Lieferdrohnen statt Postautos? Studie aus Halle zeigt: Bisher verbrauchen Drohnen noch zu viel Energie

Bei der Paketzustellung haben Drohnen oft eine schlechtere Energiebilanz als klassische Lieferwagen. Das zeigt eine neue Studie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Gerade in dicht besiedelten Gegenden verbrauchen sie vergleichsweise viel Energie und ihre Reichweite wird stark von den Windbedingungen beeinflusst. Im ländlichen Bereich könnten sie dagegen dieselbetriebenen Lieferwagen Konkurrenz machen. Die Studie erschien im Fachjournal „Transportation Research Part D: Transport and Environment“.

Anstatt in Geschäfte zu gehen, bestellen viele Menschen während der Corona-Pandemie vermehrt online. So werden immer mehr Pakete verschickt, was viele Lieferdienste an die Grenzen ihrer Kapazitäten bringt. Ein möglicher Ausweg sind Drohnen, die völlig automatisch Pakete aus einem Lieferdepot zu den Kunden liefern. Was wie Science Fiction klingt, könnte demnächst Realität werden: „Google, DHL und Amazon experimentieren seit einigen Jahren auf diesem Gebiet und haben im Jahr 2019 erste kommerzielle Pilotprojekte in den USA und Australien gestartet“, sagt Dr. Thomas Kirschstein vom Lehrstuhl für Produktion und Logistik der MLU. Er hat ausgerechnet, ob aktuelle Drohnen-Modelle bereits jetzt konkurrenzfähig mit Lieferwagen sind, wenn es um ihren Energieverbrauch geht. „Häufig wurde bei dem hypothetischen Einsatz von Lieferdrohnen nur geschaut, ob sie die Pakete schneller und günstiger liefern können. Aspekte der Nachhaltigkeit spielten dagegen weniger eine Rolle“, so der Wirtschaftswissenschaftler weiter.
In seiner neuen Studie verglich Kirschstein den Energieverbrauch von Drohnen mit dem von dieselbetriebenen Lieferwagen und Elektro-Transportern, die von Paketboten aktuell genutzt werden. Mit Hilfe einer Simulation wollte er herausfinden, welches Fahrzeug unter welchen Umständen die beste Energiebilanz aufweist. Am Beispiel des Großraums Berlin spielte er mehrere Szenarien durch. „Unter anderem wurde untersucht, welchen Einfluss die Paketanzahl je Stopp und die Verkehrssituation auf den Energieverbrauch haben“, fasst der Forscher zusammen. Zudem ergänzte er seine Berechnungen um die Emissionen, die bei der Erzeugung von Elektrizität oder dem Verbrauch von Diesel entstehen.
Über alle Szenarien hinweg zeigte sich zunächst ein Trend: Elektro-Transporter waren deutlich sparsamer als Diesel-Trucks, sie verbrauchten bis zu 50 Prozent weniger Energie. „Für ein städtisches Setting verwundert das nicht: In Städten können die Lieferwagen nur langsam fahren und müssen häufig anhalten und wieder starten. Hier verbrauchen Elektro-Autos deutlich weniger Energie“, so Kirschstein.
Für Drohnen spielen diese Faktoren freilich keine Rolle. Stattdessen haben die Windverhältnisse einen entscheidenden Einfluss auf deren Leistungsfähigkeit: Kommt der Wind etwa von der Seite, muss mehr Energie aufgewendet werden, um den Kurs zu halten. Gegen- oder Rückenwind können sich dagegen sogar leicht positiv auf den Energieverbrauch auswirken. „Relativ viel Energie verbrauchen Drohnen, wenn sie in an einem Ort in der Luft schweben müssen, wenn sie zum Beispiel ein Paket abliefern wollen und vor der Tür des Empfängers warten müssen“, erklärt der Wirtschaftswissenschaftler.
Im Durchschnitt verbrauchten die Drohnen in der Simulation in einer dichtbesiedelten Stadt wie Berlin bis zu zehn Mal so viel Energie wie die Elektro-Lieferwagen. „Paketboten können beispielsweise anhalten und mehrere Pakete zu Fuß ausliefern, wenn in einer Straße mehrere Kunden beliefert werden müssen. Für Drohnen ist das nicht möglich, sie können immer nur ein Paket zustellen. Das erhöht ihren Energieverbrauch zum Teil drastisch“, so Kirschstein. Seine Simulationen zeigen aber auch ein Szenario, in dem die fliegenden Lieferanten energieeffizienter sind als Lieferwagen: In dünner besiedelten, eher ländlich geprägten Gebieten waren sie energiesparender. Allerdings bedeutet ein höherer Energieverbrauch nicht notwendigerweise eine schlechtere Umweltbilanz: „Auch wenn Drohnen mehr Energie benötigen, könnten sie eine Alternative zu Dieselfahrzeugen sein, sofern der Strom, den sie benötigen, aus umweltfreundlichen Verfahren erzeugt wird“, sagt der Forscher.

Über die Studie: Kirschstein, Thomas. Comparison of energy demands of drone-based and ground-based parcel delivery services. Transportation Research Part D: Transport and Environment (2020). Doi: 10.1016/j.trd.2019.102209