© R. Kohlhauer GmbH | Gaggenau

Viele Wege führen zur Energiewende

Wie Lärmschutzwände und Straßen für Solarenergie genutzt werden können.

Text: Oliver Sitt, 18.11.2021

Bis zum Jahr 2045 will Deutschland klimaneutral sein. Andere Länder definieren ähnliche Ziele. Aber wie sind sie zu erreichen? Klar ist, Erneuerbare Energien spielen auf diesem Weg eine entscheidende Rolle. Eine Studie des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE kalkuliert, dass sich die Solarstromproduktion bis 2045 verzehnfachen muss. Das bedeutet konkret: Auch die Flächen für Photovoltaik müssen sich in etwa verzehnfachen. Eine Herausforderung, bei der die Verkehrswege eine entscheidende Rolle spielen können.

Wiesen. Etwas weiter entfernt eine Baumgruppe. Die Sonne scheint. Lkws donnern vorbei. Die alte Bundesstraße B 12 führt hier in einer langgestreckten Kurve um ein Wohngebiet herum. Geschützt wird die Ansiedlung durch eine circa fünf Meter hohe und 230 Meter lange Lärmschutzwand. Die wenigsten Vorbeifahrenden werden wissen, diese Lärmschutzwand ist etwas ganz Besonderes: Sie erzeugt Strom. Und richtig, auf den zweiten Blick entdeckt man auch die bläulich schimmernden Photovoltaikmodule.

Solarstrom aus Lärmschutzwänden

Auf die Idee in der kleinen Gemeinde Neuötting in Oberbayern so ein wegweisendes Projekt zu starten, kam die EnergieGenossenschaft Inn-Salzach eG, kurz: Egis. Als die Lärmschutzwand geplant wurde, setzte Egis sich frühzeitig dafür ein, die Flächen zur Solarstromproduktion nutzen zu können. Die Stadt zahlte die Schallschutzmauer, Egis trug die Mehrkosten für die Module. Die stromproduzierende Schallschutzmauer musste allerdings eigens entwickelt werden. Das geschah in Kooperation mit einem Solarspezialisten und der R. Kohlhauer GmbH. Der Vorteil: Es gab schon einen Prototypen, den das Unternehmen für Lärmschutz bereits in Eigenregie konzipiert hatte.

Lärmschutz plus 50.000 kWh/a Solarstrom

Nach Jahren intensiver Planungs- und Entwicklungsarbeit ging 2016 die Lärmschutzwand ans Netz. Seitdem schützt sie die nahegelegene Montessori Schule nicht nur vor Straßenlärm, sondern versorgt sie zusätzlich auch mit Strom. Gut 50.000 kWh produziert der nach Süden ausgerichtete Lärmschutz und erreicht dabei 80 Prozent der Stromleistung einer Freiflächenanlage – allerdings ohne zusätzlichen Flächenverbrauch. Jonas Huyeng vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE erläutert gegenüber SONNENALLEE die Hintergründe: „Es ist immer ein Kompromiss zwischen optimaler Stromausbeute und Schallschutz. In Neuötting steht die Schallschutzwand nicht ganz senkrecht, sondern ist leicht gekippt. Dadurch steigt der Energieertrag, während der Schallschutz nur minimal geschwächt wird.“ Ein Kompromiss, mit dem alle zufrieden sind.

Auch das Fraunhofer-Institut sieht Potenzial

Das Projekt wurde schon mehrfach ausgezeichnet. Die R. Kohlhauer GmbH bietet heute die Schallschutzwand unter dem Namen „Volta“ serienmäßig an. Als Pionier auf diesem Gebiet engagiert sich das Unternehmen aktuell in einem Projekt zum Thema „Lärmschutz und Photovoltaik“ des Fraunhofer ISE. „Eines der Ziele“, so der beteiligte 33-jährige Physiker Huyeng, „ist es, die Schallabsorption der Module zu optimieren. Denn bislang wird der Schall nur reflektiert. Könnten die Solarmodule ihn auch dämpfen, ständen den Schallschutzwänden weitere Einsatzgebiete offen.“

Darüber hinaus wird geprüft, wie man bestehende Schallschutzwände mit Photovoltaik nachrüsten könnte. „Die Kombination von Photovoltaik und Lärmschutz bietet einige Vorteile“, erläutert der Experte weiter. „Wo Schallschutz gebaut wird, sind immer auch Verbraucher, die den Strom nutzen können. Denn irgendjemand soll schließlich durch Wände geschützt werden. Und der Installationsaufwand ist nahezu gleich.“ Dass hierbei keine zusätzlichen Flächen benötigt werden, sorgt zusätzlich für eine hohe Akzeptanz in der Bevölkerung.

