MOBIL & VERNETZT

Christoph Buchal,
Angelika Ruckert, Sebastian Schiebahn
MOBIL
& VERNETZT
Zwei Welten verschmelzen

unsere Welt 2020
7,8 Milliarden Menschen
mindestens 1,3 Milliarden Fahrzeuge
80 Millionen Neuwagen pro Jahr
3,5 Milliarden SmartPhone Nutzer
16 000 groSSe Flugzeuge
500 Kreuzfahrtschiffe
Gewidmet allen, die unermüdlich nach
klugen Wegen in die Zukunft suchen.

Christoph Buchal,
Angelika Ruckert, Sebastian Schiebahn
MOBIL
& VERNETZT
Zwei Welten verschmelzen

4
Herausgeber
TOTAL Deutschland GmbH
Jean-Monnet-Straße 2,10557 Berlin
www.TOTAL.de
Konzept, Texte und Redaktion
Prof. Dr. Christoph Buchal
Peter-Grünberg-Institut, PGI-9-IT
Forschungszentrum Jülich GmbH
und Universität zu Köln
E-Mail: c.buchal@fz-juelich.de
Dr. Angelika Ruckert
TOTAL Deutschland GmbH Berlin
E-Mail: angelika.ruckert@total.de
Prof. Dr.-Ing. Sebastian Schiebahn
Rheinische Fachhochschule Köln
Schaevenstraße 1B, 50676 Köln
E-Mail: sebastian.schiebahn@rfh-koeln.de
Design, digitale Realisation,
Illustration und Produktion
MIC gGmbH, 50672 Köln
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Die Textredaktion dieses Werkes wurde
durch die Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung
unterstützt.
Die Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung ist
eine Stiftung des bürgerlichen Rechts zur
Förderung von Forschung und Ausbildung
auf dem Gebiet der Naturwissenschaften,
insbesondere der Physik. Sie unterstützt die
naturwissenschaftliche Bildung im Bereich
der Schulen, wozu wesentlich auch das Wissen
um den bewussten und verantwortungsvollen
Umgang mit Rohstoffen und Energie
gehört. Die Stiftung hat ihren Sitz in Hanau,
ihre Internetadresse lautet
www.we-heraeus-stiftung.de .
1. Auflage: 2015, 2. überarbeitete Auflage: 2020
ISBN 978-3-942658-18-8
© MIC gGmbH
Mit Unterstützung durch den
Arbeitgeberverband Gesamtmetall – Think Ing.
(www.gesamtmetall.de, www.think-ing.de)
Bilder
Adobe Stock: S. 10, 12, 17, 18, 20, 24, 34, 35, 39, 42,
55, 59, 61, 70, 71-72, 74 78-83, 86, 92, 94, 104, 107,
114, 118, 119, 124, 127, 130, 132, 134-136, 138, 143,
147, 149, 152, 156, 158-160, 162, 164, 167, 169, 170,
174, 176, 210
Audi AG: S. 62, 64, 69, 97
BMW AG: S. 84
Christoph Buchal: S. 25, 33, 60, 95, 96, 98
Daimler AG: S. 13, 30, 57, 58, 65-67, 154
Ford: S. 31
Forschungsverbund Sonnenenergie e.V.: S. 115
Maersk: S. 37, 41
Opel AG: S. 44
Total Deutschland GmbH: S. 111, 116, 226 (B. Lammel)
Wikipedia/Wikimedia: S. 22, 23, 26-28, 32, 48, 49,
88-90, 106, 107, 142, 144, 150, 161

