Internationales Verkehrswesen (72) 1 | 2020 76 MOBILITÄT Wissenschaft Nutzungsparameter für Pedelecs im städtischen Verleih Elektromobilität, Pedelec, Mikromobilität, Verleihsystem, Nutzungsparameter In der niedersächsischen Landeshauptstadt Hannover existiert seit 2015 der öffentliche städtische Pedelec-Verleih PedsBlitz mit 27 Pedelecs und 20 Lasten-Pedelecs. Die Fahrdaten wurden mittels Datenloggern und Befragungen erhoben. Das daraus resultierende Forschungsprojekt OptiPeds soll einerseits Erfolgsfaktoren für Verleihsysteme identifizieren, andererseits Strategien und Empfehlungen für die Nutzung aufzeigen. Hierunter fällt auch die technische Optimierung der Fahrräder. In dieser Abhandlung werden Nutzungsparameter aufgezeigt, denen die Pedelecs in einem Verleih ausgesetzt sind. Heiko Hepp, Michael Diekmann, Hans-Christian Friedrichs, Thomas Othmar, Ingo Wöhler, Christian Harstrick I m Rahmen des Schaufensters Elektromobilität, eines Bundesprojekts zur Förderung der Elektromobilität [1], wurde in der niedersächsischen Landeshauptstadt Hannover ein öffentliches Pedelec-Verleihsystem aufgebaut und seit September 2015 betrieben [2]. In dem darauf aufbauenden Forschungsprojekt Opti- Peds sollen Erfolgsfaktoren für Pedelec-Verleihsysteme identifiziert werden, um Handlungsstrategien für zukünftige Verleihsysteme festzulegen. Ein Augenmerk wird auch auf die qualitative Ausstattung der Elektrofahrräder gelegt. Die Belastung und Beanspruchung von Pedelecs wird ermittelt, um sie optimal für den Verleih technisch und kostenoptimiert auszustatten. Hieraus sollen Empfehlungen für den konzeptionellen Aufbau erstellt werden. Des Weiteren werden die Fahrstrecken der Pedelecs mittels GPS-Sensoren bestimmt, um letztendlich einen allgemeingültigen Fahrzyklus zu entwickeln, auf dessen Basis vergleichbare standardisierte Tests durchgeführt werden können. Die Ergebnisse sollen auch Grundlage für den wirtschaftlichen Erfolg zukünftiger Pedelec-Verleihsysteme sein und als Handlungsempfehlungen für Kommunen und Betreiber dienen. Die Landeshauptstadt Hannover will mit den erhobenen Daten auch ihre Planung für den Ausbau der Radwege ergänzen; aber auch städtische Töchter sollen mit den hierbei gewonnenen Ergebnissen Pedelecs zielführend in ihrem Wirtschaftsverkehr und bei der Kundenbetreuung einsetzen können. Um die Erderwärmung auf deutlich unter 2 °C zu begrenzen [3], bedarf es größter Anstrengungen auf allen politischen und gesellschaftlichen Gebieten. Wichtig ist aber auch, dass die Bevölkerung aktiv in die Prozesse zur Dekarbonisierung mit einbezogen wird. Veränderungen bei der Mobilität, Aufklärung aber auch das Erfahren neuer Fahrzeuge, wie mit Pedelecs möglich, müssen schnell umgesetzt werden. Hierfür müssen auch Verkehrsverhalten und Transportmethoden verändert werden. Aus dem Transportsektor und hierbei überwiegend aus dem Straßenverkehr stammen immerhin 20 % der globalen energiebezogenen CO 2 -Emissionen [4]. Material und Methoden Seit September 2015 werden verschiedene Pedelecs an drei Standorten ausgeliehen: • Hauptbahnhof (Hannover-Innenstadt), • Parkhaus Osterstraße (Hannover-Innenstadt ) und • Hochschule Hannover, Standort Bismarckstraße (Hannover-Südstadt). Beim Standort Hochschule wird zusätzlich zwischen zwei Verleihgruppen differenziert: Studierende und Mitarbeitende der Hochschule sowie hannoversche Einwohner, die in der Regel aus den angrenzenden Wohngebieten stammen. Insgesamt sind 47 Pedelecs bzw. Lasten-Pedelecs in die Untersuchungen