Forschungsausrichtung in Balance von Ökologie und Ökonomie
Research orientation in balance of ecology and economy
Hon.-Prof. Dr.-Ing. U. Zander, Bergisch Gladbach
Die dringende Notwendigkeit des Klimaschutzes fordert auch vom Straßenbau ein verändertes Handeln und wird zu einem weitreichenden Wandel beim Bau, der Erhaltung und dem Betrieb der Verkehrsinfrastruktur führen. Obwohl diese Entwicklung vorrangig politisch getrieben ist, erfahren die Bauunternehmen im zunehmenden Maß, dass ökologisches Handeln auch im Eigeninteresse – beispielsweise mit Blick auf die zur Verfügung stehenden Ressourcen – liegen muss. Durch eine Reduzierung des Einsatzes von fossilen Energien und eine Steigerung der Wiederverwendung von Baustoffen, insbesondere aber durch eine Erzielung gesteigerter Nutzungsdauern der Straßen können wesentliche Beiträge zur Reduzierung der negativen Auswirkungen des Straßenbaus auf die Umwelt geleistet werden. Häufig sind dabei ökologisch sinnvolle Lösungen ökonomisch positiv darstellbar. Der folgende Beitrag zeigt, dass sich die in Deutschland verfolgte Strategie zum nachhaltigen Handeln nicht auf die Verfolgung umweltpolitischer Ziele beschränkt, sondern wirtschaftliche und soziale Handlungsfelder gleichwertig positioniert sind. Die aktuelle Forschung richtet sich auf die damit verbundenen Erfordernisse aus.
The urgent need for climate protection demands a change in the way of thinking and acting in the area of road construction and will lead to far-reaching changes in the construction, maintenance and operation of transport infrastructure. Although this development is primarily politically driven, construction companies are more and more finding out that ecological action must also be in their own interest – for example, with regard to the available resources. By reducing the use of fossil fuels and increasing the reuse of building materials, but especially by achieving longer service lives for roads, significant contributions can be made to reduce the negative effects of road construction on the environment. Often, ecologically sensible solutions can be presented in an economically positive way. The following article shows that the strategy for sustainable action pursued in Germany is not limited to the pursuit of environmental policy goals, but that economic and social fields of action are equally positioned. Current research is geared towards the associated requirements.
Road to Sustainability – Offenlegung ökologischer Potentiale im Straßenbau
Road to Sustainability – Disclosure of ecological potentials in road construction
Univ.-Prof. Dr.-Ing T. Kessel; T. Pohl, M. Sc. (ETH); Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. M. P. Wistuba; J. Pasderski, M. Sc.; C. Falter M. Sc., Braunschweig
Umweltwirkungen, die aus der Nutzung der Straßeninfrastruktur aus Personen- und Lastfahrzeugverkehr resultieren, sind seit längerem Teil des gesellschaftlichen und politischen Diskurses. Innovative Antriebstechniken sowie die Verlagerung des Verkehrsaufkommens auf andere Transportmodalitäten stehen dabei im Fokus der Debatten und haben zum Ziel, die Umweltwirkungen zu reduzieren. Wenig Aufmerksamkeit wurde bisher den Umweltwirkungen, die aus dem Bau und der baulichen Erhaltung der Straßeninfrastruktur resultieren, geschenkt. Im Kern des hier vorgestellten Forschungsvorhabens soll die Qualifizierung und Quantifizierung von Potentialen zur Reduzierung der Umweltwirkungen entlang des Lebenszykluses eines Straßenbauwerks stehen. Der nach-stehende Beitrag erläutert die Notwendigkeit neben ökonomischen Kenngrößen die ökologische Perfomance als Kriterium in Ausschreibungen der öffentlichen Hand zu berücksichtigen. Darüber hinaus wird ein Einblick in die zu entwickelnde Systematik zur Qualifizierung und Quantifizierung der Umweltwirkungen entlang des Lebenszyklus eines Straßenbauwerks gegeben.
Environmental impacts resulting from the use of road infrastructure by private and commercial traffic have been part of the societal and political discourse for a long time. Innovative vehicle technologies as well as the shift of traffic to other means of transportation are focused in debates and aim to reduce the environmental impacts. So far, little attention has been paid to the environmental impacts resulting from the construction and maintenance of the road infrastructure. The qualification of potentials for the reduction of environmental impacts along the life cycle phases of a road is the core of the presented research project. The following article explains the necessity of considering ecological performance as a criterion in addition to economic parameters in tenders of the public sector. Furthermore, an insight into the system which will be developed to qualify and quantify the environmental impacts along the life cycle of a road construction is provided.