5
Prof. Dr. Christoph Buchal
Physiker
Wissenschaftler am Forschungszentrum Jülich
Liebe Leserinnen, liebe Leser,
Mobilität ist wundervoll und wichtig. Autos, LKW, Schiffe und Flugzeuge sind unersetzlich für unseren
Alltag. Wir müssen zur Arbeit fahren oder wollen verreisen. Waren und Daten sollen in alle Welt
verschickt werden. Immer geht es darum, Entfernungen und Grenzen zu überwinden, miteinander
in Kontakt zu treten, Informationen auszutauschen oder Handel zu treiben. Längst erscheint es uns
geradezu selbstverständlich, dass wir alle Informationen und Daten blitzschnell und fast zum Nulltarif
weltweit übermitteln können. Das ist eine gewaltige Errungenschaft der modernen Technik. Die Menschen
und Länder der Erde rücken dadurch immer näher zusammen. Als Folge von persönlicher Mobilität,
preiswertem Warentransport und unglaublich kostengünstiger digitaler Vernetzung mit Hilfe von
Glasfaserkabeln und Satelliten wurden Wirtschaft und Handel, Forschung und Entwicklung weit über
die Ländergrenzen hinweg immer arbeitsteiliger - mit überwiegend günstigen Folgen für alle Beteiligten.
Diese vielfältigen Facetten der „Globalisierung“ sind zu einem prägenden Kennzeichen unserer Gegenwart
geworden.
Um diese machtvollen gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Entwicklungen sowie die technischen
Zusammenhänge zu erläutern, haben wir im Jahr 2015 als vierten Band der Reihe ENERGIE, KLIMA und
STROM ein Buch über die globale Mobilität und den globalen Informationsaustausch geschrieben. Mit
großer Freude haben wir den erstaunlichen Fortschritt und die Planungen der Verkehrstechnik sowie das
nahezu exponentielle Wachstum im Bereich des Internets und der Informationstechnologie dargestellt.
Eine überarbeitete Neuauflage von MOBILITÄT wurde für 2020 geplant.
Doch 2020 kam es weltweit ganz anders als erwartet!
Schuld daran war eine primitive, winzige biologische Lebensform, die sich nicht einmal aus eigener Kraft
selbstständig ernähren, bewegen oder vermehren kann. Im Frühjahr 2020 hatte sich das Coronavirus
SARS-CoV-2 auf eine folgenschwere Reise von China um die Welt gemacht – und damit sehr viel verändert.
Das Virus hat genau wie viele seiner Vorgänger Menschen infiziert und sich mit Hilfe von Reisen-

6
den zwischen den Kontinenten zügig verbreitet. Es hat dabei entscheidenden Nutzen gezogen aus der
Geschwindigkeit der modernen Mobilität, denn die Inkubationszeit der Virusinfektion ist vergleichsweise
lang. Infizierte Menschen haben es deshalb unbemerkt und unfreiwillig über die gesamte Welt verbreitet.
Weil es gegen dieses Virus noch keine Impfung und keine Heilmittel gibt, wurde die COVID-19
Erkrankung für viele zu einer tödlichen Bedrohung und verbreitete große Ängste und Not. Abhilfe bieten
zur Zeit (11/2020) nur eine konsequente „Soziale Distanz“, bis hin zu Besuchs-, Ausgeh- und Reisevermeidung
und strikten Verboten. Die Konsequenzen waren drastisch.
Innerhalb weniger Wochen kamen große Bereiche der Wirtschaft und viele gesellschaftliche Aktivitäten
völlig zum Erliegen. Es gab keine Schul- und Universitätsveranstaltungen mehr, keine Olympiade, keine
Konferenzen, keine Konzert-, Theater-, Kino- oder Restaurantbesuche. Auch die Fußballstadien blieben
leer. Viele Betriebe und die gesamte Hotel- und Tourismusbranche konnten nicht mehr arbeiten. Die
Airlines mussten ihre Flugzeuge auf nunmehr ungenutzten Roll- und Startbahnen abstellen. Kreuzfahrtschiffe
mit vielen tausend Gästen an Bord wurden zeitweise komplett unter Quarantäne gestellt und
durften ihre geplante Reise nicht mehr fortsetzen. Nicht nur für die betroffenen Branchen und für die
vom Tourismus abhängigen Länder ergaben sich verheerende wirtschaftliche Folgen. Fast überall stieg
die Arbeitslosigkeit.
Unsere geliebte freie Mobilität, ein Kennzeichen unserer persönlichen Freiheit, wurde brutal
eingeschränkt und unser Traum von wachsendem Wohlstand erhielt einen kräftigen Dämpfer.
Um die Ausbreitung des Virus zu verhindern oder zumindest zu verlangsamen, verhängten viele Länder
rigorose Ausgangssperren. Die Straßen, Autobahnen, Züge, Busse, Parks und Spielplätze blieben leer.
Auch die Grenzen zu Nachbarprovinzen oder -ländern wurden geschlossen. Urlaubsreisen wurden zeitweilig
völlig untersagt. Verstöße gegen die Quarantänevorschriften wurden von der Polizei verfolgt und
unter Strafe gestellt.
In dieser Situation erwies sich die digitale Vernetzung, die Mobilität von Daten, Bildern und
Informationen, als große Hilfe in der Not.
Angesichts der drastischen Einschränkungen der allgemeinen Mobilität fiel der digitalen Vernetzung mit
Hilfe elektronischer Medien und über das Internet eine entscheidende Rolle für die Aufrechterhaltung
der sozialen, familiären und beruflichen Kontakte zu. Elektronische Klassenräume mussten den Universitäts-
und Schulbesuch ersetzen, geschäftliche, persönliche oder politische Besprechungen erfolgten über
Videokonferenzen. Die Vernetzung als entscheidender Nothelfer bei blockierter Mobilität – das hatten
wir uns so nicht vorstellen können, als wir die erste Auflage dieses Buches verfassten.
Damals hatten wir nur erkannt und betont, dass Mobilität und Vernetzung harmonisch Hand in Hand
gehen. Es war uns klar, dass sie zukünftig einander immer effektiver unterstützen würden und gemeinsam
ganz neue Möglichkeiten erschaffen können, um Verkehr, Transport und Informationsübermittlung
in Fluss zu halten und die Menschen weltweit einander näher zu bringen.