Durch die Kooperation der Stadt Neuötting und der EnergieGenossenschaft Inn-Salzach wurde ein Lärmschutz möglich, der jährlich 50.000 kW Solarstrom produziert.

Wir sehen von unten fotografiert eine Lärmschutzwand, die im oberen Teil aus Photovoltaikmodulen besteht.© R. Kohlhauer GmbH | Gaggenau
„Die Autobahnbetreiber wissen gar nicht wohin mit dem Strom. Sie haben keinerlei Kompetenzen, um Strom zu vermarkten.“

Ausschreibungsregularien bremsen die Idee aus

Vor Schall schützen und gleichzeitig Strom erzeugen – das klingt nach einer zugkräftigen Geschäftsidee. Doch die Umsätze in diesem Segment entwickeln sich aktuell bescheiden. „Das Problem ist,“ verrät uns unser Ansprechpartner beim Fraunhofer ISE, „wenn eine Lärmschutzmaßnahme nach öffentlichem Vergaberecht ausgeschrieben wird, erhält der Günstigste den Zuschlag. Und es ist gar nicht vorgesehen, dass die Wand mehr kann als vor Lärm zu schützen.“ Aber natürlich ist eine Lärmschutzwand mit Photovoltaik immer teurer als eine herkömmliche. Ergo, fliegt man automatisch aus dem Rennen. Einer der leitenden Wissenschaftler Huyeng kennt aber noch ein weiteres Problem: „Die Autobahnbetreiber wissen gar nicht wohin mit dem Strom. Sie haben keinerlei Kompetenzen, um Strom zu vermarkten.“ So gesehen war das Projekt in Neuötting ein Glücksfall. Mit der Energiegenossenschaft hatte die Stadt gleich einen Abnehmer für den Solarstrom. Inzwischen bekommt die stromproduzierende Lärmschutzwand zusätzliche Unterstützung: Der CSU-Abgeordnete Dr. Martin Huber aus dem Bayrischen Landtag setzt sich dafür ein, dass man bald häufiger Lärmschutzwände mit Photovoltaik sehen wird – zumindest in Bayern.

Straßen zur Solarstromerzeugung nutzen

Der Anteil an Schallschutzwänden, die sich für die Solarstromproduktion eignen, ist begrenzt. Doch Straßen und Radwege, die ganztägig von der Sonne erwärmt werden, gibt es fast endlos. Allein von der Fläche her müsste das Potenzial hier gewaltig sein. Das bestätigt uns auch Jonas Huyeng vom Fraunhofer ISE: „Eine Studie aus unserem Hause beziffert das technische Potenzial auf 238 TWh pro Jahr.“ Zur Einordnung: Das größte, deutsche Braunkohlekraftwerk Neurath von RWE speist jährlich 31,3 TWh ein.

Solarmodule statt Asphalt

Vielleicht versuchten deshalb in der vergangenen Dekade zahlreiche Startups und Unternehmen aus Straßen Strom zu gewinnen. In Frankreich wurde eine fast 1.000 km lange Solarstraße begonnen. In den Niederlanden entstand im gleichen Jahr der erste Solarradweg. Der Jüngste des Unternehmens hat eine Länge von 330 Metern. Und auch Deutschland verfügt seit 2018 über einen 90 Meter langen Solarradweg in der Nähe von Köln. Alle Projekte sind noch in der Entwicklungsphase. Herausforderungen sind im Straßenbereich die hohen Druckbelastungen, ansonsten aber auch Verschmutzungen durch Laub, Reifenabrieb oder eindringende Feuchtigkeit. (Näheres zu Unternehmen und Projekten in der Infobox am Ende des Artikels)

Man sieht einen Photovoltaik-Radweg von oben. Menschen fahren darauf Fahrrad oder auch Roller.© SolaRoad BV; Den Haag
Ein Radweg aus Photovoltaikmodulen des niederländischen Unternehmens Solamove 2014 eröffnete das Unternehmen seinen ersten Solar-Radweg.

