Das RWTH-Institut für Straßenwesen forscht an Straßen mit integrierter Photovoltaik: „In Deutschland gibt es rund 1,4 Milliarden Quadratmeter horizontale Flächen. Diese könnten für die Erzeugung von Strom genutzt werden, beispielsweise für das Betreiben von 20 Millionen Elektroautos“, errechnet Lukas Renken. „Es werden Module benötigt, die horizontal liegen, bruch- wie rutschfest sind und das Licht optimal zur Energiegewinnung nutzen“, so der Diplomingenieur. Er forscht am RWTH-Institut für Straßenwesen in einem Verbund, gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.
Derzeit existieren nur Photovoltaik-Module für Dächer, Freiflächen und Fassaden, die meist aufgeständert nach Süden zeigen. Es gibt keine Module, die horizontal ausgelegt sind, um einen hohen Energieertrag bei gleichzeitig Belastbarkeit zu erzielen. Eine Doppelnutzung von Straßen für Verkehr und als Energielieferant bietet aber ein größeres Flächenpotenzial als Photovoltaik auf dem Dach. Im Projekt werden daher in den nächsten zwei Jahren die technischen und wirtschaftlichen Risiken befahrbarer Solar-Module erforscht. So müssen sie zum Beispiel eine mechanische Belastbarkeit von bis zu 11,5 Tonnen Achsenlast haben, um auch LKWs tragen zu können.
„Wenn 15 Prozent der Verkehrsflächen mit den Solar-Modulen ausgestattet werden, sind in Deutschland keine Atomkraftwerke mehr notwendig“, erläutert Donald Müller-Judex von der Solmove GmbH als Forschungspartner. „Die lokalen Versorger können auf regenerative Alternativen umstellen und langfristig die Kosten für die Straßenerhaltung refinanzieren“, betont er. Der Energieaufwand für die Produktion der Module werde in drei Jahren ausgeglichen. Das System soll eine Lebensdauer von 25 Jahren haben – länger als konventioneller Asphalt, der in der Regel nach 20 Jahren grundsaniert werden muss. „Die Entwicklung einer Solarstraße ist ein wichtiger Baustein für die Straße der Zukunft “, ist der Leiter des Forschungsprojekts Professor Oeser überzeugt.
Solarteppich wird ausgerollt
Die Solar-Module sind etwa fünf bis sechs Millimeter dick und 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. Das Glas lenkt einfallendes Licht optimiert auf die Photovoltaik-Schicht im Inneren, so dass ein hoher Energieertrag möglich ist. Gleichzeitig führt das Glas photokatalytische Effekte herbei. „Es kann zur Luftreinhaltung beitragen, indem Stickoxide abgebaut werden“, so Renken.
Die Oberflächen der Fahrbahnen sollen auch selbstreinigende Eigenschaften erhalten, 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 eines Solar-Moduls wurde von der RWTH gemeinsam mit der Solmove GmbH entwickelt. Weiterhin involviert sind unter anderem zwei Fraunhofer-Institute, die Bundesanstalt für Straßenwesen, das Forschungszentrum Jülich und die Spezialglashersteller JSJ Jodeit GmbH. Etwas weiter sind einmal mehr die USA und die Niederlande – dort sind erste in Straßen eingebaute Solarmodule bereits im Einsatz.
Solar-Straßen sollen auch in Deutschland Energie für Elektroautos liefern