7
Vermutlich wird unsere Welt nicht rasch wieder so sein, wie wir das noch im Jahr 2019 erwarten konnten.
Wie schnell und weitgehend kann sich der am Boden liegende Tourismus erholen? Welche Konsequenzen
hat das für die schwer getroffene Luftfahrt und für die vielen neuen großen Kreuzfahrtschiffe,
die nun überall in den Häfen festliegen?
Vielleicht werden aus der Krise heraus veränderte Prioritäten und neue wirtschaftliche Rahmenbedingungen
entstehen. Bisher als sicher geglaubte Entwicklungen sind unsicher geworden. Natürlich bleiben
alle technischen Darstellungen in diesem Buch unverändert korrekt und sachgerecht, doch es muss offen
bleiben, ob sich das Wachstum von Tourismus, Transport und Mobilität schnell wieder erholen kann.
Mit Sicherheit zeichnet sich ab, dass die digitale Vernetzung als Konsequenz der Mobilitätseinschränkungen
derzeit einen mächtigen Wachstumsschub erfährt. Wir können uns wirklich glücklich schätzen,
dass die moderne Informationstechnologie bereits so leistungsfähig und verbreitet ist, dass sie einen Teil
der physischen Mobilität ersetzen und so in gewissem Maß die unangenehmen Einschränkungen für
eine begrenzte Zeit abmildern kann.
In diesem Buch bieten wir Ihnen einen spannenden Blick in die Geschichte der Technik und eine breite
Darstellung der wichtigsten Entwicklungen der Gegenwart. Wir müssen abwarten, welche Energie- und
Antriebssysteme sich in Zukunft durchsetzen werden. Die Geschwindigkeit des damit verbundenen Wandels
ist bisweilen atemberaubend. Dieses Buch liefert Ihnen eine breite, verständliche Faktenbasis, um die
Diskussionen und die technischen Hintergründe besser zu verstehen.
Die Autoren haben dieses Buch auf eigene Initiative und eigenverantwortlich realisiert. Sie danken der
TOTAL Deutschland GmbH für die bereitwillige Übernahme der Herausgeberschaft für beide Auflagen.
Die Arbeiten von Professor Christoph Buchal wurden gefördert durch die Wilhelm und Else Heraeus-
Stiftung, Hanau. Besonderer Dank gebührt Herrn Burkhard Reuss (Total GmbH) für seine stete Unterstützung.
Für zahlreiche Diskussionen, Informationen und Korrekturen danken wir den Kollegen vom Forschungszentrum
Jülich und der RWTH Aachen sowie den Herren Alexander Katriniok (Ford Forschung,
Aachen), Hardo Bruhns (Deutsche Physikalische Ges.) und Oliver Bachem (Fa. Production, Aachen).
Köln, im November 2020
Angelika Ruckert, Sebastian Schiebahn und Christoph Buchal

Inhalt
Eine kleine Einleitung 10
Mobil und vernetzt 12
1
2
Rückblick 18
1.1 Die Anfänge 20
1.2 Dampfschiffe und Eisenbahnen 23
1.3 Fahrräder ebnen den Weg zum Leichtbau 26
1.4 Vom ersten Auto zur Massenmotorisierung 28
1.5 Mobilität verändert Umwelt und Lebensstil 34
1.6 Die Welt wächst zusammen 40
Grundlagen der Technik 44
2.1 Von der Dampfmaschine zum Verbrennungsmotor 46
2.2 Der Energiebedarf eines Fahrzeugs 50
2.3 Die Bremsen – so wichtig wie der Motor 60
3
4
Computer greifen ein 62
3.1 Airbag, ABS, ESP und Motormanagement 64
3.2 Elektronik für die Lenkung 70
3.3 Intelligente Assistenten 72
3.4 Das Auto – ein Computermetzwerk 77
3.5 Vernetzung im Bahn- und Luftverkehr 82
Elektromobilität 84
4.1 Überblick 86
4.2 Elektrische Bahnen 88
4.3 Auf ganz leisen Sohlen – E-Bikes 91
4.4 Elektroautos 92
4.5 Hybridantriebe 96
4.6 Unverzichtbare Akkus 100
4.7 Wasserstoff und Brennstoffzelle 105
4.8 Die Brennstoffzelle 108
4.9 Der Einsatz von Strom für die Mobilität 112

