Ausbringverluste bei der Taustoffausbringung, bedingt durch vielfältige Einflüsse, sind aus der Praxis und vielen Untersuchungen im Rahmen von praxisnahen Streumaschinentests aus der jüngsten Zeit bekannt. Durch begleitende Forschung (Hausmann, G.) zum Winterdienst konnten die quantitativen Taustoffverluste unter Einbeziehung der Verluste durch Verkehrseinfluss nach der Ausbringung ermittelt werden. Die ermittelte Höhe der Verlustraten auf Bundesautobahnen – vor allem nach Präventiveinsätzen – hat dabei überrascht und die Notwendigkeit verdeutlicht, möglichst effiziente Alternativen zum FS 30 zu nutzen.

Als Alternative für den Präventiveinsatz wurde die Ausbringung von flüssigen Taumitteln, das sogenannte Flüssigstreuen, identifiziert. Ab dem Winter 2008/2009 sind daher beim Landesbetrieb Straßenbau in Nordrhein-Westfalen Flüssigstreuen im Winterdienst auf BAB erprobt worden. An den Erprobungen beteiligten sich in Folge weitere Bundesländer, die im Rahmen eines Forschungsauftrages der BASt ab 2009 begleitet wurden.

Die vielfältigen Untersuchungen im Rahmen dieses Forschungsauftrages, mit dem Schwerpunkt, die Liegezeiten bzw. die Verlustraten nach der Ausbringung von Flüssigstreustoff sowie die wesentlichen Einflüsse zu ermitteln, wurden nach dem Winter 2010/2011 abgeschlossen. Die Ergebnisse haben die subjektiven Erkenntnisse aus der Praxis bestätigt, sind überaus positiv und haben die Erwartungen übertroffen.

2.4 Praxiserfahrungen Meistereien

Insgesamt beteiligten sich 9 Meistereien, indem Einsatzdaten nach Vorgabe durch den Forschungsnehmer aufgezeichnet wurden. Zusätzlich wurden die subjektiven Einsatzerfahrungen der Meistereien abgefragt. Für die Einsätze sind den Meistereien Dosierempfehlungen (Bild 11) zur Verfügung gestellt worden, die der Landesbetrieb Straßenbau NRW für seinen Pilotversuch aufgestellt hatte. Diese basierten auf eine Auswertung von skandinavischen Dosierempfehlungen (Niebrügge 2009) in Verbindung mit theoretisch ermitteltem Taustoffbedarf für verschiedene Wassermengen (Wasserfilm) und Temperaturen auf der Fahrbahnoberfläche. Insgesamt wurden 216 Einsätzen ausgewertet.

Bild 11: Dosierempfehlungen für Flüssigstreuen (Straßen.NRW)

Aus den Einsatzerfahrungen konnten folgende wesentlichen Aussagen abgeleitet werden:

–    bei allen 216 dokumentierten Einsätzen wurde mit Ausnahme eines Einsatzes das Einsatzziel erreicht,

–    der flüssige Taustoff kann mit höherer Geschwindigkeit (ca. 60 km/h) als beim FS 30 ausgebracht werden,

–    der flüssige Taustoff wird randscharf abgelegt,

–    bei vorhandener Glätteschicht trat Wirkung fast unmittelbar ein,

–    dünne Schneeschichten konnten schneller beseitigt werden, als mit FS 30 (diese Aussage beruht auf wenige Einsätze),

–    Einsätze mit flüssigen Taustoff in Kombination mit FS 30 hat auf offenporigen Belag (OPA- Belag) einen schnellen und nachhaltigen Effekt gezeigt (Beobachtungen in Bayern, keine Messungen).

Aus den Aufzeichnungen wurde eine durchschnittliche Dosierung von ca. 14 g/m² ermittelt. Das bedeutet, dass durchschnittlich nur ca. 2,8 g/m² Taustoff (20 %-ige Lösung) ausgebracht wurden. Mit geringen Ausnahmen ist in einer Bandbreite zwischen 10 g/m² und 20 g/m² der Taustoff dosiert worden. Höhere Dosierungen – bis zu ca. 70 g/m² – wurden z. B. bei Einsätzen auf dünnen Schneeschichten vorgenommen.