einbezogen worden. Als Pedelecs kommen die folgenden Modelle zum Einsatz: i: SY Stadtflitzer, Velo de Ville C 800 Premium, KTM MACINA BOLD und Winora B 270 C und als Lastenpedelcs das Winora eLoad Bäckerrad und das PfauTec Carrier- Transportrad. Alle Pedelecs verwenden ein Antriebssystem der Fa. Bosch (Active Line bzw. Performance Line, Leistung 250-W, Drehmoment am Antrieb max. 50 Nm, Nennspannung 36 V, Nennkapazität 8,2 bzw. 11 Ah, Energie 300 bzw. 400 Wh, vier Unterstützungsstufen), das intern über einen CAN-Bus kommuniziert und folgende Daten automatisch bei jeder Nutzung an die Datenbank erad via GSM an einen Server der Hochschule Hannover überträgt: Fahrmodus, Neigungs- und Steigungswinkel, Geschwindigkeit, Drehzahl/ Drehmoment der Tretkurbel, Motorstrom, Motorspannung, Batteriespannung und Kilometerstand. Internationales Verkehrswesen (72) 1 | 2020 77 Wissenschaft MOBILITÄT Zur Datenhaltung wird ein relationales Datenbanksystem MariaDB 10.3 genutzt, das zurzeit etwa 100 GB beansprucht. Integrierte Sensoren im Datenlogger erfassen weiterhin die GPS-Position, die Umgebungstemperatur und die Beschleunigung in den drei Raumachsen. Für komplexe Analysen wird das Software-System Matlab eingesetzt. Alle Pedelecs verfügen über eine 7--oder 8-Gang Shimano Nexus Schaltung. Die Stromversorgung der Datenlogger erfolgt aus dem Akku, der das Pedelec antreibt. Die Ausleihfristen für die Pedelecs betragen bis zu drei Wochen, mit dem Hintergrund, dass die Nutzenden die Elektrofahrräder in ihre tägliche Verkehrsplanung problemlos integrieren können. Bis auf die i: SY Stadtflitzer sind alle Pedelecs im gesamten Untersuchungszeitraum kostenfrei ausleihbar [5]. In die Auswertung sind 40.201 Einzelfahrten (Stand 18.12.2019) eingeflossen; unter der Annahme, dass die durchschnittliche Wegstrecke 4,1 km beträgt [6]. Ergebnisse und Diskussion Auffallend ist die Nutzung der Fahrmodi bei den Pedelecs in Abhängigkeit der verschiedenen Verleihstationen (Bild 1). Am Hauptbahnhof und an der Station Parkhaus Osterstraße werden Pedelecs auch für touristische Tagestouren verwendet. Da die Mieter an diesen Stationen, um Diebstahl vorzubeugen, kein Ladegerät erhalten, versuchen die Nutzenden, mit Reduzierung der Tretunterstützung ihr Reiseziel zu erreichen. Parallel laufende Untersuchungen konnten belegen, dass während der über vierjährigen Projektlaufzeit kein Pedelec wegen eines Akku-Problems ausgefallen ist. Die am Anfang des Projektes von den Nutzenden häufig geäußerte Reichweitenangst wurde inzwischen deutlich abgebaut. Besonders bei Schulungen und geführten Touren wurde festgestellt, dass die Elektrofahrräder oft von Menschen gemietet werden, die noch keine oder geringe Erfahrungen mit Pedelecs hatten und deshalb leistungsreduziert und verhaltener unterwegs waren. Sie wählten daher in der Regel niedrige Fahrmodi. Anders sieht es bei der Station in der Südstadt am Standort der Hochschule Hannover Bismarckstraße im Pedelec-Café aus. Hier steht fachkundiges Personal zur Einweisung und zur Aufklärung bereit. Die Mieter können auch unter Aufsicht eine Probefahrt machen und erhalten ein Ladegerät während der Verleihdauer. Das hierbei zugrundeliegende Konzept ist, dass die Kunden das Pedelec in ihren gewohnten Mobilitätsalltag integrieren können. So können sie das Fahrrad intensiv testen. Einige Mieter haben durch diese Testphasen auch ihr Mobilitätsverhalten relativ schnell geändert und z. B. Autofahrten durch Nutzung eines Pedelecs bzw. Lasten- Pedelecs