Kraftstoffe 116
5.1 Überblick 118
5.2 Ein idealer Kraftstoff 121
5.3 Herstellung von fossilen Kraftstoffen 123
5.4 Was wäre noch besser als Diesel und Benzin? 125
5.5 Synthetische Kraftstoffe 126
5
Mobilität in Ballungsräumen 130
6.1 Besitzen oder Nutzen 132
6.2 Intermodale Vernetzung 135
6
Weltweite Mobilität 136
7.1 Das GPS-System 138
7.2 Schiffe und Flugzeuge – weltweit unterwegs 144
7
Das Internet 152
8.1 Drei Jahrzehnte verwandeln die Welt 154
8.2 Entwicklung der Kommunikation 157
8.3 Mobiles Internet 159
8.4 Das Internet der Dinge 160
Herausforderungen und Chancen 162
9.1 Was mag die Zukunft bringen? 164
9.2 Best Practice Beispiele 176
8
9
Tabellen, Daten und Referenzen 210
10.1 Tabellen und Kennzahlen 212
10.2 Internetquellen 220
10.3 Stichwortverzeichnis 222
10.4 Literaturverzeichnis 224
10.5 Autoren 226
10

Eine kleine
Einleitung

Mobil und Vernetzt
Menschen wollen sich bewegen. Und sie wollen Informationen, Wissen und Waren austauschen.
Nie zuvor war es so leicht, Informationen blitzschnell zu empfangen und zu versenden.
Wir müssen das Haus oder den Arbeitsplatz kaum noch verlassen, um mit anderen Menschen
oder mit Datenbanken (Servern) in Kontakt zu treten. Die elektronische Vernetzung erweist
sich als äußerst bequem und leistungsfähig. Doch das reicht nicht, wenn wir unsere Gesprächspartner
oder Freunde persönlich besuchen möchten, um mit ihnen gemeinsam die Zeit zu
verbringen. Außerdem müssen die meisten Menschen noch immer täglich zur Arbeit fahren,
vielleicht auch zur Schule, zum Sport oder, am schönsten, manchmal auch in den Urlaub. Dann
müssen wir uns persönlich in Bewegung setzen, zu Fuß, mit dem Rad, Auto, Zug oder mit dem
Flugzeug. Jede Form der Mobilität hat dabei ihre Berechtigung, ihre Vor- und Nachteile.
Nie zuvor gab es ein vergleichbar breites Angebot
an Verkehrsmitteln, das uns zu Diensten steht.
Unsere vielen Möglichkeiten werden allerdings mit
einem wachsenden Bedarf an Treibstoffen und
mit spürbaren Umweltproblemen erkauft. Dieser
Herausforderung müssen wir uns immer dringlicher
stellen. Noch sichtbarer und geradezu dramatisch
entwickelt sich gegenwärtig der Fortschritt auf
dem Gebiet der Vernetzung. Die Smartphones
und viele andere Möglichkeiten der mobilen
Vernetzung sind inzwischen nicht mehr aus dem
Alltag wegzudenken. Da ist es ganz natürlich
und naheliegend, dass diese beiden Entwicklungsstränge,
nämlich Mobilität und Vernetzung,