2.5 Taustoffbedarf Flüssigstreuen im Vergleich zum FS 30-Streuen

Der Taustoffbedarf war bei den Präventiveinsätzen mit dem Flüssigstreuen über alle aufgezeichneten Praxiseinsätze um ca. 60 % geringer als beim FS 30-Streuen. Hier zeigt sich deutlich, dass aufgrund der geringen Feuchtigkeitsmengen, die bei Präventiveinsätzen vor Gefrieren zu schützen sind, auch sehr geringe Taustoffmengen ausreichen. Diese Erkenntnis ist durch theoretische Betrachtungen belegbar. Da mit dem Flüssigstreuen die Taustoffverluste sehr stark reduziert sind, ist bei den aufgezeichneten Winterdiensteinsätze der beteiligten Meistereien auch mit den geringen Taustoffmengen – mit einer Ausnahme – das jeweilige Einsatzziel, die Glättevermeidung oder -beseitigung auch erreicht worden. Die Ausnahme ergab sich bei einem Einsatz bei −5 °C auf einer nassen Fahrbahn auf einer Brücke. Der Grund konnte nicht eindeutig geklärt werden.

2.6 Akzeptanz bei den Meistereien

Das Flüssigstreuen hat bei den teilnehmenden Meistereien eine hohe Akzeptanz gefunden. Allerdings besteht die Notwendigkeit, die vorhandene Befülltechnik und gegebenenfalls auch die Lagerkapazitäten anzupassen. Durch Löseanlagen mit hoher Durchsatzleistung kann die benötigte Salzlösung kostengünstig bereit gestellt und die erforderliche Lagerkapazität für Salzlösung begrenzt werden. Die Befüllung der Flüssigstreuer, die mit bis zu ca. 11 m³ Salzlösung zu befüllen sind, muss in 10 bis max. 15 Minuten möglich sein. Das erfordert eine Befüllleistung von ca. 1.000 Liter pro Minute. Die Gerätetechnik muss mit einer ausreichend genauen aber robusten Verteiltechnik ausgestattet sein.

3 Einsatzstrategie Glättebekämpfung

Aus den gewonnen Erfahrungen mit dem Flüssigstreuen und der begrenzten Einsetzbarkeit (Temperaturgrenze ca. −6 °C und nur sehr dünne Glätteschichten) können vorerst folgende Einsatzstrategien für die Glättebekämpfung (Bild 12) abgeleitet werden:

Der Einsatz bei dünnen Schneeschichten ist nur nahe 0 °C möglich, da durch die Auflösung des Schnees eine starke Verdünnung bzw. starke Absenkung der Lösungskonzentration erfolgt.

Bild 12: Abgeleitete Einsatzstrategien aus Einsatzerfahrungen Flüssigstreuen

Auf OPA-Belägen ist nach den vorliegenden ersten Praxiserkenntnissen aus Bayern (Hausmann 2011) das Flüssigstreuen in Kombination mit FS 30 scheinbar eine interessante Möglichkeit deutliche Verbesserungen bei der Glättebekämpfung zu erzielen. Hier sind sicherlich noch weitere Erfahrungen und Untersuchungen notwendig, um die optimale Einsatzstrategie hierfür zu ermitteln.

In Einsatzbereichen mit häufig wechselnden Einsatzbedingungen, wie z. B. im Bergland, kann der Einsatz von Kombimaschinen sinnvoll sein, um die Taustoffausbringung zwischen nur Flüssigstreuen oder Flüssig- mit FS 30-Streuen kombiniert und nur FS 30-Streuen variieren zu können. Allerdings ist hierbei die Einschränkung der Taustoffkapazitäten durch die beschränkte Nutzlast der bisher im Winterdienst eingesetzten Trägerfahrzeuge nachteilig.

Die Einsatzstrategie für die Taustoffausbringung in flüssiger oder angefeuchteter (FS 30) Form bzw. beide Verfahren kombiniert, werden sicherlich mit den zunehmenden Erfahrungen aus Winterdiensteinsätzen Anpassungen und gegebenenfalls auch weitere Differenzierungen erfahren.