ersetzt. Ein Pedelec ist in einer Großstadt wie Hannover oftmals allen anderen Verkehrsmitteln deutlich überlegen. Viele Mieter sind aber keine Neukunden, sondern sie nutzen das Elektrofahrrad regelmäßig und verwenden, aus Erfahrung und um schneller zum Ziel zu gelangen, den höchsten Unterstützungsgrad. Dieses spiegelt sich bei dem Verleihvorgang für die Gruppe Studierende/ Mitarbeitende der Hochschule Hannover wieder: Erstens sind diese Personen oftmals Radfahrende, zweitens durch ihre berufliche Tätigkeit mit der Elektromobilität vertraut; 73 % aller Fahrten werden hier im höchsten Unterstützungsmodus gefahren, bei den beiden Innenstadt Stationen sind das beispielsweise lediglich 17 bzw. 29 % (Bild 1). Die Gruppe der Studierenden nutzt das Pedelec verkehrssituationsgerecht, die Unterstützungsmodi werden möglichst bedarfsgerecht eingesetzt. Hierbei stellt sich natürlich auch die Frage, ob Pedelecs für den Verleih überhaupt einer so großen Bandbreite von Unterstützungsstufen bedürfen; gleiches gilt auch für die Schaltstufen bei der Gangschaltung. Die Untersuchung der Fahrmodi resultiert aus 8.137.066 Messwerten. Bild 1: Unterstützungsmodi nach Verleih-Standorten. Hbf: Hannover-Innenstadt, Hauptbahnhof P-Haus: Hannover-Innenstadt, Parkhaus Osterstraße HsH 1: Hannover-Südstadt/ Hochschule Hannover, Standort Bismarckstraße HsH 2: Hannover-Südstadt/ Hochschule Hannover, Standort Bismarckstraße (Studierende/ Mitarbeitende der Hochschule) Verteilung [%] 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 Hbf P-Haus HsH 1 HsH 2 0 Off 1 Eco 2 Tour 3 Sport 4 Turbo Internationales Verkehrswesen (72) 1 | 2020 78 MOBILITÄT Wissenschaft Lasten-Pedelecs werden eingesetzt, um Transportgüter, aber auch Kinder und Haustiere umweltfreundlich zu bewegen. Dazu werden, im Gegensatz zu den Standard-Pedelecs, geeignetere höhere Unterstützungsmodi gewählt (Bild 2). Die Lasten-Pedelecs werden zudem eher von versierten Radfahrenden genutzt. In den letzten Jahren sind auch unterschiedliche Lasten-Pedelecs auf den Markt gekommen und werden von den Verbrauchern - besonders in Städten - gerne benutzt. Im Jahr 2018 wurden in Deutschland insgesamt 980.000 Elektrofahrräder verkauft, der Anteil an Lasten-Pedelecs betrug hierbei 4 % [7]. Der Anteil von Lasten-Pedelecs am Modal Split wird sicherlich in den nächsten Jahren signifikant steigen. Die Vorteile der Lasten-Pedelec-Nutzung sind vielschichtig: • mehr als die Hälfte aller motorisierten Transporte in europäischen Städten können bis 2050 von (Lasten-) Fahrrädern übernommen werden [8], • effizientes Fortbewegungsmittel bei Kurzstrecken, direktes Anfahren des Zielortes, kaum oder keine Parkprobleme, • schnelle und umweltfreundliche Fahrzeuge, nahezu klimaneutral und gut recycelbar, • gutes Image und geringe Unterhaltungskosten. Für Unternehmen können Lastenfahrräder auch ein ideales Werbemedium sein, und sie eignen sich sehr gut als Kult- oder Image-Fahrzeug. Die Hersteller von Elektrofahrrädern müssen aber hier noch nachrüsten; denn es fehlen hierfür noch geeignete Modelle. Des Weiteren muss dafür Sorge getragen werden, dass diese (Lasten-) Pedelecs den Märkten weltweit zur Verfügung stehen, einschließlich Service, Wartung und Reparaturen. Durch die notwendigen Veränderungen der globalen Wirtschaft sind die Marktchancen besonders auch für Lasten-Pedelecs weltweit sehr gut. Der Verkehr in Europa hat immerhin an den CO 2 -Emissionen einen Anteil von fast 30 % [9] und diese müssen durch klimaneutrale Antriebe (Elektromobilität, Wasserstoff etc.), aber auch durch neue Fahrzeuge kompensiert werden [4]. Ein weiterer Aspekt darf auch nicht vergessen werden: Die Nutzung von Fahrrädern ist gut für die Gesundheit und das Wohlbefinden der Fahrenden. Die Pedelecs, die in Hannover im Verleihsystem PedsBlitz eingesetzt werden, werden zu jeweils 23 % für Fahrten zur Arbeit bzw. zum Einkaufen genutzt, 19 % sind Stadtfahrten und für Freizeitaktivitäten werden die Elektroräder zu 35 % eingesetzt (Bild 3). Dies geht aus einer Befragung der Nutzenden hervor. Im Untersuchungszeitraum von vier Jahren und drei Monaten sind die Pedelecs, die mit Datenloggern ausgestattet worden sind, insgesamt 164.824 km gefahren; dies entspricht einer durchschnittlichen Fahrstrecke von 3.507 km pro Fahrrad. Bild 4 zeigt die Geschwindigkeitsverteilung von Pedelecs und Lasten-Pedelecs. Auffallend ist, dass die Verteilung der Lasten-Pedelecs im Vergleich zu den Standard-Pedelecs in den höheren Geschwindigkeitsbereich verschoben ist. Die durchschnittliche Geschwindigkeit beträgt bei Standard-Pedelecs 16,5 km/ h und bei den Lasten-Pedelecs 18,3 km/ h. Dieser unerwartete Effekt deckt sich auch mit der Wahl der Fahrmodi bei den Lasten-Pedelecs (Bild 2); Nutzende wählen den idealen Unterstützungsgrad bei gewähltem Gang und Fahrmodus. Die geringen Durchschnittsgeschwindigkeiten sowohl bei den normalen als auch bei den Lasten-Pedelecs resultieren daraus, dass bei beiden Fahrradtypen bis zu einer Geschwindigkeit von 15 km/ h - also noch keine typische Reisegeschwindigkeit für Fahrräder - relativ viele Werte vorliegen (Bild 4). Dies resultiert daraus, dass viele Fahrende diese Pedelecs im Rahmen von Probe- und Testfahrten, bei Schulungen und Veranstaltungen, bedingt auch durch oftmals sehr kleine Parcours, moderat und langsam gefahren haben. Im Allgemeinen werden die Pedelecs bzw. die Lasten-Pedelecs mit höheren Geschwindigkeiten gefahren als nicht unterstützte Fahrräder. Ein Vorteil von Pedelecs ist das hohe Drehmoment, das sofort verfügbar ist und Radfahrende schnell auf die bevorzugte Reisegeschwindigkeit beschleunigt. Die Durchschnittsgeschwindigkeiten und Reichweiten sollten bei der Planung von Fahrradinfrastruktur berücksichtigt werden. Pedelecs werden in 5,6 % der Fahrzeit mit einer Geschwindigkeit über 25 km/ h gefahren, bei Lasten- Pedelecs sind es 7,6 %. Das Antriebssystem der Pedelecs regelt die Unterstützung bei 25 km/ h ab. Die Untersuchung belegt deutlich, dass die Pedelecs kaum ohne Tretunterstützung gefahren werden. Dieser Studie liegen 11.808.386 Geschwindigkeitsmesswerte zugrunde. Fazit In dieser Abhandlung werden erste Nutzungsparameter zur Ermittlung von Erfolgsfaktoren für Pedelec-Verleihsysteme identifiziert. Abschließend ergeben sich technische und organisatorische Handlungsstrategien für Betreiber. Bei dieser Betrachtung stehen die Pedelcs im Fokus. Die Nutzungsparameter werden anhand von Bild 3: Nutzungsbereiche, 471 Verleihvorgänge 23% 23% 19% 35% Anteil 0% 10% 20% 30% 40% Arbeit Einkauf Stadtfahrt Freizeit Verteilung [%] 0,00 20,00 40,00 60,00 Pedelec Lasten-Pedelec 0 Off 1 Eco 2 Tour 3 Sport 4 Turbo Bild 2: Unterstützungsmodi nach Pedelec-Typen Internationales Verkehrswesen (72) 1 | 2020 79 Wissenschaft MOBILITÄT Tretunterstützung, Nutzungsverhalten und Geschwindigkeit dargestellt. Sowohl bei Standard-Pedelecs als auch bei Lasten- Pedelecs werden im urbanen Raum und durch fahrradaffine Nutzende überwiegend hohe Fahrmodi gewählt. Insofern erscheint hierfür