Schweizer KI analysiert die Autoemissionen

5. Januar 2022, 13:23
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Elektrofahrzeuge, SUVs, Kleinwagen – wie verändert sich der Kraftstoffverbrauch und Kohlendioxid-Ausstoss auf Schweizer Strassen? Mit Deep-Learning-Methoden will die Empa Antworten liefern.

Was auf vier Rädern alles über Strassen rollt, das bezeichnet man als "Fahrzeugflotte". In den letzten Jahrzehnten habe es grosse technische Veränderungen bei dieser Flotte und bei Neuwagen gegeben, schreibt die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in einer Mitteilung. Das mache die Berechnung der Gesamtemissionen der Schweizer Personenwagen schwieriger.
"Wie viel verbraucht die Fahrzeugflotte eines Landes im Durchschnitt? Wie ändert sich das von Jahr zu Jahr?" Diese Fragen stellten sich Forscherinnen und Forscher der Empa. Mit der "zunehmenden Zahl an Elektrofahrzeugen und immer mehr Crossover-Modellen, die kaum noch einem Fahrzeugsegment zugeordnet werden können", werde die Analyse schwieriger. Es werde zudem schwieriger, Fahrzeuge zu kategorisieren und Flottenverbrauch und -emissionswerte zu berechnen – auch für den Gesetzgeber.

Wo fahren in der Schweiz die dicksten Autos?

Die Empa-Forscherin Naghmeh Niroomand analysiert Datenbanken mit Hilfe von Deep-Learning-Methoden und könne damit präzise Aussagen treffen: "In welcher Landesregion fahren die dicksten Autos? Was können Autokäufer tun, um den CO2-Verbrauch zu senken?"
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Naghmeh Niroomand.
Hauptziel des Projekts sei es, eine Voraussetzung zu schaffen, um die zukünftigen realen CO2-Emissionen des Strassenverkehrs auf Basis eines rein mathematischen Ansatzes zu bestimmen, heisst es in der Mitteilung. Insbesondere die zunehmende Elektrifizierung werde die Unterscheidung zwischen dem Energieverbrauch im Strassenverkehr und der stationären Energienutzung bald stark erschweren.
"Die an der Empa entwickelte Methode ermöglicht es, die CO2-Emissionen separat zu bewerten und durch die Analyse grosser Datenbanken eine genaue automatische Fahrzeugklassifizierung vorzunehmen. Dies erleichtert die Analyse von Flottenveränderungen in einem Land – oder in einem grossen Unternehmen", erklärt Niroomand, die die Methode entwickelte.
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Durchschnittliche Kohlendioxid-Emissionen der neu zugelassenen Personenwagen in der Schweiz im Jahr 2018. Grafik: Empa
Dank der neuen Methode würden subjektive und expertenbasierte Faktoren beseitigt, wodurch Klassifizierungsfehler verringert und Datenbanken aus der ganzen Welt vergleichbar werden. Für die Schweiz konnten Niroomand, Christian Bach und Miriam Elser von der Empa so durchschnittliche CO2-Emissionen der neuzugelassenen Personenwagen berechnen, die nur um 1,1% von der offiziellen Schätzung des Bundesamts für Energie (BFE) abwichen.

Vom Kleinstwagen bis zur Luxusklasse

In ihrer Forschungsarbeit "Segment-Based CO₂ Emission Evaluations from Passenger Cars Based on Deep Learning Techniques" schreiben die Forscherinnen und Forscher: "Trotz technologischer Verbesserungen bleibt die Schweizer PKW-Flotte emissionsintensiv." Mit Deep-Learning-Techniken habe man die Unterschiede zwischen den verschiedenen Klassen (Kleinst-, Klein-, Mittel-, obere Mittel-, Gross- und Luxusklasse) und andererseits zwischen den Klassen Sport Utility Vehicles (SUV) und Nicht-SUVs bei den Kohlendioxidemissionen bewertet.
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Anteil der SUV in den einzelnen Fahrzeugklassen und Regionen. Grafik: Empa
SUV-Fahrzeuge würden im Allgemeinen höhere CO2-Emissionen aufweisen als Nicht-SUVs, heisst es in der Forschungsarbeit. "Dieser Unterschied ist bei Fahrzeugen der Kleinstklasse besonders bemerkenswert, obwohl der Anteil der SUVs in diesem Fall sehr gering ist. Dies deutet jedoch darauf hin, dass der Umstieg von einem Nicht-SUV-Fahrzeug der Mittelklasse auf ein SUV der Kleinstklasse zu einem Anstieg der CO2-Emissionen führen könnte."
"Unsere Ergebnisse zeigen, dass die durchschnittlichen CO2-Emissionen der verschiedenen Fahrzeugklassen stark variieren", so Niroomand. Zwar würden mehr kleinere Fahrzeugen die CO2-Emissionen wahrscheinlich verringern, wichtiger wäre es gemäss der Forscherin jedoch, den SUV-Anteil zu reduzieren oder auch Fahrzeuge mit geringerer Leistung in derselben Fahrzeugklasse zu kaufen. "Dies würde eine effektivere Dekarbonisierung der PKW-Flotte bewirken", schreibt die Empa.

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