Unsere KICK-Preisträger*innen (2/3)

Auch im Jahr 2020 hatten die Stadtwerke Münster zur Teilnahme am alljährlichen KICK-Wettbewerb aufgerufen. KICK ist eine Initiative der Stadtwerke, die im Jahr 2009 ins Leben gerufen wurde und neue, fortschrittliche, ideenreiche und zukunftsweisende Projekte auszeichnen soll, für die sich Schüler*innen und Lehrer*innen freiwillig über den normalen Lernstoff hinaus einsetzen. Da die große KICK-Preisverleihung in diesem Jahr aufgrund der Covid-19-Pandemie nicht stattfinden konnte, möchten wir als Schule unsere Preisträger*innen ehren, indem wir ihre Projekte an dieser Stelle präsentieren.

Parknet – Urbanen Parkraum optimal nutzen mit KI-basierten, autonom agierenden Fahrzeuge

Projektteilnehmer*innen: Lukas Grave, Lukas Haverbeck, Frederik Schittny (17/18 Jahre, Q2)
Projektbetreuer: Hendrik Büdding

Projektbeschreibung:
Wahrscheinlich kennt jeder, der schon einmal in der Stadt Auto gefahren ist, das Problem: Die Parkplatzsuche dauert ewig, der Postwagen findet keine Parklücke, blockiert deshalb die Straße und behindert so den öffentlichen Nahverkehr, und wenn sich dann mal eine freie Parklücke auftut, ist sie gerade so groß, dass das Auto nicht mehr hineinpasst. Mangelnder Parkraum nervt nicht nur Autofahrer, sondern belastet darüber hinaus auch die Umwelt und den Verkehrsfluss. Neben jährlichen volkswirtschaftlichen Kosten von 40,4 Milliarden Euro verursacht der Parkplatzmangel in Deutschland erhöhte Fahrtzeiten und damit vermeidbaren Kraftstoffverbrauch sowie Abgasausstoß. Aus diesem Grund haben wir uns damit beschäftigt, eine Lösung für dieses Problem zu entwickeln.

Vernetzte, autonom interagierende Fahrzeuge können zu dieser Lösung beitragen, indem sie eine möglichst effiziente Anordnung der Fahrzeuge auf einem Parkstreifen autonom umsetzen und dabei intelligent auf das Verhalten anderer Fahrzeuge sowie ihr Umfeld reagieren. Die Fahrzeuge halten auf den gesamten Parkstreifen verteilt lediglich so viel Abstand zueinander, dass zu jedem Zeitpunkt das längste Fahrzeug ausparken kann. Dazu kommuniziert es diese Absicht und die anderen autonomen Akteure reagieren darauf, indem sie zueinander aufrücken und dementsprechend Platz schaffen. Auf diese Weise wird nicht nur Parkraum eingespart, sondern auch der Güter- und Personenverkehr bzw. der allgemeine Verkehrsfluss optimiert.

Das Projekt beschäftigt sich mit der Konzeptionierung und der technischen Umsetzung dieses Systems anhand der Entwicklung mehrerer prototypischer Modellfahrzeuge. Dazu gehören die Planung von Kommunikationsprozessen zwischen den Fahrzeugen sowie der Entwurf als auch die Implementation der Steuerung und der Interaktion der Akteure. Dies schließt auch die Entwicklung und Optimierung einer künstlichen Intelligenz in Form eines neuronalen Netzes für das autonome Fahren ein.

Drei Fragen an Lukas Grave, Lukas Haverbeck und Frederik Schittny:
Euer Projekt „Parknet - Urbanen Parkraum optimal nutzen mit KI-basierten, autonom agierenden Fahrzeugen“ befasst sich mit dem Parkplatzmangel in Städten und sucht den Lösungsansatz in selbstfahrenden Fahrzeugen. Ganz schön futuristisch, das ist doch noch Zukunftsmusik, oder?
Das klingt natürlich erstmal so. Allerdings entspricht das Bild des vollkommen autonom fahrenden Autos nicht wirklich dem, womit wir uns beschäftigt haben. Die Autos, die wir konzipiert und modellhaft umgesetzt haben, müssen im Kern nur in einem sehr begrenzten Rahmen und ausschließlich auf Parkstreifen autonom manövrieren können. Für unseren Anwendungszweck reicht es also vollkommen aus, wenn die Autos in einem Radius von einem bis zwei Metern selbstständig vor- und zurückfahren können. Beim Entwurf unseres Systems konnten wir deswegen sicherstellen, dass unsere Fahrzeuge ausschließlich auf skalierbarer und bereits kostengünstig verfügbarer Technologie basieren. Prinzipiell könnte unser System deswegen schon heute in alle neu produzierten Autos und in einen großen Teil älterer Autos integriert werden. Die Zukunftsmusik besteht aus unserer Sicht weniger in der technischen Machbarkeit als darin, dass sich die großen Autohersteller auf kompatible Schnittstellen einigen müssten, wenn man unsere Idee konsequent umsetzen wollte.

Habt ihr denn alle schon den Führerschein? War dafür neben der Schule und dem zeitintensiven Projekt überhaupt Zeit?
Tatsächlich hat von uns bisher nur Lukas (Grave) den Führerschein gemacht. Zum Teil liegt das wirklich daran, dass unser Projekt ganz schön viel Zeit in Anspruch genommen hat. Hätten wir nur in der Schulzeit gearbeitet, wären wir nicht fertig geworden. Deswegen haben wir uns an den Wochenenden getroffen und auch zu Hause weitergemacht.

Wie bewertet ihr den Nachhaltigkeitsaspekt des Projekts? Sind auch Überlegungen zu CarSharing oder alternativen Energieformen eingeflossen?
Bei unseren Recherchen haben wir festgestellt, dass der Mangel an Parkraum sehr viel stärker zur Belastung der Umwelt durch CO2 beiträgt, als wir gedacht hätten. Das liegt daran, dass die Knappheit des Parkraums die Parkplatzsuche verlängert, was Emissionen verursacht und noch dazu den restlichen Verkehr aufhält. Würde man die parkenden Fahrzeuge die Parkplätze effizienter nutzen lassen, ließen sich also Emissionen in Städten reduzieren. Das funktioniert mit unserem System ganz unabhängig von der Antriebsform. Wir sind der Ansicht, dass effizientes Parken bei CarSharing-Fahrzeugen nötig, aber andererseits auch besonders gut möglich ist, denn zum einen müssen diese Autos außerhalb der Stoßzeiten möglichst zentral geparkt werden, wo der Parkraum tendenziell am knappsten ist, um nah an den Nachfrage-Hotspots zu sein. Unser System lässt sich zum anderen besonders gut auf CarSharing-Autos anwenden, weil es umso effektiver ist, je mehr Fahrzeuge auf einem Parkstreifen autonom miteinander interagieren können und CarSharing-Fahrzeuge sinnvollerweise zusammen in kleineren Flotten abgestellt werden können.