Vergleichende Optimierung von elektrischen Robo-Taxi (eRT)- und elektrischen unbemannten Luftfahrzeugsystemen (eUAV)

Neue Wege, sich in der Stadt zu bewegen

Stellen Sie sich vor, Sie rufen in einer dicht besiedelten Stadt eine Fahrt und haben zwei Optionen: ein fahrerloses elektrisches Auto, das geschmeidig durch den Verkehr gleitet, oder ein kleines elektrisches Fluggerät, das Sie über den Straßen hinweghebt und auf einem nahegelegenen Dach landet. Diese Studie stellt eine einfache, aber drängende Frage: Unter denselben Regeln und Einschränkungen — welches System ergibt in Städten mehr Sinn: bodengebundene elektrische Robo‑Taxis oder elektrische unbemannte Luftfahrzeuge, die wie Lufttaxis eingesetzt werden — und welche Kompromisse ergeben sich zwischen Reisezeit und Gesamtkosten?

Zwei futuristische Fahroptionen, eine gemeinsame Teststadt

Die Forscher bauten einen gemeinsamen Rahmen, um beide Systeme fair zu bewerten, und nutzten Sejong City in Südkorea als Testgebiet. Sie speisten realistische Straßennetze, Echtzeitverkehrsgeschwindigkeiten und statistisch generierte Fahrgastanfragen ein. Für jedes System entscheidet der Rahmen, wie viele Fahrzeuge benötigt werden, wie viele Schnelllader wo installiert werden sollten und wie groß die Batterien sein müssen. Anschließend simuliert er ein Jahr Betrieb für 100 tägliche Passagiere und summiert alles, was zählt: die Gesamtkosten für Fahrzeuge, Ladeinfrastruktur, Strom sowie die Reisezeit, die Passagiere vom Anruf bis zur Ankunft erleben.

Wie Robo‑Taxis und Lufttaxis tatsächlich operieren

Am Boden werden elektrische Robo‑Taxis als vollständig autonom angenommen. Ein zentrales Kontrollsystem verfolgt ständig ihre Positionen, Batteriestände und Fahrgastanfragen. Jedes Fahrzeug durchläuft drei Grundzustände: im Leerlauf unterwegs, einen Fahrgast befördernd oder auf dem Weg zu einer Ladestation. Sinkt die Batterie, wird es zur nächstverfügbaren Ladestation geleitet; kommen Anfragen über eine Smartphone‑App herein, weist das System genau das Fahrzeug zu, das den Fahrgast schnell erreichen kann und danach noch genug Ladung hat, um zu einer Ladestation zu gelangen. Lage der Ladestationen, Anzahl der Ladepunkte und Ladeleistung werden als Gestaltungsparameter behandelt, die Kosten und Wartezeiten stark prägen.

Was sich ändert, wenn man in die Luft geht

Das Luftsystem nutzt elektrische Multicopter‑ähnliche Fahrzeuge, die jeweils einen Passagier zwischen vorgewählten hohen Gebäuden shutteln. Hier findet der Leerlauf an Vertiport‑Ladestationen auf Dächern statt statt entlang von Straßen. Die Fahrzeuge steigen auf eine feste Reiseflughöhe, um Hindernisse zu umgehen, fliegen nahezu geradlinige Strecken und sinken dann zu einem anderen Dach. Weil Lande‑ und Startflächen Platz benötigen und sorgfältig positioniert werden müssen, ist jeder Vertiport teurer als ein Bodenlader, und jedes Fluggerät benötigt einen eigenen Ladeplatz. Die Flugreichweite hängt empfindlich von Gewicht, Aerodynamik und Batteriekapazität ab, daher berücksichtigt das Modell, wie schwerere Batterien zwar die Energieversorgung verlängern, aber gleichzeitig den Energieverbrauch pro Kilometer erhöhen.

Zeitersparnis gegen Gesamtkosten abwägen

Mit diesem Aufbau nutzte das Team einen genetischen Algorithmus — eine von der Evolution inspirierte Suchmethode — um die günstigsten Designs zu finden, die dennoch vorgegebene Zielreisezeiten einhalten. Bei relativ entspannten Zielen (etwa 27–30 Minuten Tür‑zu‑Tür) sind optimierte Robo‑Taxi‑Systeme insgesamt deutlich günstiger als Luftsysteme, vor allem weil Bodentankstellen und Fahrzeuge kostengünstiger sind und flexibler geteilt werden können. Fordern Städte jedoch schnellere Fahrten — zum Beispiel rund 21 Minuten — steigen die Kosten für das Bodensystem stark an: Mehr Fahrzeuge, mehr Ladepunkte und mehr Energie sind nötig, um Staus zu bekämpfen und Wartezeiten zu verkürzen, und unter etwa 21 Minuten ist kein machbares Robo‑Taxi‑Design mehr zu finden. Im Gegensatz dazu wächst der Kostenanstieg des Luftsystems nur moderat, wenn die Reisezeitziele strenger werden, da das Überfliegen des Verkehrs Entfernungen verkürzt und Staus umgeht. Die Studie zeigt außerdem, dass Lufttaxis zwar deutlich kürzere mittlere Reisezeiten bieten, ihre Fahrzeiten aber stärker schwanken und eine höhere Wahrscheinlichkeit für lange Verzögerungen haben, während Robo‑Taxis im Schnitt langsamer, dafür aber konstanter sind.

Was das für die Mobilität zukünftiger Städte bedeutet

Unter Alltagsbedingungen, bei denen längere Fahrten tolerierbar sind, erscheinen elektrische Robo‑Taxis als wirtschaftliche Arbeitspferde: Sie nutzen vorhandene Straßen, benötigen weniger und günstigere Stationen und verbrauchen weniger Energie pro Kilometer. Wenn Städte oder bestimmte Routen jedoch sehr schnelle Reisen verlangen, können gut gestaltete elektrische Lufttaxi‑Systeme eine Geschwindigkeit liefern, die Autos schlichtweg nicht erreichen können — zu konkurrenzfähigen oder sogar niedrigeren Gesamtkosten, sofern Städte bereit sind, in dichte Dachinfrastruktur zu investieren. Insgesamt deutet die Studie darauf hin, dass die städtische Mobilität von morgen kaum ein Alles‑oder‑Nichts‑Rennen zwischen Rädern und Flügeln wird. Vielmehr könnten bodengebundene Robo‑Taxis die meisten Routinetouren billig und zuverlässig übernehmen, während elektrische Lufttaxis als Premium‑Schnellschicht des Netzes entstehen, besonders dort, wo Zeit knapp ist und Luftraum‑ sowie Sicherheitsregeln es erlauben.

Zitation: Seo, H., Kim, S., Shin, B. et al. Comparative optimization of electric robo-taxi (eRT) and electric unmanned aerial vehicle (eUAV) systems. Sci Rep 16, 12617 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42843-y

Schlüsselwörter: elektrische Robo-Taxis, städtische Luftmobilität, autonomer Verkehr, Ladeinfrastruktur, Mobilitätsoptimierung