4 Gerätebedarf und Investitionsaufwand

Um das Flüssigstreuen in einem Meistereibezirk durchführen zu können, sind entsprechende Geräteausstattungen erforderlich. Hier wird beispielhaft (Bild 13) an einer „Standardautobahnmeisterei“ mit 70 km Betriebsstrecke (jeweils 140 km Fahrstreifenlänge) in Abhängigkeit der Anzahl Fahrstreifen eine Taustoffbedarfs- und Transportkapazitätsermittelung vorgenommen. Vorgegeben ist eine Taustoffdosierung mit 15 g/m² NaCl-Lösung (20 %-ige Konzentration) und zwei Geräte:

Bild 13: Taustoffbedarf und Transportkapazität für 70 km BAB-Betriebsstrecke

Anhand vorstehender Ermittlungen wird deutlich, dass durch das Flüssigstreuen erhebliche Transportkapazitäten mit Nutzlastbedarfe bei den Trägerfahrzeugen erforderlich sind. Bei drei Fahrstreifen sind aufgrund der erforderlichen Nutzlast, 3-Achsfahrzeuge mit einem technisch zulässigem Gesamtgewicht von ca. 29 t erforderlich. Das bedeutet im Regelfall, das Fahrzeuge mit mindestens 26 t zulässiges Gesamtgewicht benötigt werden, die gegebenenfalls noch für den Winterdienst mit einer Ausnahmegenehmigung auf 29 t zulässiges Gesamtgewicht aufgelastet werden müssen.

Beim Einsatz von Kombigeräten, stellt sich bei einer Bedienung von drei Fahrstreifen die Problematik des Nachladens von Taustoff während eines Einsatzumlaufs. Zur Vermeidung des Nachladens sind bei den Trägerfahrzeugen entweder zulässige Gesamtgewichte von 33 t erforderlich, oder es müssen zusätzliche Fahrzeuge eingesetzt werden.

4.1 Investitionsaufwand für Umsetzung Flüssigstreuen auf BAB

Die Ergebnisse der begleitenden Forschung und die Praxiserfahrungen sprechen für eine deutschlandweite Einführung des Flüssigstreuens auf Bundesautobahnen. Nachfolgend wird daher der erforderliche Investitionsaufwand abgeschätzt:

Berechnungsansätze für Abschätzung:

–    Anzahl Autobahnmeistereien (AM):                        185

–    Streufläche BAB (ca. 12.800 km BAB):                 280 Mio. m²

–    Bemessungsstreudichten:                                      15 g/m² und 20 g/m²

–    Nutzvolumen 11 m³ Flüssigstreuer:                        10.800 Liter

–    Mehrkosten Geräte- Fahrzeugausstattung:            45.000 €/Gerät

–    Anpassung Infrastruktur Meisterei                          15.000 €/AM

(Pumpleistung, Zusatzanschlüsse für Beladung etc.; Salzlöseanlage vorhanden)

Vorstehende Kostenansätze ergeben sich aus vorliegenden Erfahrungswerten. In Abhängigkeit der weiteren Kostenentwicklung sind mittelfristig Kostensenkungen zu erwarten. Die Anpassung der Infrastruktur auf den Meistereien ist sicherlich sehr unterschiedlich. Hier sind zur Vereinfachung Annahmen zur vorhandenen und zur ergänzenden Infrastruktur getroffen worden. In Abhängigkeit der Bemessungsstreudichte ergeben sich auf der Grundlage der vorstehenden Berechnungsansätze folgende Investitionsaufwendungen (Bild 14) für die Ausstattung der Autobahnmeistereien in Deutschland:

Im Rahmen der Abschätzung des Investitionsvolumens ist es sinnvoll die höhere Bemessungstreudichte von 20 g/m² zu wählen, da die Bedienung der BAB mit höheren Streudichten sicher gestellt sein muss.

Es ist davon auszugehen, dass unter Berücksichtigung von weiteren Randbedingungen das Investitionsvolumen sogar noch höher ausfallen wird, als hier im Rahmen von Durchschnittswerten ermittelt wurde. Das Investitionsvolumen wird daher mit ca. 25 Mio. € eingeschätzt.

