Mit elektrischer Unterstützung leichter Radfahren und gleichzeitig Daten für eine gesündere, lebenswerte Stadt sammeln: Was vor 13 Jahren eine Idee von Wissenschaftler*innen war, könnte jetzt tatsächlich funktionieren. Dazu hat nicht zuletzt die große Verbreitung von E-Scootern beigetragen.
Das Senseable City Lab an der US-Spitzenuniversität Massachusetts Institute of Technology (MIT) arbeitet seit Langem daran, mit digitalen Technologien Städte zu gestalten. Im Dezember 2009 stellten die Forscher*innen auf der UN-Klimakonferenz in Kopenhagen das „Copenhagen Wheel“ vor: Das Austauschhinterrad sollte aus jedem normalen Fahrrad ein smartes E-Bike machen. In der auffälligen roten Nabe befand sich ein Elektromotor inklusive Akku und zusätzlich eine Menge Sensoren für Drehmoment, Geschwindigkeits- und Ortsdaten, CO2, Stickoxide, Lärm, Luftfeuchtigkeit und Temperatur.
Die elektrische Unterstützung sollte Menschen dazu zu bringen, mehr Rad zu fahren. Gleichzeitig sollten die Sensoren automatisch bei jeder Fahrt Daten zu sammeln, um der dänischen Hauptstadt dabei zu helfen, bis zum Jahr 2025 die erste klimaneutrale Hauptstadt der Welt zu werden.
„Wenn Radfahrerinnen und Radfahrer Daten zur Luftqualität sammeln und weitergeben, wird das Fahrrad zu mehr als einem sauberen Verkehrsmittel. Es eröffnet den Bürgerinnen und Bürgern eine weitere Möglichkeit, sich an der Pflege und an der Erhaltung öffentlicher Ressourcen zu beteiligen.“ So lautete die Vision der MIT-Forscher*innen.
Das „Copenhagen Wheel“ war kein kommerzieller Erfolg. 2013 wurde das Unternehmen Superpedestrian ausgegründet und nahm Vorbestellungen an, die ersten Räder wurden aber erst ab 2017 ausgeliefert – und kosteten dann 1.749 Dollar statt der anfangs geplanten 650 Dollar. Das waren keine guten Voraussetzungen für eine weite Verbreitung. Die kam erst, als die Entwickler die Technologien auf ein anderes Fahrzeugkonzept übertrugen, den E-Scooter.
2018 startete das Team mit der Entwicklung eines besonders sicheren und langlebigen E-Scooters, den es seit 2020 als Sharinganbieter unter dem Namen „Link“ in mittlerweile über 60 Städten weltweit anbietet. Seit dem 1. Juni 2022 ist das Unternehmen auch in Nürnberg aktiv, offenbar um sich für eine anstehende Ausschreibung in Stellung zu bringen. Immer mehr Städte regulieren den Scooter-Betrieb stärker und wählen gezielt die Anbieter aus, die ihren Anforderungen gerecht werden. Dazu gehört auch, dass diese ihnen Daten bereitstellen müssen.
Daten zur Luftqualität sammeln die Scooter von Superpedestrian nicht mehr, dafür lassen sie sich laut dem Hersteller dank aufwendiger Sensortechniken bis auf 30 Zentimeter genau orten, selbst in dicht bebauten Straßen. „Um genau planen zu können, brauchen Städte genaue Daten. Wenn man erkennen kann, ob ein Scooter auf der Straße, auf dem Radweg oder auf dem Gehweg fährt, kann man daraus Erkenntnisse und Handlungen ableiten“, sagt Emmett McKinney, der verantwortliche Product Manager.
Aber sind diese Daten überhaupt interessant für Städte? Natürlich, sagt Ralf Maier-Geißer, Leiter des Aktionsplans „Nachhaltig mobil“ der Stadt Stuttgart. Sein Ziel ist es, die Luft dort sauberer zu machen und die Lebensqualität für alle zu erhöhen. Dazu arbeitet er seit 2018 an einem „digitalen Zwilling“ der Stadt.
Immer mehr Mobilitätsdaten und -vorgänge in der Stadt werden dazu digitalisiert und auf einem Dashboard angezeigt: Daten aus Parkhäusern, Zählstationen und die Daten der Sharinganbieter für Fahrrad- und E-Scooter. Diese fördern schon jetzt überraschende Ergebnisse zutage: Wenn etwa Verkehrskameras, die automatisch Autos zählen, auf der Straße ungewöhnliche Lücken zwischen den Fahrzeugen anzeigen, lässt sich daraus folgern, dass dort mit hoher Wahrscheinlichkeit Lastenräder unterwegs sind.