Road Mining – Ressourcenschutz durch Kreislaufwirtschaft
Road mining – resource conservation through circular economy
Dipl.-Ing. T. Marks; Dipl.-Geol. M. Bürger; M. Sc. M. Sulzbach, Bergisch Gladbach
Aus Sicht der Kreislaufwirtschaft ist das Straßenbauwerk sowohl ressourcenschonend herzustellen als auch selbst als Quelle für Baustoffe anzusehen. Die Umsetzung der Anforderungen der Kreislaufwirtschaft, wie auch der Bautechnik und weiterer umweltrelevanter Anforderungen erfolgt im Straßenbauregelwerk. Hierbei ergeben sich umfangreiche und komplexe Fragen, deren Beantwortung die Bundesanstalt für Straßenwesen durch Forschungen nachkommt. Die Fragen betreffen einzelne Themen, aber auch die Einsortierung in den Gesamtzusammenhang ist vorzunehmen. Das bedeutet, dass beispielsweise sowohl zu beantworten ist, ob die Wiederverwendung eines Baustoffs bautechnisch möglich ist, als auch, ob der Einsatz des Baustoffs z. B. aus Gründen der Nachhaltigkeitsbetrachtung sinnvoll ist. Durch neue Erkenntnisse und sich ändernde Bedingungen, wie zum Beispiel klimatische Veränderungen, entsteht für die Straßenbauentwicklung dabei ein dynamischer Prozess.
From the point of view of the circular economy, the road structure must be manufactured in a way that conserves resources and must itself be regarded as a source of building materials. The implementation of the requirements of the circular economy, as well as those of construction technology and other environmentally relevant requirements, takes place in the road construction regulations. This gives rise to extensive and complex questions, which the Federal Highway Research Institute addresses through research. The questions relate to individual topics, but also have to be sorted into the overall context. This means, for example, that answers have to be given as to whether the reuse of a building material is possible from a structural engineering point of view, as well as whether the use of the building material makes sense, e.g. for reasons of sustainability. New findings and changing conditions, such as climatic changes, create a dynamic process for road construction development.
Der Weg zu einer ressourcen- und klimaschonenden Straßeninfrastruktur in Baden-Württemberg
The path to a resource- and climate-friendly road infrastructure in Baden-Württemberg
W. Hermann; Dr.-Ing. T. Chakar; Dipl.-Ing. H. Klinger; M. Eng. V. Schmidt, Stuttgart; Dr. rer. nat. S. Klumbach, Heilbronn
Im Koalitionsvertrag „Jetzt für Morgen – Der Erneuerungsvertrag für Baden-Württemberg“ wurden ehrgeizige Ziele für das Erreichen der Klimaneutralität formuliert. Der Wandel im Verkehrssektor ist dabei für den Klimaschutz und die Erreichung der Klimaschutzziele unabdingbar. Hierfür sind auch Weiterentwicklungen im nachhaltigen Straßenbau, gerade im Bereich der Straßenbautechnik und Kreislaufwirtschaft, für Klimaschutz und Ressourcenschonung wichtig. Mit dieser Zielsetzung hat das Verkehrsministerium Baden-Württemberg seit mehr als
10 Jahren verstärkt Asphaltbauweisen erprobt, die einen wesentlich erhöhten Recyclinganteil aufweisen, und hat diese für den Bereich der Landesstraßen als Regelbauweise eingeführt. Hierdurch kann der Ressourcenverbrauch einerseits eingedämmt, andererseits der durch den Vorrang der Erhaltung vor dem Neubau entstandene, stark gestiegene Anteil an Ausbauasphalt effektiv wieder in Straßen verwendet werden. Darüber hinaus treibt Baden-Württemberg die Weiterentwicklungen im Straßenbau zum Thema Klimaschutz und Ressourcenschonung voran. Im Beitrag werden diese Bestrebungen detailliert dargestellt.
In the coalition agreement "Now for Tomorrow – The Renewal Contract for Baden-Württemberg", ambitious goals for achieving climate neutrality were formulated. Change in the transport sector is indispensable for climate protection and the achievement of climate protection goals. To this end, further developments in sustainable road construction, especially in the field of road construction technology and recycling management, are important for climate protection and resource conservation. With this goal in mind, the Baden-Württemberg Ministry of Transport has been increasingly testing asphalt construction methods with a significantly higher recycling content for more than 10 years and has introduced these as the standard construction method for state roads. On the one hand, this reduces the consumption of resources, and on the other hand, the greatly increased proportion of reclaimed asphalt, which has arisen due to the priority given to maintenance over new construction, can be effectively reused in roads. In addition, Baden-Württemberg is pushing ahead with further developments in road construction on the subject of climate protection and resource conservation. These efforts are described in detail in this article.
