Bundesanstalt für Straßenwesen

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Power Road®

Ökologischer Lösungsansatz für einen erfolgreichen Winterdienst bei kritischen Stellen mit Offenporigen Asphalt auf Autobahnen

Mit der Power Road® können Straßen im Winter eisfrei gehalten werden und im Sommer kann Wärme erzeugt werden.

Rohrverlegung der Power Road® Quelle: EUROVIA, 2022

Einbau der Teststrecke Power Road® auf dem duraBASt

Im Rahmen der Entwicklung und Erprobung neuer Technologien, bietet die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) mit seinem Demonstrations-, Untersuchungs- und Referenzareal (duraBASt) eine wunderbare Spielwiese, wo die innovativen Aufbauten in voller Größe und unter realen Bedingungen getestet werden können. EUROVIA nutzte die Gelegenheit, um seine Lösung Power Road® zu untersuchen, insbesondere deren Verhalten gegenüber Schwerverkehr.

Arbeiten an der Power Road® auf dem duraBASt Vormarkierung (links) und Mastix Verfüllung (rechts) Quelle: EUROVIA, 2022

Im Frühsommer 2022 wurde eine 50 m² Fläche von EUROVIA gebaut. Die Hälfte der Fläche dient als Referenz Feld und die zweite Hälfte der Fläche wurde mit dem System Power Road® ausgestattet. EUROVIA hat ein zuverlässiges Verfahren entwickelt, bei dem ein Rohrregister in der Binderschicht verlegt wird. Im Vorfeld werden schmale Rinnen in die Binderschicht gefräst, um die Rohre einzulassen. Das Kunststoffrohr ist zuerst hart und unbiegsam – das Schleifenmuster des Rohrregisters wird durch eine Wärmeverformung erreicht.

Nachdem verlegen aller Rohre, wurde ein spezieller Asphalt zum optimalen Verfüllen verbaut, der den Aufbau der Straße langlebig macht. Zuletzt wurde, wie im herkömmlichen Straßenbau, eine Deckschicht eingebaut.

Power Road® im Belastungsversuch auf dem duraBASt

Schichten aus Offenporigen Asphalten (OPA) werden auf Autobahnen überwiegend zur Lärmminderung eingesetzt. Sie werden jedoch auch an kritischen Stellen wie Gefällewechseln eingebaut, um unter anderem Aquaplaning zu vermeiden. Ihr hoher Hohlraumgehalt ermöglicht das Versickern von Oberflächenwasser, wodurch die Verkehrssicherheit erhöht wird. Um Eisbildung im Winter innerhalb der OPA-Schicht zu vermeiden, wird in der Regel Tausalz verwendet. Leider ist diese Lösung kostenintensiv und vor allem auf OPA-Strecken häufig organisatorisch sehr aufwändig. Eisbildung innerhalb der Schicht kann zudem zu einer Reduzierung der Nutzungsdauer des Belags führen.

Arbeiten an der Power Road® auf dem duraBASt Deckschicht OPA 11 Quelle: EUROVIA, 2022

Mit Power Road® hat EUROVIA eine umweltfreundliche Lösung für dieses Problem entwickelt. Das Power Road® System kann direkt unter der OPA-Schicht eingebaut werden und Straßen und Flugverkehrsflächen von Schnee und Eis befreien – ganz ohne Einsatz von Streusalz.
Neben dem hohen Nutzen im Winter ergibt sich ein weiteres Nutzen im Sommer: die Erzeugung von Wärmeenergie. Power Road® speichert die Energie aus Sonnenwärme und gibt diese über ein Wärmepumpensystem in benachbarte Gebäude und Infrastrukturen ab. So kann die Straße einen Beitrag zur Beheizung von Wohn-, Büro- und Geschäftsgebäuden, Ökoquartieren und öffentlichen Einrichtungen wie Schwimmbädern leisten und den Energiemix verbessern. Im Sommer kühlt das System durch die Wärmegewinnung die Fahrbahnoberfläche und trägt so zudem zur Verringerung städtischer Wärmeinseln bei.