Bild 14: Abschätzung Investitionsaufwand Autobahnmeistereien Deutschland

5 Investitionen unter betriebswirtschaftlichen Aspekten

Die ermittelten Investitionen sind mit ca. 25 Mio. € nicht unerheblich. Bezogen auf alle Autobahnmeistereien mit ca. 135.000 € pro AM und bezogen auf die Bundesautobahnen in Deutschland mit ca. 2.000 € pro Betriebs-km aber überschaubar. Eine schnelle Einführung erscheint daher möglich und ist zur effektiven Erhöhung der Verkehrssicherheit sowie betriebswirtschaftlich, wie nachfolgend dargestellt, sinnvoll.

5.1 Salzeinsparung durch Präventiveinsatz mit Flüssigstreuen

Unter Abschnitt 2.5 wurde angeführt, dass ca. 60 % Taustoff mit dem Flüssigstreuen bei den Praxiseinsätzen eingespart werden konnten. Für die Ermittlung der durchschnittlichen Salzeinsparung im gesamten deutschen Autobahnnetz werden folgende Einschätzungen vorgenommen:

–    Anteil Präventivstreuen über alle Einsätze auf BAB: ca. 40 %

–    Reduzierung Taustoffbedarf durch Flüssigstreuen: ca. 60 %.

Die Annahme des Anteils Präventivstreuens mit ca. 40 % von allen Einsätzen auf BAB in Deutschland ergibt sich aus der Einschätzung, dass das Präventivstreuen im Flachland einen Anteil von 70 % und mehr sowie im Mittel- und Hochgebirge im Durchschnitt ca. 30 % einnimmt.

Im Rahmen des Forschungsauftrages wurde eine Modellrechnung entwickelt, mit der die Salzeinsparung beim Flüssigstreuen in Abhängigkeit des Anteils Präventiveinsätze an den Gesamteinsätzen über eine Winterperiode ermittelt werden kann. Hierbei wird davon ausgegangen, dass bei den Kurativeinsätzen mit FS 30 etwa 50 % mehr Taumittel ausgebracht werden als bei den Präventiveinsätzen (Hausmann 2011).

Bild 15: Salzeinsparung pro Winterperiode durch Anteil Flüssigstreuen

Im Bild 15 (Hausmann 2011) ist das Ergebnis der Modellrechnung dargestellt:

Mit den o. a. Annahmen ergeben sich durch das Flüssigstreuen mit einem Anteil von 40 % insgesamt eine Einsparung von 20 % Tausalz pro Winterperiode.

Auf den deutschen Autobahnen wurden über einen Zeitraum von 10 Winterperioden (Winter 2000/01 bis 2009/10) durchschnittlich 440.000 t Tausalz pro Winterperiode ausgebracht (Der Elsner 2012). Die 20 % Taustoffeinsparung bedeuten eine durchschnittliche Verbrauchsreduzierung von ca. 88.000 t pro Winterperiode.

5.2 Kosteneinsparung und Amortisation der Investitionen

Der Forschungsnehmer hat für die Ermittlung der Kosteneinsparung ein Berechnungsschema als Exceltabelle dem Abschlussbericht zum Forschungsauftrag (Hausmann 2011) beigefügt. Unter Berücksichtigung der eingesparten Taumittel, den Beschaffungskosten für Taumittel und den Kosten für die Eigenherstellung einer NaCl-Lösung für das Flüssigstreuen ergibt sich unter Verwendung dieses Berechnungsschemas (Bild 16) ein durchschnittliches Einsparpotenzial von ca. 6 Mio. € pro Winterperiode.

Die ermittelten Investitionen von ca. 25 Mio. € amortisieren sich somit in einem Zeitraum von ca. 4 Jahren. Zu berücksichtigen ist, dass diese Betrachtung ein Durchschnittswert über alle Autobahnmeistereien in Deutschland ist und die Einsparpotenziale sehr stark von den jeweiligen Winterverläufen abhängen. Winterperioden mit hohem Schneefallanteil reduzieren den Anteil der Präventiveinsätze, erhöhen aber den Taustoffdurchsatz. Bezogen auf einzelne Meistereibezirke kann der Amortisationszeitraum nach eigenen Einschätzungen auch bis zu 8 Jahre betragen.