eine Reduzierung der angebotenen Unterstützungsstufen auf einen Maximalmodus ausreichend. Im touristischen Bereich hingegen wird aufgrund von topografischen Gegebenheiten, größerer Transportmassen und längeren Fahrstrecken die Ausstattung der Pedelecs mit mehreren Fahrmodi empfohlen. Generell lässt sich festhalten, dass für die Akzeptanz von öffentlichen Verleihsystemen die Einfachheit in der Bedienung der Pedelecs ausschlaggebend ist. Auch in Hinblick auf Investitionen und Unterhaltungskosten können die Fahrräder ohne Display, ohne verschiedene Unterstützungsmodi und mit einfacher Gangschaltung ausgestattet sein. Im Forschungsprojekt OptiPeds sollen Erfolgsfaktoren für Pedelec-Verleihsysteme beschrieben werden. Ein Augenmerk wird auf die Nutzung der Elektrofahrräder gelegt, um sie technisch und kostenoptimiert auszustatten. In dieser Arbeit werden Unterstützungsmodi, Nutzungsbereiche und Geschwindigkeitsverteilungen von Standard- und Lasten-Pedelecs betrachtet. Das Projektziel ist, das optimale Pedelec für den öffentlichen Verleih zu entwickeln. ■ LITERATUR [1] https: / / www.erneuerbar-mobil.de/ sites/ default/ files/ 2016-08/ schaufenster_elektromobilitaet_08_2013.pdf, gelesen am 19.11.2019 [2] A. Goerzig-Swierzig, T. Schwarzenberger, H. Hepp, S. Hölzel, L.-O. Gusig, S. F. Andres, A. Bedrunka, O. Benner, D. Saul, E. Stumpf, U. Tegtbur, A. Timmermann, M. Emmert, I. Wöhler und C. Harstrick (2015): eRad in Freizeit und Tourismus, Abschlussbericht zum FuE- Programm „Schaufenster Elektromobilität” der Bundesregierung „Unsere Pferdestärken werden elektrisch” (Niedersachsen), 118 S [3] Europäische Kommission, https: / / ec.europa.eu/ clima/ policies/ international/ negotiations/ paris_de, gelesen am 06.01.2020 [4] WGBU - Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (2011): Welt im Wandel: Gesellschaftsvertrag für ein Große Transformation. Hauptgutachten, Springer Berlin [5] www.pedsblitz.de, gelesen am 18.12.2019 [6] C. Nobis (2019): Mobilität in Deutschland und in Niedersachsen - wo stehen wir heute? , Vortrag auf der Tagung „Neue Wege: Wege zur nachhaltigen Mobilität in Niedersachsen” am 4. November 2019 im Niedersächsischen Ministerium für Umwelt, Energie, Bauen und Klimaschutz, DLR-Institut für Verkehrsforschung, Berlin [7] https: / / www.velostrom.de/ ziv-pedelec-verkaeufe-erreichen-rekorniveau, gelesen am 02.12.2019 [8] VCD (2018): Infografik Lastenräder, fairkehr 2/ 2018; 22 [9] Europäisches Parlament: CO 2 -Emissionen von Autos: Zahlen und Fakten, https: / / www. europarl.europa.eu/ news/ de/ headlines/ society/ 20190313STO31218/ co2-emissionen-vonautos-zahlen-und-fakten-infografik, gelesen am 06.01.2020 Geschwindigkeitsklassen [km/ h] Anteil [%] 0 2 4 6 8 <3 <4 <5 <6 <7 <8 <9 <10 <11 <12 <13 <14 <15 <16 <17 <18 <19 <20 <21 <22 <23 <24 <25 <26 <27 <28 <29 <30 <31 <32 <33 <34 <35 <35 Pedelecs Lasten-Pedelecs Hans-Christian Friedrichs, Hochschule Hannover hans-christian.friedrichs@hs-hannover.de Thomas Othmar, B. Eng. Hochschule Hannover thomas.othmar@hs-hannover.de Christian Harstrick, Dipl. Sozialwiss. VCD Landesverband Niedersachsen, Hannover christian.harstrick@vcd-niedersachsen.de Ingo Wöhler, Dr. rer. nat., Dr. forest. Freiberuflicher Mitarbeiter, Hochschule Hannover, ingo.woehler@vcd-niedersachsen.de Michael Diekmann, B. Eng. Hochschule Hannover michael.diekmann@hs-hannover.de Heiko Hepp, Prof. Dr.-Ing. Hochschule Hannover heiko.hepp@hs-hannover.de Bild 4: Geschwindigkeitsverteilung von Pedelecs und Lasten-Pedelecs