13
immer enger verschmelzen. Inzwischen haben
sogar manche Fahrzeuge begonnen, selbstständig
mit einander zu kommunizieren. Längst
nutzen Reisende im öffentlichen Verkehr ständig
ihr Smartphone. So bleiben sie auch unterwegs
vernetzt und im Kontakt mit Freunden, Familie
und dem Internet. Man kann eine SMS tippen,
die E-Mails bearbeiten oder telefonieren. Wenn
jemand umsteigen möchte zwischen Bahnen
und Bussen, dann zeigt ihm das Smartphone die
schnellsten und bequemsten Möglichkeiten. Man
sieht oft auch Fahrgäste, die unterwegs scheinbar
Selbstgespräche führen und allein vor sich hin
reden – doch sie sind nicht allein, sondern mit
einem winzigen Mikro und ihren Ohrhörern in ein
Ferngespräch vertieft.
Die Mobilität wird zunehmend
vernetzt – und die Vernetzung
ist weitgehend mobil geworden
Offensichtlich ist unsere Gegenwart bereits durch
eine hohe Mobilitätsvielfalt gekennzeichnet. Die
Fachleute sprechen von „Multimodaler Mobilität“.
Besonders in den Ballungsgebieten stehen uns
viele Verkehrsmittel zur Verfügung: Scooter, Fahrräder,
E-Bikes, Privatautos, Leihwagen, Taxi, Bus,
Straßenbahn, U- und S-Bahn, Fernbahn, Flugzeug.
Das persönliche Smartphone gehört längst auch
dazu, denn es behält für uns den Überblick. Es hat
die Straßenpläne und Routen parat, es kennt alle
Anschlusszeiten, Staus und Verspätungen – und
es überträgt die Informationen und Codes, um die
Carsharing-Autos zu finden und aufzuschließen.
Die Verkehrsmittel selbst sind neuen Anforderungen
und einem spürbaren Wandel unterworfen.
Vor allem die Emissionen der Motoren müssen
deutlich gemindert werden. Häufig gibt es zu
viele Fahrzeuge, zu viele Staus, zu viel schlechte
Luft. Elektroantriebe erweisen sich schon lange als
vergleichsweise leise und sauber, nicht nur bei den
Bahnen.
Das weitreichend vernetzte und vollautomatische Auto
ist keine Vision, sondern eine technische Realität – auch
wenn sie in unserem Alltag noch selten zu finden ist.
Dort, wo elektrische Fahrzeuge im Individualverkehr
an ihre Grenzen stoßen, weil die großen,
teuren Akkus letztendlich die Reichweite begrenzen,
dort bietet Wasserstoff neue Chancen und Lösungen.
Wasserstoff kann in Brennstoffzellen zu
Strom verwandelt werden und so Elektromotoren
antreiben.
Zugleich werden künstliche, synthetische Kraftstoffe
intensiv erforscht. Sie sollen völlig uweltneutral
mit Hilfe von „erneuerbarem“ Strom
produziert werden. Das ist keine Hexerei, doch es
macht sie relativ kostspielig im Vergleich zur Nutzung
von Erdöl. Sogar ihre spezifischen Verbrennungseigenschaften
können bei der Herstellung
optimiert werden. In dieser Hinsicht sind sie den
bekannten konventionellen Kraftstoffen überlegen,
denn sie verbrennen nahezu rußfrei und fast
ohne Freisetzung von Stickoxiden. Deshalb sind sie
trotz ihres Preises wichtig und in der Zukunft geradezu
unverzichtbar. Flugzeuge und wohl auch die
großen Motoren von Maschinen und Schwerlastfahrzeugen
bleiben auf das günstige Gewicht und
den hohen Energiegehalt der Kohlenwasserstoff-
Kraftstoffe angewiesen.
Im zweiten Kapitel schauen wir zurück. Die Geschichte
der Mobilität offenbart eine erstaunliche
Entwicklung. Zuerst waren viele Jahrtausende
geprägt durch eine langsame und anstrengende,

