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SEDa

Untersuchung multifunktionaler Straßenbaumaterialien und Verbundwerkstoffe

Im Projekt SEDa wurde untersucht, wie die Straße als Energiequelle genutzt werden kann. Kann im Sommer Strom aus der Straße gewonnen werden?

Das Foto zeigt Rohrregister

Hintergrund

Mit dem Forschungsprojekt SEDa soll das Potenzial von Straßenbefestigungen als Energiequelle untersucht werden. Hierbei liegen der Fokus und die Innovation des Projektes sowohl auf dem Verstromungspotenzial der in der Straße durch Sonneneinstrahlung gespeicherten thermischen Energie als auch in einer erhöhten Dauerhaftigkeit der Straßenkonstruktion durch Abfuhr der Wärme.

Konzept

Für eine optimale Nutzung des solaren Strahlungsangebotes werden neue Materialien und Verbundwerkstoffe benötigt, die vorteilhafte Wärmetransporteigenschaften mit den bestehenden Anforderungen an das mechanische Verhalten verbinden. Hierfür sollen neue multifunktionale Verbundwerkstoffe zur Entwicklung neuartiger Kollektorvarianten untersucht werden. Dabei sollen Aspekte urbaner Anforderungen berücksichtigt werden, um ein ganzheitliches Konzept zur Energienutzung zur erarbeiten und zu realisieren.

Die Grafik zeigt das Prinzip der Energiegewinnung

Weiterhin sollen im Rahmen dieses Projektes bestehende Verfahren und Systeme zur Umwandlung von thermischer in elektrische Energie entsprechend den Anforderungen, die sich aus der Kopplung mit Straßen-Kollektor-Systemen ergeben, adaptiert werden. Vielversprechend für die Verstromung der Wärme erscheint die Nutzung von ORC-Anlagen (Organic Rankine Cycle), wobei sich die Temperaturniveaus für diesen Anwendungsfall deutlich unterhalb üblicher Werte bisheriger Nutzungen bewegen. Es müssen daher geeignete organische Stoffe oder Stoffgemische als Arbeitsfluide identifiziert und charakterisiert werden.

Ziele

Die entzogene Energie soll primär in Form von elektrischer Energie zur Verfügung gestellt werden. Die nicht transformierbaren Wärmemengen sollen im urbanen Bereich den anliegenden Verbrauchern zur Verfügung gestellt werden. Entsprechende Ansätze mit denen die Energie- und CO2-Bilanzen von Siedlungsräumen verbessert werden können, sollen im Rahmen dieses Projektes erarbeitet werden. Die aus dem Energieentzug resultierende Kühlung kann zusätzlich eine Verlängerung der Nutzungsdauer der Straßenbefestigung bewirken.

Untersuchungen

Für das BMBF geförderte Forschungsprojekt SEDa wurde im Frühjahr 2017 ein Demonstrator mit einer Länge von 95 Metern auf dem duraBASt realisiert. Auf dem Demonstrator wurden zwei Varianten von Kollektorsystemen ausgeführt, zum einen ein System aus Kunststoffverbundrohren zum anderen ein Edelstahlrohrsystem mit Kühlrippen. Die Untersuchungsabschnitte und die verschiedenen Schichten im Aufbau wurden mit Messsensorik ausgestattet.

Von April bis Juni 2018 wurden Belastungsversuche mit dem Mobile Load Simulator MLS30 durchgeführt. Hierzu wurden drei Belastungsflächen verwendet, um beide verbauten Kollektorsysteme sowie eine Referenzfläche zu untersuchen. Die gewählte Radlast lag bei 50 kN die mittels Standard Lkw-Reifen in die Konstruktion eingeleitet wurden. Es sollte gezeigt werden, dass die konzeptionierten Systeme bautechnisch realisierbar sind. Weiterhin galt es die Dauerhaftigkeit der Kollektorsysteme zu testen.

Das erste Belastungsfeld mit dem Kollektorsystem mit Kunststoffverbundrohren wurde mit 1,2 Millionen Überrollungen belastet. Das weitere Kollektorsystem mit Edelstahlrohren mit Kühlrippen wurde mit 200.000 Überrollungen nur vergleichsweise kurz belastet. Auf der Referenzfläche wurden ebenfalls nur 200.000 Überrollungen aufgebracht.

Im Vorfeld wurde ein standardisiertes Messprogramm, bestehend aus Tragfähigkeitsmessungen (zwei verschiedene Messkonzepte), Querebenheitsmessungen und Oberflächeninspektionen, aufgestellt. Bis zu 200.000 Überrollungen wurden alle Flächen im gleichen Intervall untersucht.

Konsortium

Das BMBF geförderte Forschungsprojekt wird von einem Konsortium bestehend aus der Firma Winkler Bau GmbH, der Technischen Universität Dresden, der Firma WätaS Wärmetauscher Sachsen GmbH, tripel.S-Systeme GmbH, der Firma DeVeTec und der Bundesanstalt für Straßenwesen bearbeitet.

Logos der Projektpartner

Bau der Untersuchungsstrecke

April 2017

Prüfung mit dem statischen Lastplattendruckversuch

Bild / Video 1 von 13

Das Bild zeigt eine Prüfung mit dem statischen Lastplattendruckversuch