Power Roads: Bald werden unsere Straßen, Brücken die Energie zurückzahlen, die sie verbrauchen, um sie zu bauen | 2020

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Anonim

Wir haben alle von "Kraftwerken" gehört - Gebäuden, die im Laufe ihres Lebens mehr Energie erzeugen, als sie verbrauchen. Jetzt ist es an der Zeit, "Power Roads" zu starten. Die Idee ist, dass alle Bauwerke, einschließlich Straßen und Brücken, im Laufe ihres Lebens mehr Energie erzeugen sollten, als sie verbrauchen.

Zunächst muss der Energieverbrauch beim Bau reduziert werden. Dann können die fertigen Straßen und Brücken selbst Energie erzeugen. Solarzellen können auf Brücken installiert werden, Windkraftanlagen können in die Konstruktionen integriert werden und wir können den Strömungen und Wellen im Wasser unter den Brücken Energie entziehen. Alles mit dem Ziel, den Nettoverbrauch auf Null zu bringen. Utopie? "Nein, wir sind auf einem guten Weg", sagt Berit Laanke von SINTEF Building and Infrastructure.

Neues Projekt

Die norwegische Behörde für öffentliche Straßen (Statens Vegvesen) interessiert sich seit vielen Jahren für die Energienutzung im sozialen Bereich. Das große Projekt der Zukunft ist der Bau der "fährenfreien" Autobahn E39 in Westnorwegen. Dies erfordert zweifellos einen neuen Ansatz, der Straßen einschließt, die mehr Energie erzeugen, als sie beim Bau verbrauchen.

"Wir wollten solche Ideen in ein Forschungsprojekt einfließen lassen und haben viel Erfahrung gesammelt, weil wir Partner im Forschungszentrum Zero Emission Buildings sind, das sich auf umweltfreundliche Energie konzentriert", sagt Dr. Laanke. "Und wir stehen auch in engem Kontakt mit der Powerhouse Alliance, die für das sogenannte 'Plusshuset' in Kjørbo in Sandvika verantwortlich ist", sagt sie.

Partner von NTNU und SINTEF haben jetzt ein neues Projekt namens "Power Road" ins Leben gerufen und arbeiten daran, das Interesse zu wecken und Mittel zu beschaffen. Laut Laanke passiert auf diesem Gebiet weltweit viel. Der erste Schritt besteht also darin, sicherzustellen, dass die Projektteilnehmer das Gesamtbild genau kennen. Norwegen befindet sich aufgrund der Häufigkeit von Schnee und Frost in einer einzigartigen Position. Aus diesem Grund sind ausländische Ansätze hier möglicherweise nicht so einfach zu integrieren. "Kurzfristig möchte SINTEF eine kleine Anzahl spezifischer Projekte auf den Weg bringen", sagt Laanke. "In diesem Herbst konzentrieren wir uns auf die Energieerzeugung in Verbindung mit Brücken, die Systeme umfasst, die in Sicherheitsbarrieren und Lärmschutzwände integriert sind. Wir untersuchen auch, wie die Energieeffizienz der Materialherstellung durch die Verwendung von Steinen aus der Region gesteigert werden kann, und arbeiten zusammen mit Statens Vegvesen über einen Projektvorschlag zur Elektrifizierung von Schwerlastfahrzeugen mit einer Art Gummikette, die einer auf Gummirädern fahrenden Straßenbahn entspricht.

Stein aus der Region

Gestein und Stein müssen im Rahmen aller Straßenbauprojekte abgebaut werden, und es muss ein Plan für die Wiederverwendung vorliegen. Es gibt jedoch viele Beispiele dafür, dass eine solche Planung unzureichend war. Anstelle der Wiederverwendung wurde aus Tunneln entfernter Stein zu Entsorgungsstellen verbracht, während neuer Stein über Entfernungen von mehreren zehn Kilometern abgebaut und transportiert wurde. Die SINTEF-Forscher versuchen herauszufinden, wie wir extrahierten Stein in Asphalt-, Beton- oder Straßenbauanwendungen intelligenter wiederverwenden können.

"Unser derzeitiges System berücksichtigt die Rolle des Auftragnehmers in diesem Rätsel nicht", sagt Laanke. "Im Moment werden sie nur für den Transport von Steinen bezahlt - nicht für die Suche nach lokalen und nachhaltigen Lösungen", sagt sie. Aus diesem Grund brauchen wir Ideen von Entwicklern wie der norwegischen Eisenbahnagentur (Jernbaneverket) und Statens Vegvesen. Die Entwickler sollten auch prüfen, wie streng die Anforderungen an Gesteinsmaterialien sein sollten, die für andere Zwecke vorgesehen sind. Vielleicht wäre die beste Lösung, die Anforderungen zu lockern, wenn uns die Wiederverwendung von Anwendungen dies ermöglicht ", sagt Laanke.