Solche Erkenntnisse unterstützen die Wahrnehmung der Planenden. Zusätzliche Daten von den Fahrrädern selbst könnten für noch mehr Klarheit und noch mehr Auswertungsmöglichkeiten sorgen – vorausgesetzt, sie liegen im richtigen Format vor.
Die „Mobility Data Specification“ (MDS) ist bei Sharinganbietern und Kommunen mittlerweile praktisch das Standard-Format. Die MDS arbeitet in zwei Richtungen: Statt gefaxten Unterlagen, Schildern oder Fahrbahnmarkierungen liefern Kommunen Sharinganbietern in digitaler Form Regeln, nach denen sich deren Fahrzeuge richten müssen. Das sind oft mittels Koordinaten sehr präzise definierte Verbots- oder Parkzonen, aber auch kurzfristige Einschränkungen wie Baustellen oder Veranstaltungen.
Die Anbieter liefern den Kommunen im Gegenzug Echtzeitdaten über den Standort und den Status aller Fahrzeuge. Die Daten müssen natürlich anonymisiert und ohne Möglichkeit zu Quervergleichen ausgetauscht werden.
Screenshot: Emmett, Quelle: Youtube/OpenBikeSensor.org
Menschen wie Maier-Geißer können damit schon gut arbeiten. Allerdings weiß er auch, wo Daten privater E-Bikes interessant wären: Zum Beispiel, wenn Menschen morgens durch die Fußgängerzone zur Arbeit fahren, weil es dann erlaubt ist, und abends auf einem anderen Weg zurück. Diese Routen könnte die Stadt auswerten und dort Radwege ausbauen, genau wie an Stellen, an denen sie viele Zweiradbewegungen feststellt.
Das Potenzial solcher Daten wurde auch beim Deutschen Fahrradpreis 2022 betont: Gleich drei Ehrungen gab es dort für Projekte, die anhand der Daten von Bürger*innen zeigen, wo diese mit dem Fahrrad entlangfahren und wo sich Gefahrenstellen befinden, und damit entsprechende verkehrliche Prognosen und Änderungen erleichtern. Eines der drei Preisträgerprojekte ist der Open Bike Sensor (OBS), eine digitale Datensammelbox zur Selbstmontage, siehe nebenstehend eingebettetes Video.
Inspirierendes findet sich – wie so häufig – auch in den Niederlanden. Die Datenexpert*innen des niederländischen Planungsbüros Witteveen+Bos arbeiten, wenn möglich, mit offenen Daten. Sander Veenstra hat dazu die Web-App Fietsmonitor entwickelt, mit der er gerade die Stadt Haarlem bei der Erweiterung der Fahrrad- und Fußverkehrs-Infrastruktur unterstützt.
„Haarlem hatte bereits ein paar Maßnahmen für das Fahrrad ausgearbeitet“, berichtet er, „dabei bezogen sich die Beteiligten auf eigene Erfahrungen und ihr Bauchgefühl. Von uns wollten sie eine Möglichkeit, dieses Bauchgefühl mit Zahlen zu untermauern: Wie viele Radfahrer können wir an einigen Stellen erwarten? Gibt es an bestimmten Stellen wirklich einen Engpass?“ Daten dazu bekamen die Planer*innen aus Verkehrszählungen, von Zählstellen, Kameras und Bürger*innenbefragungen wie der Fahrradzählwoche (FietsTelweek).
„Wichtig ist, zu wissen, was man erforschen möchte“, ergänzt sein Kollege Laurens Versluis, „dann genügen auch wenige Fahrradfans für repräsentative Ergebnisse.“ Er verweist auf das Projekt Snuffelfiets. Hierbei ging es – ähnlich wie beim bereits erwähnten Open Bike Sensor (siehe oben) – um eine kleine Box für das Fahrrad mit Sensoren für Temperatur, Luftqualität, Straßenbedingungen und Standortdaten mit eigener Mobilfunkverbindung.
Die Snuffelfiets-Box verwendeten bereits verschiedene Kommunen mit ausgewählten Testpersonen, zum Beispiel, um die Luftverschmutzung entlang bestimmter Radrouten zu messen, Hitze-Inseln in der Stadt zu entdecken und die Fahrbahnqualität einzelner Wege zu erkunden.
Screenshot: Emmett, Quelle: https://snuffelfiets.nl/
ZIV: Bislang wisse niemand, wie viel Räder nutzbare Daten liefern
Verglichen mit Citizen-Science-Projekten und der Auswertung von Fahrten mit Sharing-Bikes und -Scootern könnten private E-Bikes ein Vielfaches an Daten liefern. Schließlich ist auch deren Entwicklung weitergegangen und immer mehr Fahrräder sind direkt oder über Apps mit dem Internet verbunden. Genau beziffern lässt sich das jedoch nicht.
