Die Mobilitätwende
Die Mobilitätswende im Autoverkehr bezieht sich darauf, den Einsatz von umweltschonenden und nachhaltigen Antrieben zu fördern. Infolgedessen stehen Elektroautos, Hybridautos und Wasserstoffautos im Fokus. Durch die Verwendung dieser Antriebstechnologien werden Emissionen reduziert, was dazu beiträgt, die Luftqualität zu verbessern und dem Klimawandel positiv entgegenzuwirken. In den letzten Jahren hat sich der Ausbau regenerativer Energien für die Mobilität von Autos stark weiterentwickelt. Elektrofahrzeuge werden immer beliebter und können mittlerweile mit erneuerbaren Energien wie Wind- oder Sonnenenergie betrieben werden. Auch Brennstoffzellenfahrzeuge, die Wasserstoff als Antrieb nutzen, werden immer effizienter und haben den Vorteil, dass sie wasserstoffbasierte Brennstoffe als Treibstoff nutzen und somit emissionsfrei sind. Zur Förderung der Elektromobilität werden weltweit Ladesäulen installiert und eine Infrastruktur an Ladesäulen aufgebaut. Auch die Entwicklung von Batterietechnologie verbessert sich stetig, wodurch Ladezeiten verkürzt werden und die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöht wird. Zusätzlich werden weitere Maßnahmen ergriffen, um den Ausbau von regenerativen Energien wie Solar- und Windenergie voranzutreiben, um immer mehr Elektrofahrzeuge mit sauberem Strom versorgen zu können.

Ampelmanagementsysteme
Ein weiterer und sehr wichtiger Baustein in der Mobilitätswende ist ein smartes Ampelsystem, also ein digital vernetztes und KI gesteuertes Ampelmanagementsystem. Ein Ampelmanagementsystem der Zukunft könnte eine Vielzahl von Datenquellen kombinieren, um den Verkehr an Kreuzungen zu regeln und Staus zu reduzieren. Sensoren an jeder Ampel, die Fahrzeuge von schräg oben erfassen, und Induktionsschleifen in den Fahrspuren für fünf wartende Fahrzeuge, können die Anzahl der wartenden Autos messen und in den KI-Algorithmus einfließen lassen. Wenn es regnet oder schneit, verlangsamt sich der Verkehrsfluss, da die Autos vorsichtiger fahren. Ein Ampelmanagementsystem könnte diese Informationen nutzen, um die Ampelphasen entsprechend anzupassen, beispielsweise durch längere Grünphasen, damit so der Verkehrsfluss optimiert wird. Wenn Busse an einer Kreuzung fahren, kann dies den Verkehrsfluss erheblich verlangsamen. Ein Ampelmanagementsystem könnte die Fahrpläne der öffentlichen Verkehrsmittel berücksichtigen und Ampelphasen anpassen, um den Verkehr reibungsloser fließen zu lassen. Ein Ampelmanagementsystem könnte auch Informationen von anderen Ampeln in der Stadt in Echtzeit nutzen, um den Verkehrsfluss an Kreuzungen zu optimieren. Wenn eine smarte Ampelkreuzung mit der vorherigen und der nachfolgenden Ampelkreuzung in Echtzeit kommuniziert, kann so der Verkehrsfluss erheblich optimiert und verbessert werden, beispielsweise durch eine "grüne Welle". Durch die Kombination all dieser Datenquellen könnte ein Ampelmanagementsystem der Zukunft die Ampelphasen automatisch anpassen, um den Verkehr an Kreuzungen optimal zu regeln und Staus zu reduzieren. Ein zukünftiges KI-unterstütztes Ampelmanagementsystem müsste auch die Schaltphasen aller Ampeln an Kreuzungen gestaffelt schalten, so dass die langsameren Fußgänger und Radfahrer, die eine Straße überqueren möchten für eine bestimmte Zeit grün haben, ohne das rechtsabbiegende Autos gleichzeitig auch grün haben und auf der Kreuzung stehen müssen. Bei einer Priorisierung der Schaltphasen hat immer nur eine bestimmte Gruppe an Verkehrsteilnehmern grün, so dass es nicht zu Rückstaus und von Fahrzeugen blockierte Kreuzungen kommt. Bei zweispurigen Fahrbahnen für jeweils eine Richtung könnten die Ampelphasen ebenfalls gestaffelt gesteuert werden, so dass geradeausfahrende Autos zuerst grün haben, um die Straße zu entlasten, dann die abbiegenden Autos, so dass keine Fahrzeuge auf der Kreuzung stehen und die geradeausfahrenden Fahrzeuge abwarten müssen. Eine KI-unterstützte Ampelanlage könnte die Anzahl der wartenden Verkehrsteilnehmer sensorisch und durch Induktionsschleifen in den Fahrbahnen beachten und die Grünphase entsprechend verlängern, um die Straße freizugeben und in der Folge Rückstaus zu vermeiden.