14
vielleicht sogar gefahrvolle Art der Fortbewegung.
Oft ging man barfuß oder mit ganz einfachen
Schuhen, im besten Falle nutzte man Pferd und
Wagen oder Boote und Segelschiffe. Erst vor
rund 300 Jahren begann die Zeit der noch sehr
unvollkommenen und unglaublich schweren
Dampfmaschinen. Sie hatten anfangs nichts mit
der Mobilität zu tun, denn für Fahrzeuge waren
sie in dieser Form überhaupt nicht zu nutzen. Es
musste ein weiteres Jahrhundert vergehen, bis
es gelang, die nunmehr wesentlich verbesserten,
aber immer noch recht schweren „Kraftmaschinen“
erfolgreich auf eiserne Schienen zu stellen
oder in Schiffe einzubauen.
Dampfmaschinen brauchen
Schienen – für die StraSSen sind
sie zu schwer
Damit setzte der überwältigende Siegeszug von
Eisenbahnen und Dampfschiffen ein und veränderte
die Welt. Zur Zeit der wachsenden Industrialisierung,
um 1880, wurde die fortschrittlichste
Mobilität charakterisiert durch Dampfkraft auf Eisenbahnlinien
und auf Schiffen. Neu hinzu kamen
damals auch die Fahrräder, doch von Autos war
noch keine Rede. Die Bahn entwickelte sich zur
bewunderten, kraftvollen und schnellen Königin
des Verkehrs zu Lande. Während die Pferde und
Wagen wie gewohnt die Straßen dominierten,
ermöglichte die Bahn bereits bequeme weite
Reisen und einen um Größenordnungen leistungsfähigeren
Warentransport. Zusätzlich entstand auf
den zahlreichen Bahnstrecken zum ersten Mal in
der Geschichte auch ein „Berufsverkehr“ zwischen
den Vorstädten und den Fabriken – und so ermöglichte
die Eisenbahn das ausufernde Wachstum
der Städte. Noch immer hält dieser Trend an, heute
jedoch oft durch den Autoverkehr getragen.
Zur Zeit der Eisenbahnen wuchsen automatisch
auch das Interesse und die Notwendigkeit zur
schnellen Informationsübermittlung. Längs aller
Schienenstränge entstanden Telegraphenleitungen,
um die Zugfahrten anzukündigen und zu
sichern. Obendrein konnte man mit Hilfe dieses
Systems auch Nachrichten weltweit über Land
telegraphieren, ab 1866 sogar quer durch den
Atlantik mit Hilfe von Seekabeln.
Heute dominieren Autos die Straßen, doch sie
wurden erst viel später als die Dampfeisenbahnen
erfunden. Der Viertakt-Gasmotor von Nicolaus
Otto (1876) und das erste Automobil von Carl
Benz (1886) leiteten nur sehr zögerlich eine neue
Entwicklungslinie der individuellen Mobilität ein.
Erst nach einigen Jahrzehnten wurden die Autos
allmählich nützlicher und wichtiger. Vor allem in
den Weiten der USA ermöglichten relativ preiswerte,
einfache Autos wie das FORD Model T eine
zuvor unbekannte Mobilität. Henry Ford erfand
und entwickelte den Prozess der industriellen
Fließbandproduktion und bot damit ein weltweit
bewundertes Vorbild. Sein Model T wurde mit
großer Begeisterung aufgenommen. Allein im
Jahr 1925 wurden zwei Millionen Exemplare des
robusten und preiswerten Fahrzeugs hergestellt.
Seine Werke lieferten bis zu unglaublichen
10 000 Stück pro Werktag aus. Eine wahrhaft
revolutionäre neue Entwicklung hatte eingesetzt
– und bestimmt bis heute die Situation in der
Industrie.
Benzinmotoren erobern
StraSSen und wege
Der Bedarf der Armeen in den großen Weltkriegen
hat viele technische Entwicklungen enorm
beschleunigt. Insbesondere in der Wiederaufbauzeit
nach 1950 setzte in den Industrieländern
ein ungebremster Siegeszug der PKW und LKW
ein. Die Technik erwies sich als zuverlässig und
alltagstauglich, die benötigten Kraftstoffe waren
preiswert und im Überfluss vorhanden. Viele
Bahnlinien verloren deshalb an Bedeutung. Nicht
mehr die Eisenbahn, sondern die Urlaubsreise
im eigenen Auto über die Autobahn bildete das
Symbol moderner Mobilität. Parallel dazu entwickelte
sich allmählich auch ein breites Angebot an
Flugreisen zu fernen Zielen – auch das erweist sich
als ein ungebrochener Trend.
Vernetzung und Mobilität, also weltweite Informationsübermittlung,
Reisen und Transport führen

15
dazu, dass die Länder der Welt immer enger
zusammenwachsen. Zusammen mit weltweitem
Handel, Arbeitsteilung und Dienstleistungen wird
dieser Prozess unter dem Namen „Globalisierung“
immer spürbarer. Der Waren- und Reiseverkehr
wird primär von einer effizienten Verkehrs- und
Transporttechnik getragen. Die globale Arbeitsteilung
ermöglicht eine besonders preisgünstige Produktion.
Unsere alltäglichen Waren, die Lebensmittel,
Blumen, Kleidung, Haushaltswaren, unser
Benzin und Erdgas und viele andere Artikel haben
bereits eine Menge Kilometer zurückgelegt, wenn
sie bei uns eintreffen. Wer seinen Einkaufswagen
im Kaufhaus füllt, kann problemlos auf 100 000
Kilometer an anteiligen Transportwegen kommen.
Dieser weltumspannende Handel mit globaler
Arbeitsteilung kennzeichnet unsere Gegenwart
ebenso wie die Erweiterung des Bewusstseins und
der Kenntnisse der Menschen und ihrer Wünsche
direkt durch die Vernetzung der Informationssysteme,
durch Telefon, Radio, Fernsehen und vor allem
durch das Internet.
Dazu kommt inzwischen eine wesentliche Erweiterung
des Verständnisses für andere Menschen und
Regionen durch Reisen in ferne Länder sowie eine
breite internationale Zusammenarbeit auf den
Gebieten von Wissenschaft und Forschung, des
Umweltschutzes, aber auch der Wirtschaft und
der Produktion.
Unser Alltag wird geformt von langen und weit
reichenden technischen Entwicklungen, die uns
auch in die Zukunft begleiten werden. Die Fahrzeug-
und Verkehrstechnik wurde vorangetrieben
durch großartige Leistungen von Tüftlern, Ingenieuren
und Wissenschaftlern. Das Auto feiert bald
schon seinen 135. Geburtstag. Was gibt es da
noch Neues zu entwickeln? Wirklich sehr viel! Es
geht dabei nicht nur um Elektroautos mit besseren
Batterien. Heute sehen wir bei allen Fahrzeugen
die Zusammenführung von konventioneller
Technik, von Lenkung, Bremsen, Motoren und
Fahrwerk mit einer umfangreich vernetzten elektrischen
Sensor- und Computertechnik, um einen
sicheren, umweltschonenden und kraftstoffsparenden
Betrieb zu ermöglichen. Eine zusätzliche
externe Vernetzung nutzt dabei Navigationsysteme
und Leittechnik, um Staus und Umwege zu
vermeiden. Die interne elektronische Vernetzung
hat längst alle modernen Flugzeuge in „fliegende
Computer“ verwandelt. Ebenso wandeln sich die
Autos immer mehr zu „rollenden Computern“.
Die Fahrer werden dabei durch „intelligente Assistenzsysteme“
unterstützt, bis hin zum zukünftigen
autonomen Fahren. Viele Neuwagen werden
Bereits im Jahr 1769(!) konstruierte Nicolas Cugnot seinen bewundernswerten Dampfwagen. Dieser erste Kraftwagen
der Welt stellte eine technische Meisterleistung dar, erwies sich aber für die damaligen Wege als viel zu schwer und
brachte noch keinen Vorteil gegenüber einem Pferdegespann. Sehr aufschlussreich zum Verständnis der neuartigen
Antriebstechnik ist das Youtube-Video „Der Fardier“ (siehe Internetquelle 1, S. 220).

