Chancen und Risiken der unbemannten Luftfahrt für Mensch und Umwelt
Hintergrund
Durch die voranschreitende technische Entwicklung im Bereich der unbemannten Luftfahrzeuge, umgangssprachlich Drohnen genannt, ergeben sich Potentiale zu ihrer kommerziellen Nutzung. In diesem Zuge werden neue rechtliche Rahmenbedingungen, sowohl auf nationaler Ebene als auch im Rahmen des EU-Rechts, geschaffen. So hat das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) im Dezember 2022 ein Konzept zur Einrichtung von U-Spaces in Deutschland vorgelegt. U-Spaces sind dedizierte Lufträume, die den Betrieb von unbemannten Luftfahrzeugen ohne Konflikte mit der konventionellen Luftfahrt ermöglichen sollen. Für eine effektive Gestaltung des rechtlichen Rahmens sind Informationen zu Risiken und Nebenwirkungen eines potentiellen Drohnenbetriebs notwendig. Hier setzt das Forschungsprojekt an. Ziel ist es, externe Wirkungen des Drohnenverkehrs wie visuelle und akustische Beeinträchtigungen, Flächeninanspruchnahme und Ressourcenbedarf zu benennen und zu quantifizieren.
Vorgehen
Zunächst findet eine systematische Literaturanalyse zur Akzeptanz von Drohnen nach dem Standard des PRISMA-Statements statt. Es werden mögliche logistische Betriebskonzepte für den Drohneneinsatz sowie geeignete Gütersegmente für den Transport mittels Drohnen analysiert. Zusätzlich erfolgt eine theoriegeleitete Analyse zur städtebaulichen und verkehrlichen Einbindung von Start- und Landeplätzen. Im nächsten Schritt finden die Modellierungs- und Simulationstätigkeiten mittels verschiedener Modelle für den bodengebundenen Personen- und Güterverkehr sowie den Luftverkehr statt, um die Verlagerungseffekte vom bodengebundenen Verkehr in die Luft aufzuzeigen. Zunächst werden mithilfe einer Szenariotechnik systematisch Zukunftsszenarien mit verschiedenen Ausprägungen des Drohnenbetriebs definiert und entwickelt.
Aufbauend auf den Szenarien werden die Personenverkehrsmodelle MATSim und Vissim sowie das Logistikverhaltensmodell Jsprit zur Simulation des bodengebundenen Verkehrs vorbereitet und entsprechend den Anforderungen der entwickelten Szenarien erweitert und parametrisiert. Ferner erfolgt die Modellierung des Luftverkehrs mittels Schnellzeitsimulationen. Nach Abschluss der Simulationen werden die Simulationsergebnisse umfassend ausgewertet und der Vergleich zwischen dem Basisszenario (aktuellem Drohnenbetrieb) und den weiteren Szenarien (mit ausgeprägtem Drohnenbetrieb) gezogen, um die Wirkungen der Drohnen aufzuzeigen. Auf Basis der vorgelagerten Analysen und Simulationsergebnisse werden Handlungsempfehlungen für die folgenden Bereiche abgeleitet:
- Leistungsfähiger Drohnenbetrieb bei akzeptablen negativen Auswirkungen
- Potentiale für verschiedene Anwendungsfelder
- Sinnvolle Belieferungskonzepten für die potentiellen Einsatzfelder für Drohnen im Güterverkehr
- Ökologische Auswirkungen
- Gesundheitliche Auswirkungen
- Ökonomische Auswirkungen für die Logistik, sowie
- Städtebauliche Einbindung von Start- und Landeplätzen
Zusätzlich werden Vorschläge für eine konkrete rechtliche Operationalisierung, inkl. baurechtlicher Aspekte, erarbeitet.
Projektziele
- Evaluierung der Wirkungen von Drohnen auf die Gesundheit der Menschen und die Umwelt
- Quantitative Abschätzung externer Wirkungen wie Lärm oder visuelle Beeinträchtigung
- Ermittlung der Veränderung der Verkehrsmengen im Bodenverkehr durch Verkehrsverlagerung in die Luft
- Aufzeigen von Chancen des zukünftigen Drohnenbetriebs
- Entwicklung von Handlungsempfehlungen zum nachhaltigen Drohnenbetrieb
- Unterstützung des Aktionsplans der Bundesregierung für unbemannte Luftfahrtsysteme und innovative Luftfahrtkonzepte
Konsortium
Die Leitung des Konsortiums übernimmt das Deutsche Luft- und Raumfahrtzentrum e.V. (DLR), Institut für Flugführung (DLR-FL). Die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des DLR-FL besitzen Erfahrung mit Konzepten und Technologien zur Luftraumintegration von unbemannten Luftfahrzeugen. Außerdem Teil des Konsortiums ist das DLR-Institut für Verkehrsforschung (DLR-VF), welches Expertise in der Analyse und Prognose von Güterverkehr auf verschiedenen räumlichen Ebenen sowie in der Bewertung von planerischen Maßnahmen in Bezug auf innovative Technologien besitzt. Das Institut für Stadtbauwesen und Stadtverkehr (ISB) trägt durch seine Kompetenzen in der Kombination von verkehrlichen und städtebaulichen Themen zu dem Projekt bei.
Projektleitung am ISB:
Michael Schrömbges M. Sc.
Bearbeitung:
Dipl.-Ing. Ingmar Seitz, Marcus Klatte M. Sc.
Auftraggeber:
Umweltbundesamt (UBA)
Laufzeit: 03.2023 - 03.2025