Geschäftsreisen und Privatreisen
Eine zukünftige Reisewende könnte auf verschiedene Weisen gestaltet werden, um Geschäftsreisen zu reduzieren, Kurzreisen zu vermeiden und den CO2-Ausstoß zu verringern. Mit der fortschreitenden Digitalisierung und der Verbesserung von Technologien für Videokonferenzen und virtuelle Zusammenarbeit könnten viele Geschäftsreisen durch Online-Meetings ersetzt werden. Dies würde nicht nur Reisekosten sparen, sondern auch die CO2-Emissionen, die mit Geschäftsreisen verbunden sind, erheblich reduzieren. Anstatt für kurze Zeiträume zu reisen, könnten Menschen dazu ermutigt werden, längere Aufenthalte zu planen und mehrere Aktivitäten oder Meetings in einer einzigen Reise zu bündeln. Dies würde die Anzahl der Reisen und damit die CO2-Emissionen reduzieren.  Die Nutzung von öffentlichen Verkehrsmitteln, Fahrrädern oder das Gehen könnte gefördert werden, um Kurzreisen zu ersetzen. Für längere Reisen könnten Züge anstelle von Flugzeugen bevorzugt werden, da sie weniger CO2 ausstoßen. Reisende könnten ermutigt werden, in Klimaschutzprojekte zu investieren, um die CO2-Emissionen ihrer Reisen auszugleichen. Dies könnte durch eine "CO2-Steuer" auf Flugtickets oder durch freiwillige Spenden an Klimaschutzprojekte erfolgen. Durch die Sensibilisierung der Öffentlichkeit für die Auswirkungen des Reisens auf das Klima und die Bereitstellung von Informationen über nachhaltigere Reiseoptionen könnten Menschen dazu ermutigt werden, ihre Reisegewohnheiten zu ändern. Diese Maßnahmen könnten dazu beitragen, eine nachhaltigere und klimafreundlichere Reisekultur zu fördern.

Güterverkehr
Im Güterverkehr ist ein wesentlicher Baustein die Verlagerung von Transportvolumen auf den Schienenverkehr, der im Vergleich zu LKW-Transporten erheblich ressourcenschonender ist. Das erfordert eine Vernetzung von Güterverkehrszentren mit Schienennetzwerken sowie die Schaffung von Umschlags- und Logistikzentren. Elektrisch betriebene oder alternative Kraftstoffe nutzende LKW´s ersetzen in naher Zukunft die herkömmlichen LKW´s, um die Emissionen von Treibhausgasen zu reduzieren und die Luftverschmutzung zu minimieren. Der Transport von Gütern auf verschiedenen Verkehrsträgern wie Schiene, Straße, Wasser oder Luft und ein nahtloser und effizienter Austausch von Containern oder Ladeeinheiten zwischen verschiedenen Transportmitteln verbessert die Transporteffizienz und gewährleistet eine schnellere Lieferung der Güter und sorgt für weitere Entlastung auf Straße und Luft und fördert zudem eine multifunktionale Nutzung von Umschlagpunkten.

Künstliche Intelligenz im Personentransport
Künstliche Intelligenz (KI) kann in vielfältiger Weise zur Optimierung und Verbesserung des Personentransports mit der Bahn beitragen. Die Verwendung von KI in der Routenplanung ermöglicht es den Bahnbetreibern, die Zugbewegungen zu optimieren, die Wartezeit zu reduzieren und Verspätungen zu minimieren. KI-gesteuerte Sensoren überwachen die Zugbetriebe in Echtzeit und erkennen Probleme wie Überfüllung, Ausrüstungsausfälle oder Schäden an der Strecke. KI-Systeme können dabei helfen die Streckennetze zu verbessern und Weichenstellungen zu optimieren. Angesichts der Menge an verfügbaren Daten können datengesteuerte Methoden verwenden werden, die sich auf historische und Echtzeitdaten stützen, um Fehler und Mängel zu diagnostizieren und mögliche Ausfälle vorherzusagen und letztendlich zu vermeiden. Komplexe Bahnsysteme können durch künstliche Intelligenz optimiert werden, um damit die Sicherheit von städtischen Bahnnetzen zu verbessern. Es kann auch dazu beitragen, Lebenszykluskosten zu verwalten, Wartungsaktivitäten zu verbessern und das Risiko von Fehlern zu reduzieren, während es einen hohen Grad an Automatisierung in den Bahnbetrieb bringt. Die Anwendungen von KI-Systemen können dazu beitragen, die Pünktlichkeit und die betriebliche Leistung zu verbessern.

