Dekarbonisierung des Busverkehrs: Technologie-Auswahl, Standort-Entscheidungen und Umlaufplanung mithilfe mathematischer Optimierung

Die Bereitstellung attraktiver öffentlicher Bussysteme spielt eine entscheidende Rolle bei der Erreichung unserer Klimaziele. Eine zentrale Herausforderung liegt dabei in der Umstellung auf saubere und emissionsfreie Antriebstechnologien. In der Europäischen Union wird diese Umstellung durch die Clean Vehicle Directive geregelt – eine Richtlinie die verschiedenen technologischen Lösungen und Betriebskonzepte zulässt, z. B. den Einsatz von batterieelektrischen Bussen, oder wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen-Busse. Nachdem jede Technologie-Option gewisse Vor- und Nachteile birgt und in Wechselwirkung mit einer Vielzahl an weiteren betrieblichen Faktoren steht, ist die optimale Technologie-Entscheidung eine zentrale Herausforderung für viele Busbetreiber.

Der städtische Kontext fügt der Entscheidungsfindung eine individuelle Komponente hinzu: Routen und Fahrpläne beeinflussen Umlauf- und Wendezeiten und damit den möglichen Standort von Ladeinfrastruktur. Anschlussmöglichkeiten an die bestehende Netzinfrastruktur und Platzbedarf müssen ebenfalls berücksichtigt werden. In manchen Fällen können einzelne Buslinien nicht nach bestimmten Technologie-Konzepten betrieben werden, während andere Linien ausgezeichnet dafür geeignet wären. Die daraus entstehende Frage nach dem besten Technologie-Mix lässt sich am besten mit Methoden der mathematischen Optimierung beantworten. Dabei können unterschiedliche Ziele, wie die Minimierung der Systemkosten oder der CO_²-Emissionen entlang des Lebenszyklus berücksichtigt werden. Im folgenden Beitrag wird das zugrundeliegende Problem skizziert und anhand eines eigens entwickelten Entscheidungs-Unterstützungs-Systems demonstriert. Mögliche Lösungen werden am Beispiel des Linienbusnetzes Graz dargestellt.

Nathalie Frieß, MSc,
Institut für Operations und Information Systems, Universität Graz