POWER ROAD - VOLLE KRAFT FÜR UNSER KLIMA
Technologie
Power Road ist eine Lösung von Eurovia: Eine echte Straße mit allen Vorteilen (Langlebigkeit, Recyclingsfähigkeit, Sicherheit) und mit einem Zusatznutzen: Die Erzeugung von erneuerbarer Wärmeenergie.
Wie ist das möglich? Das Konzept beruht auf einem einfachen Prinzip: Die schwarze Fahrbahn erhitzt sich sehr stark im Sommer durch die Sonneneinstrahlung. Bis zu 60°C betragen die Temperaturen an heißen Tagen an der Straßenoberfläche. Hier besteht ein immenses Wärme-Potenzial, das bis heute ungenutzt ist. In städtischen Bereichen wirkt es sich sogar negativ auf die Lebensqualität durch den sogenannten „Wärmeinsel“-Effekt aus.
Durch ein in der Fahrbahn integriertes Wärmetauscher-System, genauso wie die Fußbodenheizung zu Hause, kann Power Road die Solarwärme aus der Straße gewinnen.
Diese Wärmeenergie wird - je nach Bedarf - entweder sofort oder zeitversetzt genutzt. Bei einer direkten Nutzung wird die Wärme sofort weiterverteilt, zum Beispiel bei der Nutzung für die Warmwasserbereitung in Wohngebäuden oder zur Wasserbeckenerwärmung in Freibädern. Bei einer indirekten Nutzung dagegen wird die Wärme gespeichert, um eine spätere Nutzung zu ermöglichen. Hier wird eine langfristige Speicherung der Wärme benötigt. Das Power-Road-Konzept bietet die Möglichkeit, Wärmeenergie saisonal mittels Erdwärme bzw. eines geothermischen Sondenfeldes zu speichern. Im Winter kann diese Energie über ein Wärmepumpensystem an nahe Gebäude und Infrastrukturen ressourcenschonend abgegeben werden.
Zusammenfassend bieten dank der thermoaktiven Fahrbahn ein nachhaltiges Heizungssystem und einen Winterdienst an. Dadurch wird die Stadt abgekühlt.
Die Versorgung von Gebäuden mit Wärme und Kälte über Power Road ist vom Prinzip her einer Geothermie-Heizung sehr ähnlich. Darüber wird es ermöglicht, dass sich das Erdreich in der Jahresbilanz dank der Solarwärme aus der Straße technisch bedingt regeneriert. Dies gewährleistet eine hohe Effizienz der Geothermie-Anlage auf lange Sicht. Die Straßeninfrastruktur hingegen braucht keine neue Fläche, sie ist bereits ein Bestandteil Ihres Quartiers.
Die Technologie Power Road stellt ein innovatives Konzept dar, das die Infrastrukturen und Gebäude in einem neuartigen System zusammenbringt. Es besteht jedoch ausschließlich aus bewährten Technologien, die zusammen und intelligent gesteuert werden: die thermoaktive Fahrbahn, die saisonale Speicherung und die Energieanlage.
Thermoaktive Fahrbahn
Die thermoaktive Fahrbahn ermöglicht die Übertragung der Solarwärme aus der Straße auf ein Wärmeträgermedium, ähnlich wie eine Fußbodenheizung die Wärme von der Flüssigkeit auf den Raum überträgt, nur umgekehrt.
Eurovia hat ein zuverlässiges Verfahren entwickelt, das darin besteht, ein Rohrregister in der Asphaltbinderschicht zu verlegen. Im Vorfeld werden schmale Rinnen in die Binderschicht gefräst, um die Rohre einzulassen. Das Kunststoff-Rohr ist im kalten Zustand hart und unbiegsam, das Schleifenmuster des Rohrregisters wird durch eine Wärmeverformung erreicht. Sind alle Rohre verlegt, wird ein spezielles Asphaltmischgut zum optimalen Verfüllen der Fräsrinnen verbaut. Auf diese Weise wird die Langlebigkeit des Straßenaufbaus gewährleistet. Zuletzt wird, wie im herkömmlichen Straßenbau, eine Asphaltdeckschicht eingebaut.
Erfahrungsgemäß zeigen die zeitlichen Lastkurven, dass in Deutschland hauptsächlich zwischen April und Oktober Wärme gewonnen wird. An sonnigen Tagen kann das Wärmetauscher-System bis zu 25% der Sonneneinstrahlungen speichern. Der jährliche Wirkungsgrad liegt in der Regel zwischen 10% und 15%. Über ein Jahr hinweg können also durchschnittlich für Deutschland 150 kWh/m² gewonnen werden. Die genaue Wärmeproduktion einer Power-Road-Anlage wird für den jeweiligen Standort in der Planungsphase gesondert ermittelt.