Bild 16: Berechnung durchschnittlicher Kosteneinsparung pro Winterperiode BAB Deutschland

6 Zusammenfassung und Resümee

Die Ergebnisse des Forschungsprojektes und die Praxiserfahrungen haben die Effektivität und Effizienz des Flüssigstreuens für Präventiveinsätze im Winterdienst aufgezeigt.

Die Vorteile sind zusammengefasst wie folgt:

–    geringere Tausalzverluste bzw. längere Liegezeit,

–    Taustoffeinsparung bei den Präventiveinsätzen bis zu 60 %,

–    schnelle Flächenwirkung und hohe Wirksicherheit und damit erhöhte Verkehrssicherheit,

–    randscharfe Ausbringung,

–    Ausbringung mit höherer Einsatzgeschwindigkeit als beim FS 30 Streuen,

–    Flüssigstreuen ist effektiv und wirtschaftlich,

–    hohe Akzeptanz beim Einsatzpersonal.

Tendenziell ist aus den bisherigen Erfahrungen aus der Praxis ableitbar, dass mit dem kombinierten Einsatz – FS 30 mit Flüssigstreuen – auf OPA-Belägen bessere Wirkungen erzielbar sind als mit dem reinen FS 30 Streuen. Hier sind noch weitere Untersuchungen erforderlich.

Zu beachten ist die Einsatzgrenze beim Flüssigstreuen von ca. −6 °C.

Das Flüssigstreuen ist durch die erzielbaren Einsparungen, aufgrund der geringen Verluste durch Verdrängung, ökonomisch und ökologisch sinnvoll. Die schnelle und flächenhafte Wirkung erhöht darüber hinaus die Verkehrssicherheit.

Die relativ schnelle Amortisation der Investitionen erleichtert die Einführung der Winterdiensttechnologie Flüssigstreuen für den Einsatz auf Bundesautobahnen. Obwohl bisher noch keine Untersuchungen in Bezug auf Einsätze auf Bundes- und Landesstraßen erfolgten, ist davon auszugehen, dass auch hier entsprechende Vorteile zu erzielen sind. Interessant ist in diesem Zusammenhang, die bereits parallel aufgenommene Einführung des Flüssigstreuens in einigen Kommunen von Deutschland. Auch hier ist man von den Vorteilen des Flüssigstreuens überzeugt.

Bei der Verwendung unterschiedlicher Techniken der Taustoffausbringung ist es wichtig, eine gesicherte Bewertung des vorhandenen und zu erwartenden Straßenzustandes sicher zu stellen, damit die jeweils richtige Taustoffausbringung zur Anwendung kommt. Das erfordert eine gute Einsatzsteuerung auf der Basis gesicherter Erkenntnisse mittels entsprechender Technologien wie z. B. dem Straßenzustands- und Wetterinformationssystem (SWIS). Unter diesen Voraussetzungen ist mit der Flüssigstreutechnik der Winterdienst noch differenzierter und effizienter durchführbar als bisher.

Literaturverzeichnis

Der Elsner 2012 (2011): Handbuch für Straßen- und Verkehrswesen, Teil I Straßenbetriebsdienst, Otto Elsner Verlagsgesellschaft mbH & Co. KG, Dieburg, S.1035–1036

Hausmann, G. (2009): Verteilung von Tausalzen auf der Fahrbahn: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Verkehrstechnik, Heft V 180

Hausmann, G (2011): Wissenschaftliche Validierung eines im Winter 2008/2009 beginnenden Modellvorhabens zur Ausbringung von Taustoffen mittels Taustofflösungen und Empfehlungen zum richtigen Aufbringen von Tausalzlösungen; unveröffentlichte Abschlussberichte Forschungsthemen FE 04.0224/2008/DRB und FE 04.0238/2010/KRB

Niebrügge, L. (2009): Versuche zur Verteilung von Taustofflösungen im Winterdienst, Kolloquium Straßenbetrieb 2009, Karlsruhe