16
dazu mit Abstandsradar, Einparkassistenten und
anderen nützlichen Helfern ausgestattet, wie man
ab Seite 70 sehen kann.
Die mobile Vernetzung verändert
die Navigation und steuert
die Verkehrsströme
Inzwischen wurden auch Teststrecken für autonome
Fahrzeuge auf den deutschen Autobahnen
eingerichtet. Mit Bildverarbeitung, Sensoren und
leistungsfähigen Computern ausgerüstet sind
dort Fahrzeuge ohne die Eingriffe eines Fahrers
unterwegs, inmitten des uns vertrauten Autobahnverkehrs.
GPS-Navigationssysteme, Umfeld-
Erkennung in komplexer Umgebung, Leittechnik
und Kommunikation über das mobile Internet
machen diese Autos zu „rollenden Robotern“.
Damit wird ein faszinierendes neues Kapitel der
Automobiltechnik aufgeschlagen. Auf den Fachmessen
nimmt das „Autonome Fahren“ einen
breiten Raum ein. Im gut strukturierten Autobahnverkehr
ist es bereits möglich, doch im Gewühl
der oft unübersichtlichen Ortschaften scheint ein
vollständig automatisierter Individualverkehr noch
in weiter Ferne zu liegen. Dennoch erwarten die
Fachleute und die Verkehrsminister zahlreiche
vollautomatische Fahrzeuge bereits innerhalb der
nächsten zehn Jahre auf unseren Straßen, insbesondere
auf den klar strukturierten Autobahnen.
Doch die Bahn darf nicht vergessen werden. Nicht
nur der Umweltschutz spricht für die Bahn. Der
Jahrzehnte lang vernachlässigte Schienenverkehr
bietet auch in Punkto Automatisierung besonders
realistische Möglichkeiten. In dieser Hinsicht
ist die Bahn längst zum Vorreiter geworden. Als
überragend umweltfreundlich und sinnvoll erweist
sich die Elektrifizierung der Bahn. Weil sie keine
Batterien benötigt, sondern mit Hilfe der Oberleitung
den Strom direkt vom Kraftwerk bezieht, gilt
die Bahn als „Königin des elektrischen Transports“.
Ohne große Verluste und mit optimalem
Wirkungsgrad nutzt die Bahn die elektrische
Energie aus. Obendrein speisen moderne Elektroloks
die Bremsenergie mit Hilfe ihrer Motoren
direkt zurück in das Netz. Deshalb ermöglichen
moderne Züge einen unübertrefflich energieeffizienten,
emissionsarmen, umweltschonenden und
bequemen Transport von Menschen und Gütern,
bei relativ geringem Bedarf an Verkehrsraum und
mit vollautomatischer Leit- und Sicherheitstechnik.
Das sind ganz entscheidende technische und
umweltrelevante Trümpfe vor allem in Ballungsgebieten,
aber auch auf Schnellfahrstrecken über
weite Distanzen.
Das Ende der Autos ist
keinesfalls zu erwarten
Wie wir wissen, stehen wir im Umwelt-, Energie-
und Rohstoffsektor vor großen Herausforderungen.
Sie ergeben sich aus dem weltweiten
Bedarf an bezahlbarer Energieversorgung, verbunden
mit der strikten Vermeidung von klimaschädlichen
Emissionen. Mit Sicherheit wünscht man
sich überall auf der Welt Mobilität und Wohlstand.
Schon für 2050 rechnet man deshalb mit über 2,5
Milliarden Fahrzeugen für rund 9 Milliarden Menschen
– das wären dann doppelt so viele PKW und
LKW wie gegenwärtig. Im Jahr 2019 produzierte
die weltweite Industrie über 90 Millionen PKW,
LKW und Busse. Längst ist die mit dem Verkehr
verbundene Emissionsbelastung zu einer Schlüsselfrage
geworden, und von gleicher Bedeutung ist
die benötigte umweltgerechte Versorgung mit
Energie und Kraftstoffen. Im Straßenverkehr werden
noch immer mehr als 90 % der Kraftstoffe auf
der Basis von Erdöl hergestellt. Auch in der Luftfahrt
dominieren konventionelle Kraftstoffe wie
das Kerosin. Auf Grund der Naturgesetze sind diese
Kohlenwasserstoffe herausragende und in vieler
Hinsicht unersetzliche Energieträger, wie im 5.
Kapitel erläutert wird. Dabei muss man obendrein
akzeptieren, dass biogene Kraftstoffe niemals
die gewaltigen Mengen der derzeit produzierten
fossilen Kraftstoffe werden ersetzen können, nicht
zuletzt auch wegen der Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion:
„Tank oder Teller?“
So wird es wichtig, sich mit der unerschöpflichen
Stromerzeugung durch Wind und Sonne zu beschäftigen
und das Potential der Elektromobilität
besonders sorgfältig zu betrachten. Die tech-

