PV-Süd - PV-Straßenüberdachung

Laufzeit: 03/2020 - 02/2023
Auftraggeber / Zuwendungsgeber:
Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK); Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI); Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG); Schweizer Bundesamt für Straßen (ASTRA)
Kooperationspartner: AIT Austrian Institute of Technology (Konsortialführer); Forster Industrietechnik GmbH
Projektfokus:
Visualisierung einer PV-Fahrbahnüberdachung
© LABOR3 Architektur GmbH
Visualisierung einer PV-Fahrbahnüberdachung.

Für den laufenden Betrieb von Straßen ist die Bereitstellung von elektrischer Energie zunehmend wichtig. Das steigende Verkehrsaufkommen, zusätzliche Straßen- und Tunnelanlagen sowie neue Sicherheitsbestimmungen führen zu einem immer höheren Strombedarf.

Durch die PV-Überdachung von Straßenabschnitten sollen folgende Ziele erreicht werden:

  • Energiegewinnung durch photovoltaische Module
  • Flexibler Einsatz im hochrangigen Straßennetz (z.B. auch bei Rastplätzen, Mautanlagen, Verkehrskontrollplätzen, Brücken, Tunnelportalen)
  • Steigerung der Verkehrssicherheit (Fahrbahnzustand, Beleuchtung)
  • Erhöhung der Dauerhaftigkeit und Erhaltung der Oberflächeneigenschaften der Fahrbahn durch Schutz vor Überhitzung, Niederschlägen
  • Zusätzlicher Lärmschutz

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Prototyps einer Photovoltaik-Straßenüberdachung, der Bau und die messtechnische Begleitung eines entsprechenden Demonstrators sowie die Evaluierung der photovoltaischen Aspekte und der möglichen positiven Nebeneffekte einer solchen Anlage.

 

Design der PV-Überdachung

Die hohen gesamttechnischen Anforderungen an eine Photovoltaikanlage als Straßenüberdachung stellen eine große Herausforderung dar. Verschiedene am Markt verfügbare PV-Technologien werden recherchiert und auf Eignung für diesen Anwendungsfall überprüft. Technologien mit hoher Effizienz und geprüfter Langlebigkeit und Robustheit werden bevorzugt.

Die Überdachung soll, ähnlich wie bei Verkehrszeichenbrücken, begehbar mit Aufstiegsleitern und Wartungsstegen gestaltet sein. Schneelasten, Anpralllasten und Windlasten fließen in die Planungen ein. Auch mögliche Schäden am Tragsystem durch Verkehrsunfälle müssen mit berücksichtigt werden, ein Systemversagen der gesamten Konstruktion muss ausgeschlossen werden. Die Tragstruktur wird außerdem so geplant, dass sie modular in Fahrtrichtung erweiterbar ist.

Auslegung der Anlage

Die Überdachung erfordert ein passendes Modulkonzept und Moduldesign. Für die PV Anlage auf einer Überkopfkonstruktion ist die Wahl des richtigen Modultyps entscheidend. Unter Berücksichtigung der statischen Vorgaben, Einbauart (Befestigungsart) und Design wird eine kristalline hocheffiziente Modultechnologie gewählt, um die auf der begrenzten Fläche der Überdachung ein Maximum an Energie zu gewinnen.

Bau des Demonstrators

Ein wesentlicher Projektbestandteil ist die Umsetzung, die Montage und das anschließend Monitoring des Demonstrators, welcher in dieser Form erstmals über Straßen- oder Autobahnflächen errichtet wird. Eine Überbauung von Straßen hat maßgeblichen Einfluss auf das Landschaftsbild. Neben den funktionalen Anforderungen sollen auch architektonisch-gestalterische Aspekte in den Entwurf einfließen. Mit einer Infotafel am Autobahnparkplatz sollen auch die Verkehrsteilnehmer über das Forschungsprojekt informiert und so die Außenwirkung noch weiter erhöht werden.

Messtechnische Begleitung und wissenschaftliche Auswertung des Betriebs

Die ausgearbeiteten Messtechnikkonzepte werden am Prototyp implementiert und Messdaten während der Projektlaufzeit erhoben. Im Rahmen der messtechnischen Überwachung wird neben Ertrags- und Nutzungsmessungen auch geprüft, ob eine derartige Photovoltaik-Konstruktion den vielfältigen Anforderungen gerecht wird, etwa bezogen auf Entwässerung, Wind- und Schneelasten, Standsicherheit und Anprallsicherheit, Wartungsmöglichkeiten und Verkehrssicherheit.

Energie- und Wirtschaftlichkeitsrechnung

Die Rentabilität einer Investition einer PV Überdachung wird maßgeblich vom Photovoltaik-Ertrag beeinflusst. Dem Ertrag gegenüber stehen die Anschaffungskosten, gegebenenfalls Finanzierungskosten, sowie die Kosten für Betrieb und Wartung der Anlage. Die Nutzung bzw. der Verkauf des erzeugten Stromes ist entscheidend. Der jeweilige Netzanschlusspunkt und die Verbraucherstruktur an den Untersuchungsorten werden analysiert und mit einbezogen.

Durch Entwicklung, Bau und Monitoring des Prototyps einer Photovoltaik-Straßenüberdachung sollen die spezifischen Probleme und nützliche Nebeneffekte für PV-Lärmschutzprojekte erkannt und mögliche Hürden für die Implementierung abgebaut werden.