Zusammen mit der Autobahn GmbH, der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) und dem Lehrstuhl und Institut für Straßenwesen (ISAC) der RWTH Aachen hat EUROVIA ein Entwicklungsprojekt durchgeführt, um die technische Problemstellung zu untersuchen, bevor es in die Umsetzungsphase geht. Schwerpunkt liegt auf der Bewertung des Verhaltens der Power Road® unter Schwerbelastung (im Autobahnverkehr). Es soll untersucht werden, welche Auswirkungen das Rohrregister von Power Road® bei der Dimensionierung des Aufbaus hat und ob Schäden (Rissen) an der Oberfläche auftreten.

Arbeiten an der Power Road® auf dem duraBASt Querebenheitsmessungen auf der Strecke. MLS30 steht im Hintergrund, da es für die Messung verschoben wurde. Quelle: EUROVIA, 2022

Die Teststrecke wurde sowohl mit kontinuierlichen Messungen während der Belastung als auch mit regelmäßigen Messungen zwischen den Belastungen ausführlich beobachtet. Deformationen des Aufbaus wurden mit Hilfe von Dehnungssensoren gemessen. Tragfähigkeitsmessungen wurden mit einem Falling-Weight-Deflectometer (FWD) durchgeführt. Der Zustand der Oberfläche wurde durch Quer- und Längsebenheitsmessungen und 3D-Aufnahmen untersucht. Anschließend wurden Proben aus vier Abschnitten der Strecke entnommen, um den Zustand des Rohrregisters nach der Beanspruchung im Labor zu untersuchen. Die letzten Messungen wurden kurz vor Weihnachten abgeschlossen und nun werden die umfangreichen Daten bei EUROVIA ausgewertet. Das Unternehmen wird Anfang Sommer die vollständigen Ergebnisse des Testprojekts veröffentlichen.

Power Road® – ein an den Autobahnverkehr angepasster Aufbau

Die Strecke wurde mit dem Schwergewichtsimulator MLS30 (Mobile Load Simulator) durch einen zeitraffenden Belastungsversuch im Herbst 2023 erprobt. Ausführliche Messungen wurden während der Belastung durchgeführt und analysiert.

4 Diagramme Ausschnitte, links: Referenzfeld, rechts: thermoaktive Fahrbahn – Ähnliches Verhalten zwischen den beiden Felder. Quelle: EUROVIA, 2022

Die Ergebnisse führen zu mehreren Aussagen:

  • Die Analyse der Dehnungssensoren zeigt, dass der Unterschied in der Verformung der beiden Felder vernachlässigbar ist.
  • Die Ergebnisse der FWD zeigen, dass der Unterbau während der gesamten Simulation in gutem Zustand bleibt und dass es keinen signifikanten Unterschied im Verformungsverhalten der beiden Felder gibt.
  • Die Profilmessungen und die Photogrammetrie zeigen das Vorhandensein von Wellen parallel zur Lastachse und einer Spurrinne in Querrichtung. Beide Oberflächenverformungen sind sowohl im Referenzfeld als auch im thermoaktiven Feld vorhanden und können nicht auf die Rohre zurückzuführen sein (keine Übereinstimmung von Position und Abszisse).
  • Die Betrachtung der Asphaltproben zeigt sehr deutlich, dass weder die Rohre noch die Füllung im Umfeld nach der Belastung beschädigt sind.

Probekörper Ausschnitt S4, thermoaktive Fahrbahn, Querrichtung – Rohre nach der Belastung in gutem Zustand. Quelle: EUROVIA, 2022

Aus diesen Ergebnissen lässt sich schließen, dass das Vorhandensein der Rohre in thermoaktiven Fahrbahnen die Nutzungsdauer des Belags unter Schwerlastverkehr nicht wesentlich beeinträchtigt.

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