Wenn eine Brücke Energie erzeugt

Nach norwegischen Maßstäben wird eine neue „fährefreie“ E39 massive Investitionen in den Brückenbau erfordern. In diesem Fall ist es möglich, Sonnenkollektoren und Windkraftanlagen in die Konstruktionen zu integrieren und den Strömungen und Wellen im darunter liegenden Wasser Energie zu entziehen.

Der Bericht des Projekts 'A ferry-free E39' hat den Bedarf an technologischen Fortschritten als Grundlage für robuste Lösungen für diese Art von integrierten Energieerzeugungsprojekten aufgezeigt. Es wird auch wichtig sein, eine Debatte über die Rolle der lokalen und erneuerbaren Energieerzeugung auf dem gesamten Energiemarkt zu führen.

Der Großteil der norwegischen Verkehrsinfrastrukturkonstruktionen befindet sich jedoch in Wald- und Berggebieten und beinhaltet keine Fjordüberquerungen, sodass die Forscher keine Beispiele für Energie nennen können, die von norwegischen Brücken erzeugt wird.

SINTEF-Forscher gehen daher davon aus, dass künftig neue stromerzeugende Materialien entwickelt und in den Asphalt integriert werden und weitere Ideen zum Thema Energiegewinnung aus Straßen entstehen.

"Elektroautos können sich bereits bei Bergabfahrten aufladen", sagt Laanke. "Wird es möglich sein, einen Teil dieser Energie zu gewinnen, wenn die Autobatterie voll aufgeladen ist? Autos üben einen Druck auf die Oberfläche aus, auf der sie rollen, sodass wir diese Energie möglicherweise für die Wiederverwendung auffangen können? Dasselbe Prinzip wurde beim Fußball angewendet Während die Spieler herumlaufen, werden Lichter aktiviert, um das Spielfeld zu beleuchten ", sagt sie.

Intelligente Entscheidungen in jeder Phase

Das Power Road-Projekt muss sich auf die Erzeugung erneuerbarer Energien bei gleichzeitig geringerem Energieverbrauch konzentrieren. Letzteres kann durch sorgfältige Straßenplanung mit Baumaterialien aus der Region und intelligenten Betriebssystemen erreicht werden.

"Wenn wir den gesamten Lebenszyklus einer Brücke betrachten", sagt Laanke, "können wir ein Design entwickeln, das sowohl eine Reduzierung des Materialverbrauchs als auch eine energieeffiziente Wartung beinhaltet. Wir können energieeffiziente und lokal bezogene Materialien auswählen und überlegen." In Bezug auf die Wiederverwendung nach Ablauf der Lebensdauer der Brücke: Möglicherweise können die Materialien für Beton- oder andere Straßenbauanwendungen wiederverwendet werden.

Brücken werden mit einer Lebensdauer von 100 Jahren gebaut. In diesem Zusammenhang kann bereits der kleinste Beitrag einen entscheidenden Gesamteffekt haben ", sagt sie.

Straßenverkehr unter Berücksichtigung des Klimawandels

Langfristig will die Arbeitsgruppe hinter dem Power Road-Projekt ein kollaboratives Forum einrichten. Einige Organisationen haben laut Berit Laanke bereits Interesse gezeigt. "Wir planen die Entwicklung eines weltweit führenden Forschungs- und Innovationsclusters mit Sitz in Norwegen, das Fachwissen von kompetenten Organisationen und Forschungszentren des privaten Sektors umfasst. Heute sind fast vierzig Doktoranden an der NTNU an der 'fährenfreien' E39-Projekt allein ", sagt sie.

Sie sieht das Projekt, das sich mit Steinen aus der Region befasst, in einem Zusammenhang mit mehreren dieser Promotionsstudien. Das Innovationsprojekt Power Road wird beim norwegischen Forschungsrat Mittel beantragen. "Wir hoffen, im Frühjahr 2016 die ersten Projekte starten zu können", sagt sie. "Mit dem engagierten Engagement von Organisationen des öffentlichen Sektors wie Statens Vegvesen bin ich überzeugt, dass das Power Road-Projekt erfolgreich sein wird", sagt Laanke.