17
nischen Vorteile der Bahnen sind bekannt, doch
auch die Fahrräder spielen neben den Autos wieder
eine wichtige Rolle. Der Nutzen und die hohe
Akzeptanz der neuen Elektrofahrräder zeigen sich
an den überall steigenden Verkaufszahlen.
Es sind vor allem die sehr unterschiedlichen
modernen Entwicklungen im Bereich der elektrisch
angetriebenen PKW und Busse, denen das
4. Kapitel gewidmet ist. Können sie den hohen
Erwartungen gerecht werden? Wir erläutern
deshalb die Technik der Hybridfahrzeuge und
der Elektro-PKW sowie die Batterietechnik. Im
Anschluss gilt unser besonderes Augenmerk den
„Fuel-Cell-Fahrzeugen“, die mit E-Motoren und
einer Stromversorgung mit Hilfe von Brennstoffzellen
ausgestattet sind. Als Kraftstoff benötigen
sie Wasserstoff, der in einem Drucktank mitgeführt
wird. Diese Technologie im Verbund mit der
Produktion des Wasserstoffs mit Hilfe von Strom
aus Windkraftanlagen wird entscheidend zu einer
erfolgreichen Energiewende im Mobilitätssektor
beitragen.
Die Vernetzung im mobilen Internet wird wesentlich
unterstützt durch eine genaue Positionsbestimmung der
Teilnehmer mit Hilfe der GPS-Satellitensysteme.
Auch in Zukunft benötigen wir
die gesamte Palette: E-Autos,
BrennstoffzellenFahrzeuge und
klassische Verbrennungsmotoren
mit verbesserten
Treibstoffen
Unser Buch bietet Einblicke in sehr unterschiedliche
Facetten der Mobilität. Die geschichtlichen
technischen Entwicklungen erwiesen sich immer
als eng verknüpft mit gesellschaftlichen Veränderungen.
Mobilität war und ist ein Freiheitsrecht
und erweitert den Horizont sowie die persönlichen
Möglichkeiten. Zu allen Zeiten haben Wanderungsbewegungen,
wie etwa die Auswanderung
nach Amerika, die Welt verändert. Im Zeitalter der
mühelosen weltweiten Kommunikation haben
sich eine weltweite Mobilität und ein weltweiter
Warentransport entwickelt. Sie sind uns geradezu
selbstverständlich geworden. Wir haben deshalb
auch einige der wichtigen globalen Entwicklungen
dargestellt. Im 9. Kapitel, ab Seite 176, soll mit
Hilfe interessanter Gastbeiträge eine sorgfältige
Auseinandersetzung mit den uns alle betreffenden
Zukunftsfragen ermöglichen.