organisiert. Unter 10.000 Fuß sieht das etwas anders aus. Dort ist der „freie Flug“ im unkontrollierten Luftraum erlaubt, wenngleich jeder Pilot selber dafür verantwortlich ist, was er tut. Er muss selber zu jedem Zeitpunkt seine Sicherheit und die anderen Teilnehmer im umgebenden Luftraum im Blick haben. Die Unfallgefahr steigt jedoch gerade im unkontrollierten Luftraum exponentiell an, wenn keine technische Unterstützung geboten wird – was heutzutage fragwürdigerweise überwiegend der Fall ist.

 

#Flugtaxi - Teil 2: Autonomes Fliegen bleibt alternativlos

 

Wirft man einen Blick auf die Straßen, so findet man auch hier Straßen und Regelwerke. Nennt sich in Deutschland StVO. Demnach ist also der Verkehr auf der Erde ebenso geregelt, wie in der Luft. Was spricht jetzt dagegen, die beiden Modelle zu kombinieren? Sprich, Flugtaxis oder autonome Transportdrohnen bekommen einen Block im Luftraum unter 10.000 Fuß zugesichert, in welchem sich keine „freien Flieger“ bewegen dürfen. Die Staffelung der Drohnen kann genauso geregelt werden wie im Luftraum ab FL100. Wahrscheinlich würde bei einer normalen 2-Mann-Drohne (vgl. Volocopter) eine horizontale und vertikale Staffelung von 10 Metern ausreichen.

Um jedoch nicht bestehende Überflugverbote neu diskutieren zu müssen und dem Lärmargument ebenso etwas die Luft zu nehmen, könnte man doch autonome Drohnen einfach über den bereits vorhandenen Straßen der Erde fliegen lassen. Das ist wahrscheinlich nicht immer die optimale Routenführung, hätte jedoch verschiedene Vorteile. 

Flugtaxi: Staffelungsmöglichkeiten | diconium

Erster Vorteil: Autonome Drohnen brauchen für die Berechnung der Autonomie keine neuen Karten, denn es könnten die bereits vorhandenen Karten des Straßenverkehrs genutzt werden. Die Updates erfolgen regelmäßig, alleine schon für den traditionellen Verkehr, eine Nutzung für die Luftstraßenführung würde davon profitieren. Des Weiteren: Überflugverbote behalten ihren Bestand und der Lärm, der aktuell durch den Straßenverkehr verursacht wird, nimmt nicht an Orten zu, an denen aktuell noch Ruhe ist. Darüber hinaus würden die #Flugtaxis nur zu hören sein beim Starten und Landen, der normale Flug wird wahrscheinlich über 1.000 Fuß stattfinden, um Hindernissen wie Strommasten oder hohen Gebäuden per se aus dem Weg zu gehen. Das Starten und Landen kann ebenso mit der bestehenden Straße kombiniert werden. Ich sehe da relativ einfach bestehende BUS- bzw. ÖPNV-Haltestellen um eine Art Dach erweitert, auf welcher die Flugtaxis landen könnten. Somit wäre sogar die Integration in bzw. der Anschluss an den noch lange weiterhin fortbestehenden Individualverkehr auf der Erde geschaffen.

 

TECHNISCHE HERAUSFORDERUNG: DIE ENERGIEBILANZ

Der primär diskutierte Nachteil der #Flugtaxis wird oft in der Energiebilanz gesehen. Ja, sicherlich ist das Überwinden der Schwerkraft mit mehr Energieverbrauch verbunden, als das Beschleunigen eines KFZ auf der Erde, welches lediglich den Rollreibungswiderstand überwinden muss. Fluggeräte hingegen haben einen weitaus höheren Energiebedarf, und das dummerweise nicht nur bei Start und Landung, sondern gerade im Kontext der Drohnen auch während des Fluges. Die Drohne muss permanent die Schwerkraft überwinden – ein Auto hingegen kann sich auch einmal rollend fortbewegen (bergab zum Beispiel). Somit ist aus energetischer Sicht das Auto (mit Diesel-Verbrennungsmotor) im Vorteil. Betrachtet man nach heutigem Stand die Energiebilanz eines E-Automobils, so sind diverse Studien zu finden, die dem E-Mobil keine guten Karten ausstellen.