„Wie hoch der Anteil an Rädern ist, die nutzbare Daten liefern, und ob es tatsächlich eine technisch, fachlich, sinnvolle und juristisch umsetzbare Nutzung dieser Daten gibt, wissen wir nicht“, sagt Burkhard Stork, Geschäftsführer vom Zweirad-Industrie-Verband (ZIV). „Das weiß unseres Erachtens bislang noch niemand.“ Was bekannt ist: 43 Prozent aller Fahrradverkäufe gingen hierzulande im Jahr 2020 auf E-Bikes zurück, inzwischen gibt es in deutschen Haushalten mehr als sieben Millionen von ihnen. Branchenverbände schätzen, dass in Europa 2024 erstmals zehn Millionen E-Bikes in einem Jahr verkauft werden (im Jahr 2021 lag die Zahl bei fünf Millionen).
Der Fahrrad-Hersteller VanMoof gehört zu den Vorreitern bei vernetzten E-Bikes. Aktuell will die Marke mit Diebstahlschutz durch vernetzte Elektronik punkten: Wird das Rad trotz seiner integrierten Alarmanlage gestohlen, kann VanMoof über das eingebaute Mobilfunkmodul aus der Ferne das Rad orten und über ein eigenes Team sogenannter Bike-Hunter zurückholen.
Ein für den Herbst 2022 angekündigtes neues Modell soll noch mehr können: Es wird laut Geschäftsführer Taco Carlier mehr Sensoren und umfangreichere Vernetzung bieten als das Copenhagen Wheel, das Snuffelfiets und alle Bikes anderer Hersteller. Carlie: „Über die Mobilfunkverbindung in den Fahrrädern werden alle Daten der Sensoren rund um die Uhr hochgeladen. Wir haben ein großes Dashboard, auf dem wir Fehlercodes überwachen können. Wir können die Geschwindigkeit und alle Sensordaten überwachen. Darauf setzen wir eine KI-Schicht auf, um Wartungsarbeiten, Fahrraddiebstähle und Unfälle vorherzusagen. Die werden wir dann an die Nutzer*innen weitergeben.“
Was darüber hinaus mit den Daten möglich sein wird, werden die Datenspezialist*innen feststellen, sobald die Räder auf der Straße sind, sagt er. Alle Daten würden vollständig anonymisiert und nur nach Zustimmung geteilt. Bisher hätten sich noch keine Städte oder Kommunen gemeldet, aber man freue sich über Anfragen, denn natürlich würden sie helfen wollen, den Radverkehr und die Fahrradinfrastruktur zu verbessern, erklärt Carlier. Auch beim Austauschformat sei man offen. Wenn Städte ein bestimmtes Format wünschen, würde man sicher versuchen, dies für sie zu liefern.
Das belgische Unternehmen Cowboy stellte 2018 sein erstes E-Bike vor. Zwei der Gründer betrieben vorher einen Lieferdienst, ähnlich wie Lieferando, der dritte, Tanguy Goretti, startete 2013 eine Ridesharing-App, vergleichbar mit Uber. Und das merkt man: Das Nutzungserlebnis ist komplett digital, das Rad rund um die Uhr vernetzt. Über das Protokoll MQTT werden 25 Datenpunkte pro Sekunde übertragen (Position, Geschwindigkeit, Lage, Drehmoment usw.). „Damit können wir den Status des Fahrrads überprüfen und sicherstellen, dass alles in Ordnung ist“, sagt Goretti. „Wir können dir aber auch Statistiken und Erkenntnisse darüber geben, wie du das Fahrrad benutzt.“
Bei Cowboy arbeite man im Moment nicht daran, Daten für Städte und Gemeinden bereitzustellen. Die Aufbereitung sei sehr aufwendig und aktuell nicht Schwerpunkt der Entwicklung, erklärt Gründer Goretti. Der liege auf dem Gesundheitsaspekt und auf der Sicherheit. Demnächst sollen eigene Daten mit externen Diensten, wie Apple Health, Google Fit und Strava geteilt werden können. Während die Fitness-Apps von Apple und Google lediglich gesundheitsrelevante Daten speichern, kann Strava, ein soziales Netzwerk für Rad- und Laufsport, zusätzlich für die Verkehrsplanung nützliche Daten wie Wegstrecke, Geschwindigkeit und Trittkraft übernehmen.