Umsetzung
Die Technologie Power Road wurde bereits in mehreren Feldtests erprobt. Dies inkludiert in Deutschland die Errichtung einer Demonstrationsanlage in Kooperation mit der RWTH Aachen, sowie in Frankreich die Umsetzung von ca. zwanzig Anlagen im Sinne von Prototypen bzw. Systemen im Sinne einer Nullserie (z. B. Büro-Gebäude, Sporteinrichtungen und Wohngebäude). Somit befindet sich die Technologie gegenwärtig auf dem Technologie-Reifegrad 8. Als nächster Schritt ist nun die Umsetzung des Systems für unseren Büro-Gebäude in Berlin-Potsdam geplant, um so die Power-Road zur finalen Marktreife in Deutschland zu führen und der Erreichung des Technologie-Reifegrades von 9 näher zu bringen.
Die Lösung ist ökologisch: Wir bieten ein Heizungssystem mit sehr wenig CO2 Ausstoß, aus 80% erneuerbarer Energie. Für den Use Case Schneeräumung kann der Winterdienst-Betreiber auf umweltschädliches Streusalz verzichten.
Es ist eine ökonomische Wahl: Das System führt zur Reduktion der Energiekosten. Unsere Projekte zeigen alle eine langfristige Rentabilität. Die hohen Investitionskosten rechnen sich mit der jährlichen Einsparung.
Der soziale Aspekt ist auch wichtig: wir können mit PwR den Wärmeinseleffekt abschwächen (siehe Fokus Abschwächung Wärmeinsel) und dadurch die Lebensqualität im inneren städtischen Bereich verbessern. Darüber hinaus findet die Umsetzung mit lokalen Partnern statt, wir fordern dadurch die lokale Wirtschaftsstruktur.
Und schließlich hat unsere Lösung eine sehr gute Resonanz in der Bevölkerung. Wir bringen einen Mehrwert zu der Verkehrsfläche und das ohne architektonische Auswirkungen.
Fokus: Quantifizierung des Potenzials zu Abschwächung städtischer Hitzeinsel
Eine Studie mit dem Ingenieurbüro RESALLIENCE, das sich mit der Anpassung von Projekten, Städten, Gebieten, Infrastrukturen und deren Nutzung an den Klimawandel befasst und EUROVIA wurde 2021 durchgeführt. Zum Beginn wurden ein Standort und ein Zeitraum von Bedeutung ausgesucht.
Der Platz Place de Francfort in Lyon (Frankreich) ist ein großer Platz von 3.000 m² direkt gegenüber dem Bahnhof in dem Geschäftsviertel von Lyon. Der Platz besteht aus Bushaltestellen, Parkflächen und einer großen Fußgängerzone. Schwarzer Asphalt und helles Granit-Pflaster bilden die Beläge in dem Bereich. Das Gelände ist leider für sein thermisches Unbehagen im Sommer besonders bekannt und es wurde sichergestellt, dass es vollumfänglich möglich wäre, das System Power Road hier umzusetzen. Aus diesen Gründen wurde der Standort ausgewählt und in einem digitalen GIS-Modell unter Berücksichtigung von thermischen Abstrahlungseigenschaften der Materialien modelliert.
Laut der realen Klimadaten wurde der Zeitraum zwischen dem 23ten und dem 25ten Juli 2019 hervorgehoben. In diesen Tagen litt die Stadt Lyon unter einer starken Hitzewelle, während derer die Schwellenwerte der Region 3 Tagen lang überschritten wurden, das heißt das Thermostat zeigte Temperaturen über 20°C in der Nacht und über 34°C am Tag.
In diesem Zusammenhang wurden die Oberflächentemperaturen mit der Abkühlungsfunktion simuliert. Durch den Einsatz von Power Road entsteht eine durchschnittliche Verminderung der Oberflächentemperaturen um 10-11°C und ein Unterschied von bis zu 15°C am späten Nachmittag ist zu beobachten. Die Lufttemperatur wurde ebenfalls von dem System positiv beeinflusst. Es wurde eine durchschnittliche Verminderung der Lufttemperaturen um 0,3°C und ein Unterschied von bis zu 1°C zu bestimmten Tageszeiten beobachtet. Diese Ergebnisse zeigen also, welch erhebliche Auswirkungen ein Kühlsystem in der Straße haben könnte.