Table 1: Transport Energy

Diese Studie des ADAC von 2018 zeigt, dass nur 100 % regenerativ gewonnener Strom in der E-Mobilität eine sinnvolle Energiebilanz aufweist. Das Gute an der Studie ist, dass sie nicht nur den Verbrauch betrachtet, sondern auch die Kosten für die Herstellung der Batterien sowie die Frage der Entsorgung in Teilen beleuchtet.

Die Flugtaxis, mit welchen wir konfrontiert sein werden, fliegen nicht mit Strom, der aus Kohle oder anderen fossilen Brennstoffen gewonnen wird. Die Zukunft (wahrscheinlich auch in der Automobilindustrie) liegt in Wasserstoffbrennstoffzellen-Antrieben, welche derzeit schon im Testbetrieb in der Luftfahrt erfolgreich eingesetzt werden.

Wenn denn Wasserstoffbrennstoffzellen schon so weit sind, dann kann man die auch in Autos einsetzen, oder? Wahrscheinlich ja, nur sollte man gerade bei Wasserstoff auch ab und zu mal in Richtung Unfall denken. Dass autonome Autos ohne abgeschottetes Ökosystem nicht ganz fehlerfrei fahren, ist ja mittlerweile mehrfach und leidvoll bewiesen worden. Im Falle eines Unfalls mit Brennstoffzellen–Fahrzeugen ist wahrscheinlich schon mit größeren Schäden zu rechnen. Das dürfte sich auch bei Unfällen mit brennstoffzellenbetriebenen Fluggeräten nicht sonderlich verbessern. Nur ist die Wahrscheinlichkeit eines Unfalls autonomer Fluggeräte aus meiner Sicht geringer, als die von Fahrzeugen auf der Straße, egal, ob autonom oder nicht. Bei einem Vergleich der Energiebedarfe von Flugtaxi und Fahrzeug gewinnt damit das Auto, auch, wenn beide Gerätschaften mit Brennstoffzelle angetrieben werden. Doch das Problem überfüllter Straßen, verschmutzter Städte und permanentem Stau-Gestehe ist ja nicht gelöst, wenn wir weiter in Richtung KFZ denken, egal, wie es angetrieben wird.

Ein weiteres Bedenken-Thema ist IT-Sicherheit. Die Gefahr, dass ein autonomes #Flugtaxi gehackt wird, ist wahrscheinlich genauso groß, wie die Gefahr, dass ein autonomes Auto gehackt wird. Nichtsdestotrotz ist es sicherlich notwendig, die Autonomie des Fluggerätes durch ausreichend Sicherheitsmechanismen vor Angriffen zu schützen. Ein pragmatischer Weg läge darin, dass die Fluggeräte keine Möglichkeit bieten, durch eine Internetverbindung angesprochen zu werden. Das lässt sich technisch lösen. Anders sieht es aus, wenn ein „Hacker“ physikalischen Zugang zu einer Drohne bekommt. Doch mal ganz ehrlich, wenn jemand physischen Zugang zu einem PC, Smartphone oder Auto bekommt, dann ist gar nichts mehr sicher.

 

IN A NUTSHELL

Mein Fazit bleibt das Gleiche, wie auch schon im vorherigen Artikel. An #Flugtaxis werden wir nicht vorbeikommen. Wahrscheinlich werden diese durch Wasserstoffbrennstoffzellen angetrieben, fliegen zwischen 1.200 und 3.000 Fuß über unsere bestehende Straßenführung und starten und landen an bestehenden „modernisierten“ Haltestellen. Aufgrund des nicht vorhandenen und auch perspektivisch nicht erreichbaren Ökosystems „Straßenverkehr“ wird das autonome Fahren nicht sinnvoll und massentauglich zuverlässig kommen – das #Flugtaxi wird aufgrund der geringen Ökosystem-Komplexität früher da sein – wetten?

Der Autor

 

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Alexander Käppler
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