Straßen sollen künftig Energie liefern

Rund 1,4 Milliarden Quadratmeter horizontale Flächen gibt es in Deutschland. Viel Raum, der sich theoretisch zur Energiegewinnung nutzen lässt. Am Institut für Straßenwesen der RWTH Aachen steht speziell das Straßennetz im Fokus der Wissenschaftler. Sie möchten klären, welche Möglichkeiten der Energiegewinnung durch Fahrbahnoberflächen mit integrierter Photovoltaik bestehen.

Photovoltaik-Module werden bisher auf Dächern, Freiflächen und Fassaden installiert, meist nach Süden zeigend. Es gibt noch keine horizontal ausgelegten Module, um einen hohen Energieertrag bei gleichzeitig Belastbarkeit zu erzielen. Dabei böte die Doppelnutzung von Straßen für Verkehr und als Energielieferant ein größeres Flächenpotenzial als Photovoltaik auf dem Dach. Die RWTH-Experten erforschen daher gegenwärtig die technischen und wirtschaftlichen Risiken befahrbarer Solar-Module. Und diese sollen u. a. einiges aushalten können: Die Module müssen eine mechanische Belastbarkeit von bis zu 11,5 Tonnen Achsenlast haben, um auch LKWs tragen zu können.

Das Potenzial ist groß: Die Forscher gehen davon aus, dass wenn 15 Prozent der Verkehrsflächen mit den Solar-Modulen ausgestattet werden, in Deutschland keine Atomkraftwerke mehr notwendig wären. Der Energieaufwand für die Produktion der Module werde in drei Jahren ausgeglichen. Das System soll zudem eine Lebensdauer von 25 Jahren haben – länger als konventioneller Asphalt, der in der Regel nach 20 Jahren grundsaniert werden muss.

Solar-Module auslegen wie einen Fliesenteppich

Die Solar-Module sind etwa fünf bis sechs Millimeter dick. Sie bestehen aus zusammensetzbaren Elementen, die industriell vorgefertigt wie ein Fliesenteppich ausgelegt werden sollen. Die einzelnen Solar-Module können beliebig kombiniert und ausgetauscht werden. Sie sind mit einem besonders bruchsicheren und rutschfesten Spezialglas bedeckt. Auf der Oberfläche lenkt das Glas einfallendes Licht optimiert auf die Photovoltaik-Schicht im Inneren, so dass ein hoher Energieertrag möglich ist. Gleichzeitig führt das Glas photokatalytische Effekte herbei, kann zur Luftreinhaltung beitragen, indem Stickoxide abgebaut werden.

Die Oberflächen der Fahrbahnen sollen zudem selbstreinigende Eigenschaften erhalten – auch damit möglichst wenig Schmutz das Sonnenlicht von den Solarzellen abhält. Integrierte LED-Lampen lassen die Seitenstreifen nachts leuchten. Flüsterqualität bekommt die Solarstraße durch eine akustisch optimierte Struktur. Dank Induktionsschleifen versorgen die Photovoltaik-Fahrbahnen Autos während der Fahrt drahtlos mit Energie. Auch Ampelsysteme werden über die Module mit Energie versorgt. Außerdem sollen Zwischenspeichersysteme die überschüssige Energie speichern.

Ein erster Demonstrator wurde von den Forschern bereits entwickelt. Die neue Technik soll in den nächsten zwei Jahren optimiert werden.