Kreuzfahrten
Die Vermeidung von Schweröl (Heavy Fuel Oil, HFO) bei Kreuzfahrtschiffen und beim Güterverkehr ist ein wichtiger Schritt hin zu einer nachhaltigeren Schifffahrt. Schweröl ist ein besonders umweltschädlicher Treibstoff, der hohe Mengen an Schwefeloxiden (SOx), Stickoxiden (NOx) und Feinstaub emittiert. Der Umstieg auf Wasserstoffantriebe würde diese Emissionen drastisch reduzieren, da Wasserstoff bei der Verbrennung keine schädlichen Abgase produziert. Die Internationale Seeschifffahrts-Organisation (IMO) hat strenge Vorschriften zur Reduktion von Schwefelemissionen eingeführt. Diese Vorschriften zwingen Reedereien, Alternativen zu Schweröl zu finden. Wasserstoff könnte eine langfristige Lösung sein, um diese Vorschriften zu erfüllen und gleichzeitig die Umwelt zu schonen. Neben Wasserstoff werden auch andere umweltfreundliche Alternativen wie Flüssigerdgas (LNG) und Methanol erforscht. Wasserstoff hat jedoch den Vorteil, dass er bei der Nutzung in Brennstoffzellen nur Wasser als Abfallprodukt erzeugt. Einige Kreuzfahrtunternehmen, wie MSC Cruises, planen bereits den Einsatz von Wasserstoffantrieben, um die Abhängigkeit von Schweröl zu reduzieren. Diese Projekte sollen zeigen, dass es möglich ist, große Schiffe umweltfreundlicher zu betreiben. Die Entwicklung einer geeigneten Infrastruktur für die Betankung und Lagerung von Wasserstoff ist entscheidend. Häfen wie Hamburg investieren bereits in die notwendige Infrastruktur, um den Übergang zu umweltfreundlicheren Treibstoffen zu unterstützen. Die vollständige Umstellung auf Wasserstoffantriebe wird Zeit und erhebliche Investitionen erfordern. Dennoch ist dies ein wichtiger Schritt, um die Umweltauswirkungen der Schifffahrt zu minimieren und die Ziele der IMO zu erreichen.


Luftfahrt
Die Mobilitätswende im Bereich der Luftfahrt durch die Nutzung von Wasserstoffantrieben könnte die Branche revolutionieren. Wasserstoffantriebe bieten das Potenzial, die CO2-Emissionen erheblich zu reduzieren. Bei der Verbrennung von Wasserstoff entstehen keine klimaschädlichen CO2-Emissionen, sondern nur Wasserdampf. Dies könnte helfen, die Ziele des EU-Green-Deals zur Reduktion der Luftverkehrsemissionen zu erreichen. Airbus plant beispielsweise, bis 2035 das erste emissionsfreie Verkehrsflugzeug mit Wasserstoffantrieb auf den Markt zu bringen. Auch das deutsche Unternehmen H2Fly hat erfolgreich ein Flugzeug mit Wasserstoffantrieb getestet. Die Umstellung auf Wasserstoffantriebe ist mit erheblichen Herausforderungen verbunden. Die Produktion von grünem Wasserstoff ist derzeit noch teuer, und die Infrastruktur für die Betankung muss erst aufgebaut werden. Zudem sind die Kosten für die Entwicklung und Zertifizierung neuer Flugzeugtypen hoch. Einige Fluggesellschaften und Hersteller investieren bereits in die Forschung und Entwicklung von Wasserstoffantrieben. Diese Projekte sollen die Machbarkeit und Effizienz von Wasserstoff als Treibstoff demonstrieren und könnten als Vorbild für die gesamte Branche dienen. Die Entwicklung einer geeigneten Infrastruktur für die Betankung und Lagerung von Wasserstoff ist entscheidend. Flughäfen müssen entsprechend ausgerüstet werden, um den Übergang zu umweltfreundlicheren Treibstoffen zu unterstützen. Obwohl die vollständige Umstellung auf Wasserstoffantriebe noch Jahrzehnte dauern könnte, gilt Wasserstoff als unverzichtbare Methode zur CO2-Reduktion in der Luftfahrt. 

Synthetische Kraftstoffe
E-Fuels sind künstliche Kraftstoffe, die aus erneuerbaren Energieträgern wie Sonnen- oder Windenergie hergestellt werden. Die Herstellung von E-Fuels erfolgt in mehreren Schritten, darunter Elektrolyse, Synthese und Veredelung. Zunächst wird Wasser mit Hilfe von Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Der gewonnene Wasserstoff dient als Grundstoff für die E-Fuels-Synthese. Bei der Synthese wird der Wasserstoff mit Kohlenstoffdioxid zusammengeführt, um Kohlenwasserstoffe zu erzeugen. Diese Kohlenwasserstoffe werden dann gereinigt und veredelt, um hochwertige E-Fuels herzustellen. Da die Prozesskette für die Herstellung von E-Fuels sehr energieintensiv ist, liegt der Wirkungsgrad dieser E-Fuels bei etwa 13%. E-Fuels können in Zukunft nur eine Nischenrolle in der Mobilität und in der Industrie spielen. Da E-Fuels synthetisch hergestellt werden, können Länder ohne eigene fossile Brennstoffvorkommen unabhängiger von Importen werden. E-Fuels können auch in der Luftfahrt und im Schiffsverkehr eingesetzt werden, um die Emissionen in diesen Bereichen zu reduzieren.