Erhöhung der Resilienz der Straßeninfrastruktur gegenüber Klimawandel und Extremwetterereignissen
Increasing the resilience of road infrastructure to climate change and extreme weather events
A.-F. Lohrengel; L. Meine, Bergisch Gladbach
Der Klimawandel und die damit einhergehende Zunahme von extremen Wetterereignissen stellt die Straßen-infrastruktur vor vielfältige Herausforderungen. Naturgefahren wie Stürme, Überschwemmungen, gravitative Massenbewegungen und Hitzeperioden können Schäden an der Infrastruktur verursachen, zu Verkehrseinschränkungen oder im schlimmsten Fall zu Unfällen führen. Mit dem Nachhaltigkeitsziel 13.1 (SDG 13) sieht die deutsche Nachhaltigkeitsstrategie die Stärkung der Widerstandskraft und Anpassungsfähigkeit gegenüber klimabedingten Gefahren vor (Bundesregierung 2020). Die deutsche Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS 2008) setzt den nötigen Rahmen, um den Herausforderungen des Klimawandels zu begegnen. Die Klimawirkungs- und Risikoanalyse für Deutschland 2021 (Kahlenborn et al. 2021) entwickelt auf nationaler Ebene die deutsche Strategie zur Anpassung an den Klimawandel weiter. Der Teilbericht 4 stellt hierbei den Cluster „Infrastruktur“ dar, welches die Handlungsfelder „Bauwesen“, „Energiewirtschaft“ und „Verkehr, Verkehrsinfrastruktur“ umfasst (Voß et al. 2021). Die Bundesanstalt für Straßenwesen beschäftigt sich bereits seit 2011 mit den Auswirkungen des Klimawandels auf die Straßeninfrastruktur. Ziel des sogenannten AdSVIS-Forschungsprogramms (Adaptation der Straßenverkehrsinfrastruktur an den Klimawandel) war es, relevante Auswirkungen des Klimawandels zu identifizieren, die Verwundbarkeit einzelner Elemente der Straßeninfrastruktur zu bewerten und Anpassungsoptionen zu entwickeln.
Climate change and the related increase in extreme weather events pose diverse challenges to road infrastructure. Natural hazards such as storms, floods, landslides and heat periods can cause damage to infrastructure and result in traffic restrictions or, in the worst case, cause accidents. Accompanied by the Sustainability Goal 13.1 (SDG 13), the German Sustainability Strategy provides for strengthening resilience and adaptive capacity to climate-related hazards (Federal Government 2020). The German Strategy for Adaptation to Climate Change (DAS 2008) sets the necessary framework to meet the challenges of climate change. The Climate Impact and Risk Assessment 2021 for Germany (Kahlenborn et al. 2021) further develops the German Strategy for Adaptation to Climate Change at the national level. In this context, sub-report 4 represents the “infrastructure” cluster, which includes the fields of action “construction”, “energy industry” and “transport, transport infrastructure” (Voß et al. 2021). The Federal Highway Research Institute has been working on the effects of climate change on road infrastructure since 2011. The aim of the so-called AdSVIS research programme (Adaptation of Road Infrastructure to Climate Change) was to identify relevant impacts of climate change, assess the vulnerability of individual elements of road infrastructure and develop adaptation options.
Bewertung der Resilienz der Straßeninfrastruktur bei Starkregen und Hochwasser
Assessing the resilience of road infrastructure to heavy rainfall and flooding
Dr.-Ing. K. Anastassiadou; Dipl. Geograph S. Staub, Bergisch Gladbach
Die Hochwasserereignisse im Juli 2021 führten zu starken Beeinträchtigungen der Verkehrsinfrastruktur in Deutschland. Brücken- und Ingenieurbauwerke wurden erheblich geschädigt oder sogar vollständig zerstört. Eine wesentliche Herausforderung für Eigentümer und Betreiber der Straßeninfrastruktur liegt im Umgang mit Stö-rungen, ausgelöst durch Starkregenereignisse. Im Rahmen des von der Europäischen Kommission geförderten Verbundprojekts RAINEX wurde eine risikobasierte Bewertungsmethodik, für den Schutz der Straßeninfrastruktur bei Starkregenereignissen mit Überflutungsfolge, erarbeitet. Die RAINEX-Methodik ermöglicht die Identifizierung und Bewertung kritischer Verkehrsinfrastruktur hinsichtlich Exposition und Verwundbarkeit gegenüber Gefahren, die durch Starkregenereignisse verursacht werden. Durch eine anschließende Bewertung der Resilienz der Straßeninfrastruktur können geeignete Maßnahmen an den kritischen Stellen eingesetzt und dadurch die Verfügbarkeit und Sicherheit der Straßeninfrastruktur erhöht werden. Zur Förderung der praxisgerechten Anwendung der Bewertungsverfahren wird die Erarbeitung eines GIS-Tools vorgeschlagen, um eine Verknüpfung aller relevanten Daten auf Netz- und Objektebene zu ermöglichen.
The flood events in July 2021 led to severe damage to the transport infrastructure in Germany. Bridges and engineering structures were severely damaged or even completely destroyed. A key challenge for road infrastructure owners and operators is dealing with disruptions triggered by extreme rainfall events. Within the framework of the collaborative project RAINEX, funded by the European Commission, a risk-based assessment methodology for the protection of road infrastructure during start-up rain events with flooding consequences was developed. The RAINEX methodology enables the identification and assessment of critical transportation infrastructure in terms of its exposure and vulnerability to hazards caused by extreme rainfall events. A subsequent assessment of the resilience of the road infrastructure allows appropriate measures to be applied at the critical locations, thereby increasing the availability and safety of the transport infrastructure. To promote the practical application of the assessment procedures, the development of a GIS tool is proposed to enable the linking of all relevant data at network as well as object level.