Smart City: Wie Sensoren bei der lästigen Parkplatzsuche helfen

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Energieautarke Sensorstreifen in der Straße übernehmen die Parkplatzsuche und ein Algorithmus ermittelt unter anderem die Größe des freien Parkplatzes. Die Gründer wollen das Parkraummanagement weiter ausbauen.

Wer in einer Großstadt unterwegs ist, kennt das leidige Problem der Parkplatzsuche. Laut Statista [1] benötigte ein Autofahrer im Jahr 2017 pro Fahrt in München neun Minuten, um einen freien Parkplatz zu finden. Spitzenreiter war Frankfurt, wo man ganze zehn Minuten auf Parkplatzsuche war.

Dem Problem der Parkplatzsuche haben sich die drei Gründer von ParkHere [2] bereits während ihres Studiums an der Technischen Universität München angenommen: Felix Harteneck (CEO), Jakob Sturm (CTO) und Clemens Techmer (CTO). Im Rahmen des Stipendiums „Manage & More“ der UnternehmerTUM entwickelten die drei Studenten den weltweit ersten energieautarken Parkplatzsensor.

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Viel Zeit geht bei der Parkplatzsuche verloren

Ihren Überlegungen legten die Gründer eine Studie aus San Francisco zugrunde. Aus dieser geht hervor, dass rund 40 Prozent des Verkehrs in einer Stadt Autofahrer auf der Suche nach einem Parkplatz sind. Bis sie eine freie Lücke finden, vergehen bis zu 15 Minuten. Gelingt es, diese Autofahrer gleich zu einem freien Parkplatz zu navigieren, kann der CO₂-Ausstoß um 30 Prozent reduziert werden.

In Hinblick auf den Klimawandel eine entscheidende Komponente. Darüber hinaus spart jeder einzelne Autofahrer viel Zeit, Kosten und Nerven. In San Francisco versuchten die Verantwortlichen diesem Problem mit batteriebetriebenen Sensoren entgegenzutreten. Doch erhebliche Probleme mit den Batterien und ihre kurze Lebensdauer führten dazu, dass das Projekt scheiterte. Mit diesem Hintergrundwissen war klar, dass zum einen der Parkplatzsuchverkehr mit einem durchdachten System deutlich gesenkt werden kann und dass dafür batteriebetriebene Sensoren nicht geeignet sind.

Wie die notwendige Energie bereitgestellt wird

Innerhalb weniger Wochen entwickelten die Gründer einen ersten Prototyp eines energieautarken Sensors. Dabei kamen ihnen ihre Erfahrungen mit Energy-Harvesting-Systemen, die Programmierkenntnisse und das Gründer-Knowhow, welches sie an der UnternehmerTUM sammeln konnten, zugute. Als ein Spin-off der UnternehmerTUM starteten die Gründer im Jahr 2015 ihr Geschäft. Nach einigen Pilotprojekten und einer weiteren Entwicklung besteht der Sensor final aus zwei Hardware-Komponenten: Das ist auf der einen Seite der Sensorstreifen und auf der anderen das in der Basis-Station verbaute GPRS-Modul, welches die Belegungsdaten der Sensoren in Echtzeit empfängt und weiterleitet.

Überfährt ein Auto die Sensoren, erzeugt das einen Impuls. Mit den zum Patent angemeldeten Energy-Harvesting-Modulen, welche in regelmäßigen Abständen im Streifen verbaut sind, gewinnen die Sensoren die benötigte Energie, um die Daten via Funk zu übertragen. Hierfür machten sich die Gründer den Piezoeffekt zu Nutze: Das Gewicht des Autos führt innerhalb der Module zu einer elastische Verformung.

Diese wird in elektrische Spannung umgewandelt. Ein verbautes Funkmodul leitet die Informationen dann in einer Reichweite von 250 Metern an die Basis-Station weiter. Via das Mobilfunknetz kommuniziert die Station die Daten dann über eine offene Schnittstelle beispielsweise an Server, Navigationssysteme oder Apps.

Energy Harvesting: Energie durch Druck

Die Sensoren generieren durch Druck die benötigte Energie. So lösen beispielsweise auch Fußgänger das Signal aus. Allerdings entsteht durch den punktuellen Druck einer Person ein anderes Muster, als durch die Belastung zweier Räder eines Autos. Dieses Muster analysiert ein Algorithmus im Backend und gibt die Information nur nach entsprechender Mustererkennung weiter.

Die Mustererkennung nutzten die Entwickler für einen anderen Effekt: Anhand der beiden im Boden verbauten Sensorenstreifen lässt sich erkennen, in welche Richtung das Fahrzeug den Parkplatz befährt. Entsprechend wird der Parkplatz auch wieder als frei angezeigt, wenn der Autofahrer den Parkplatz über den gegenüberliegenden freien Parkplatz verlässt.

Es ist also für die korrekte Auswertung nicht entscheidend, dass der Fahrer vorwärts in die Parkbucht fährt und rückwärts wieder hinaus fährt. Der Algorithmus erkennt alle möglichen Varianten und im Frontend wird die Verfügbarkeit des Parkplatzes richtig dargestellt.

Der Algorithmus erkennt auch Falschparker

Die Sensoren werden nicht nur beim Querparken in einzelnen Parkbuchten verbaut, sondern können auch in der Stadt parallel entlang des Bordsteins eingelassen werden. Das Besondere daran ist, dass sich durch die regelmäßig verbauten Module, die jeweils beim Auslösen eine ID mitsenden, die Größe des Parkplatzes ausgeben lässt. Damit weiß der Autofahrer nicht nur, ob ein Parkplatz zu Verfügung steht, sondern auch wie groß dieser ist.

Ebenso beim Querparken ist dies ein großer Vorteil, denn durch die übermittelten IDs lassen sich Falschparker ausmachen. Dieses System ist weltweit einzigartig und bietet verschiedenste Vorteile. Dadurch, dass keine Batterien benötigt werden und durch die robuste Hülle, ist das System rund 25 Jahre wartungsfrei.

Die Installation ist besonders einfach, da nur der Sensorstreifen in den Asphalt eingelassen und keine Stromkabel verlegt werden müssen. Auch Umwelteinflüsse wie beispielsweise Schnee können den Sensoren nichts anhaben. Tests haben gezeigt, dass auch ein Schneepflug über den Streifen fahren kann, ohne dass dieser Schaden nimmt.

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