Photovoltaik über der Straße statt darauf

Technisch zuverlässiger erscheint da das Pilot-Projekt „PV-Süd“ vom Fraunhofer ISE. Hier wird der Verkehrsweg mit Photovoltaikmodulen überdacht. Die Vorteile gegenüber dem Einsatz als Asphalt: Keine Verschattungen und keine Druckbelastungen durch den Verkehr. Die Herausforderungen liegen woanders. Unser Ansprechpartner beim Fraunhofer ISE war selbst überrascht: „Für die Straßenüberdachung gelten höchste Sicherheitsanforderung. Selbst Unfällen mit Lkws muss die Konstruktion standhalten.“ Doch er ist optimistisch: „Läuft alles gut, startet unser Prototyp Anfang 2022.“

80 Meter Solardach ist rechtlich ein Tunnel

Erfüllt das Projekt die Erwartungen, bieten sich gewaltige Möglichkeiten. Allerdings: Um die Überdachung mit Photovoltaik in großem Stil nutzen zu können, müsste der Gesetzgeber noch aktiv werden. Jonas Huyeng dazu: „Aktuell gelten selbst seitlich offene Straßenüberdachungen ab 80 Metern als Tunnel mit allen Sicherheitsauflagen, wie Fluchtwege, Lüftung, etc. Das wäre ein extremer Kostentreiber.“

Hält Asphalt länger, wenn man ihn überdacht?

Ein Ass hat das Konsortium von PV-Süd noch im Ärmel: Die vor Frost und Hitze schützende Überdachung könnte die Lebensdauer des Straßenbelags verlängern. Sollte sich die Theorie bestätigen, wäre das ein wichtiger Zusatznutzen der Anlage.

Das Ziel: Möglichkeiten entwickeln

Es ist faszinierend, zu entdecken, wie viele Konzepte es bereits gibt, um mit Photovoltaik Verkehrsinfrastruktur zur Stromproduktion zu nutzen. Welche Potenziale sich langfristig wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll erschließen lassen, wird die Zukunft weisen. Oder wie Jonas Huyeng es ausdrückt: „Es geht nicht darum, die eine Lösung zu finden, sondern auszuloten, was möglich ist.“ Fakt ist: Es gibt viele spannende Entwicklungen, die es lohnt im Blick zu behalten.

Photovoltaik als Fahrbahnbelag

Europäische Unternehmen im Bereich „stromerzeugende Straßen:

Wattways – ist eine Marke des französischen Straßenbauunternehmen Colas. Im Auftrag der französischen Regierung sollte eine ca. 1.000 Kilometer lange Straße mit Photovoltaikmodulen ausgerüstet werden. Doch es gab Probleme. Inzwischen wurden die Bauarbeiten eingestellt. Das Produkt wird weiterentwickelt.

SolaRoad – das niederländische Unternehmen startete 2016 mit einem 90 Meter langen Solarradweg. Inzwischen gibt es auch Pilotprojekte für motorisierten Verkehr zum Beispiel in Form einer Busspur. Grundsätzlich arbeitet SolaRoad mit Betonelementen in die Photovoltaikmodule integriert werden.

Solmove – das deutsche Startup arbeitet nicht mit starren Modulen, sondern mit einer Art Solarteppich, der auf den bestehenden Straßenbelag aufgeklebt werden kann. 2018 hat Solmove einen 90 Meter langen Solarradweg freigegeben. Hier gab es erste Anlaufschwierigkeiten aufgrund von Feuchtigkeit.

Darüber hinaus gibt es noch einige Projekte in Fernost: China eröffnete 2017 eine zwei Kilometer lange Solarstrecke auf einer Stadtautobahn und Südkorea gibt es einen mit Photovoltaik überdachten Radweg.

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