Strava sammelt bereits seit 2014 die Daten der Community und bereitet sie zur Auswertung auf. Aktuell nutzen weltweit 100 Millionen Mitglieder den Dienst und haben bereits über 7 Milliarden Aktivitäten hochgeladen. Über die Plattform Strava Metro können Stadtplaner*innen auf diese Daten zugreifen und sie für eigene Analysen nutzen. Bis 2020 mussten sie dafür bezahlen, seitdem ist die Nutzung kostenlos. Der Haken daran ist, dass Strava für Metro nur die Daten von öffentlichen Aktivitäten der Mitglieder nutzt. Auf Metro sind diese de-personalisiert, auf dem Mutter-Portal von Strava aber für die ganze Community sichtbar. Das könnte viele Menschen davon abhalten, alle ihre Fahrten zu dokumentieren.
Die Firma Comodule wollte schon 2014 „die E-Bike-Welt teslafizieren“. Ähnlich wie der E-Auto-Hersteller Tesla sollten Hersteller von E-Bikes über smarte Technologien mit ihren Kund*innen kommunizieren und Bikes updaten können. „Aber weil die meisten Hersteller beim Antrieb auf proprietäre Systeme zum Beispiel von Bosch setzten, hatten sie wenig Möglichkeiten, in die Steuerung einzugreifen – und außerdem wenig Interesse, mit einem Start-up aus Estland smarte Lösungen zu bauen“, berichtet Sven Bernhardt, Head of Sales bei Comodule.
E-Scooter-Sharinganbieter waren indes weniger scheu. Das System lieferte, was sie brauchten, und passte mit geringen Änderungen an die Schnittstelle der E-Scooter eines chinesischen Anbieters, den alle nutzten. So waren die ersten Scooter von Bird, Uber oder Lime praktisch alle über Comodule vernetzt.
Die Fahrradhersteller zogen dann doch nach. Der Erfolg von VanMoof und Cowboy hatte ihnen gezeigt, dass digitale Lösungen und Kommunikation rund um das E-Bike nachgefragt wurden – und dass sich über sie nicht nur die Fahrräder selbst verkaufen ließen, sondern auch digitale Dienste rund um das Fahrrad.
Ihnen liefert Comodule jetzt schlüsselfertige Hardware und die komplette Cloud-Infrastruktur für vernetzte E-Bikes. Bestimmte Modelle der Marke Gazelle etwa nutzen ein GPS-Trackingsystem als Diebstahlschutz, beim deutschen E-Bike-Hersteller Riese & Müller geht die Integration tiefer: Hier sind neben dem Schloss auch die Motorsteuerung und die Beleuchtung vernetzt.
Auch die Systeme von Comodule ermöglichen es, über Apps Daten mit Strava zu teilen. Welche Bikes diese Funktion enthalten, entscheiden allerdings die Hersteller. Offen verfügbare Fahrdaten in einheitlichem Format direkt von den Comodule-Servern sieht Comodule-Verkaufschef Sven Bernhard dagegen im Moment eher nicht.
Er versteht sein Unternehmen als Cloud-Service-Partner im Hintergrund, der sich um die Fahrzeugkommunikation kümmert und Schnittstellen zur Verfügung stellt. Über diese ließen sich allerdings Bewegungsdaten anonymisiert extrahieren und auswerten. Für Hersteller sei das weniger interessant, sagt, Bernhard, aber vielleicht könnten Drittanbieter dafür ein Geschäftsmodell entwickeln. Die Privatsphäre sei dabei schon jetzt über Verträge mit den Herstellern streng geregelt.
Mit dem eigenen Rad ist zurzeit also noch Eigeninitiative gefragt, um Daten mit der Kommune zu teilen. Die Smartbikes von Cowboy und E-Bikes mit Comodule-System lassen sich über Smartphone-Apps zwar mit dem Dienst Strava verbinden, Nutzer*innen müssen aber auch mit allen Einschränkungen leben, die der Dienst mit sich bringt.
Wer ohne großen Aufwand eigene Wege teilen möchte, fährt am besten mit einem Leih-Scooter oder -Fahrrad. Diese liefern Daten in einem universellen Format, das Städte einfach nutzen können.
Derzeit fehlt ein Dienst, der Fahrdaten sammelt und diese anonymisiert, datenschutzkonform und transparent über einen Zugangspunkt Städten bereitstellt. E-Bike-Anbieter könnten ihn über eine Schnittstelle in ihre eigenen Apps integrieren und damit die Schwelle zur Nutzung stark herabsetzen.
Auch Citizen-Science-Projekte könnten diese Daten für eigene Auswertungen nutzen. Viele Menschen werden in Zukunft smarte E-Bikes kaufen – und dann mit ihnen wertvolle Daten liefern können, insbesondere den Verkehrsplaner*innen, die bisweilen auf Bauchgefühl oder Erfahrungswissen bauen müssen, um grünere und sauberere Städte zu gestalten.