Straßenentlastung
Um den Straßenverkehr in Zukunft zu entlasten und ökologisch nachhaltiger zu gestalten, kann man den Transport von Waren auf die Schiene verlagern. Dazu muss die Infrastruktur für den Güterverkehr auf der Bahn ausgebaut werden, indem LKW-geeignete Containerbahnhöfe und -Terminals gebaut werden, die den schnellen Umschlag der Güter garantieren. Um die Bahn als Alternative für den Straßentransport attraktiver zu machen, müssen außerdem die Transportzeiten verkürzt und die Flexibilität erhöht werden. Dazu können beispielsweise Logistikketten optimiert und die Abfahrts- und Ankunftszeiten besser auf die Bedürfnisse der Kunden abgestimmt werden. Neben den ökologischen Vorteilen, wie einer Senkung von CO2-Emissionen und Luftverschmutzung, hat die Verlagerung des Gütertransports auf die Bahn auch positive Auswirkungen auf den Straßenverkehr. Eine geringere Anzahl an LKW´s auf den Straßen führt zu einer Entlastung des Verkehrsnetzes und zu einem reibungsloseren Verkehrsfluss, was wiederum zu weniger Stress, Staus und Unfällen führt. Man könnte die Fahrerlaubnis von PKW's von derzeit unbegrenzt gültig auf das Erreichen eines bestimmten Lebensalters, z.B. 80 Jahre begrenzen und ab dem 70. Lebensjahr eine alle zwei Jahre durchzuführende Fahrstunde durch einen Fahrlehrer zur Pflicht machen, um die Fahrtüchtigkeit zu überprüfen. Dies würde ebenfalls den Straßenverkehr entlasten, sicherer machen und die Anzahl der fahrenden Autos reduzieren.

Stadtinfrastruktur
Zukünftig sollte sich die Infrastruktur einer Stadt durch eine intelligentere und nachhaltigere Nutzung der verfügbaren Ressourcen auszeichnen. Grünflächen wie Parks und Grünstreifen sollten in der Innenstadt gut verteilt werden und einen angenehmen Aufenthaltsort sowie eine Erholungsfläche für die Bewohner bieten. Versiegelte Flächen sollten reduziert und nicht versiegelte Flächen wie Gräben oder Mulden, die das Regenwasser sammeln und ableiten, entstehen. Eine Stadt sollte über ausreichende Schutzzonen gegen Überhitzung, in Form von Wasserspeiern oder begrünten Fassaden verfügen. Diese Maßnahmen tragen dazu bei, das Klima in der Stadt angenehmer und gesünder zu gestalten, indem sie die Luftqualität verbessern und die Temperatur senken. Parkhäuser und Tiefgaragen sollten leicht zu erreichen sein und über ausreichend Ladesäulen für Elektroautos verfügen. Die Dächer und Seiten von Parkhäusern können mit Photovoltaik bestückt werden und ihren produzierten Strom in das Stadtnetz einspeisen. Die Straßen innerhalb der Stadt sollten gut befahrbar, mit ausreichender Beweglichkeit durch breite Bürgersteige und Fahrradwege sein. Die Bürgersteige sollten barrierefrei gebaut werden, um das Gehen und den Zugang zu den Geschäften und öffentlichen Gebäuden für alle Menschen zu erleichtern. Parallel zu den Autostraßen sollten sich trennbar ausgebaute Radwege befinden, um den Fahrradverkehr von der Straße weg, auf die Fahrradstreifen zu fördern und daher sicherer für Radfahrer zu gestalten und in der Folge den Stress der Autofahrer deutlich zu reduzieren. Die Straßen sind mit Ladesäulen für Elektrofahrzeuge ausgestattet, um den Umstieg auf umweltfreundlichere Transportmittel zu erleichtern. Natürlich sollten sich auch Parkplätze vor den Geschäften befinden, um das Ein- und Ausladen von Gütern und Einkäufen zu erleichtern. Eine zukünftige Stadtinfrastruktur sollte keinen Verkehrsteilnehmer benachteiligen, sondern eine gerechte Koexistenz von Autofahrern, Radfahrern und Fußgängern ermöglichen.