Durch die Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e.V. (FGSV) wurden die „Hinweise für die Lagerung und Beladung von Streustoffen für den Winterdienst“ (H LaStreu), Ausgabe 2020 veröffentlicht. In diesem Beitrag werden die wesentlichen Untersuchungsergebnisse, die im Rahmen eines FE-Vorhabens als Grundlage gewonnen wurden, sowie exemplarische Empfehlungen der H LaStreu vorgestellt.

Der Fachvortrag zur Veranstaltung ist im Volltext verfügbar. Das PDF enthält alle Bilder und Formeln.

1 Einleitung

Eine optimierte Streustofflagerung und eine optimierte Beladung der Winterdienstfahrzeuge sind von zentraler Bedeutung für einen wirtschaftlichen und bedarfsgerechten Winterdienst. In dem abgeschlossenen FE-Vorhaben „Effektivität und Wirtschaftlichkeit der Streustofflagerung“ im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur, vertreten durch die Bundesanstalt für Straßenwesen, haben die Autoren daher eine Analyse bestehender Anlagen und alternativer Bauweisen für die Streustofflagerung durchgeführt (Holldorb et al., 2020).

Die Bewertung der verschiedenen Lagerkonzepte für die Streustofflagerung sowie Empfehlungen für standardisierte Lagervarianten, deren Anordnung und Gestaltung wurden in den „Hinweisen für die Lagerung und Beladung von Streustoffen für den Winterdienst“ (H LaStreu) (FGSV, 2020) zusammengestellt. Diese basieren auf dem Stand der Technik, den aktuellen Erfahrungen, der Erfassung des betrieblichen Aufwands und der Berechnung von Lebenszykluskosten für die Streustofflagerung, die im Rahmen des FE-Vorhabens durchgeführt wurden.

Da die Anforderungen und Rahmenbedingungen für die Streustofflager sehr unterschiedlich sind, empfiehlt sich immer eine projektspezifische Planung, bei der auch eine individuelle Wirtschaftlichkeitsbetrachtung verschiedener Lagerungsvarianten durchgeführt werden sollte. Neben den reinen Investitionskosten für den Bau müssen auch die Wartungs- und Instandhaltungskosten sowie die effiziente Nutzung für die Streustoffverladung berücksichtigt werden. So können sich in vielen Fällen etwas höhere Investitionskosten durch eine erhöhte Lebensdauer und Zeitersparnis im Winterdienst amortisieren. Streustoffhallen und Streustoffsilos sind Bauwerke und müssen daher regelmäßig überprüft werden, um den Anforderungen an Standsicherheit, Dauerhaftigkeit, Arbeitsschutz und Umweltschutz zu genügen.

2 Aufbau der H LaStreu

Einen Überblick über die H LaStreu gibt das Bild 1. Im Abschnitt 2 wird auf zweckmäßige Lagerkonzepte unter betrieblichen, wirtschaftlichen und weiteren Aspekten eingegangen, wobei auch standardisierte Lagerungsvarianten empfohlen werden. Der Abschnitt 3 gibt Hinweise zur Ausführung und Gestaltung von Streustofflagern, wobei neben der Anordnung auf dem Gelände vor allem die bauliche Gestaltung von Streustoffhallen und -silos im Mittelpunkt steht. Korrespondierend mit diesen Hinweisen sind im Anhang 1 acht Musterlösungen, davon sechs für die Hallen- und zwei für die Silolagerung, skizziert. Der Anhang 2 enthält für die Hallenlagerung vier Musterlösungen für unterschiedliche Konstruktionsvarianten mit insgesamt 12 Detaillösungen. Im Abschnitt 4 werden Hinweise zur regelmäßigen Überprüfung der Streustofflager gegeben, zu deren Umsetzung, die im Anhang 3 zusammengestellten Muster für Bauwerksbücher dienen. Sie enthalten für Halle und für Silo Informationen zur Überwachung sowie deren Dokumentation.

Die H LaStreu enthalten keine Hinweise zur Dimensionierung der erforderlichen Lagerkapazitäten, hierfür ist der „Leitfaden zur Dimensionierung von Tausalzlagern“ (Leitfaden TAUSALA) anzuwenden (BMVI, 2019), der auf der Homepage der Bundesanstalt für Straßenwesen veröffentlicht ist. Empfehlungen zu Salzlöseanlagen und zu Soletanks enthalten die „Hinweise für die Beschaffung und den Betrieb von Soleanlagen für den Winterdienst“ (H SolA) (FGSV, 2022).

Die H LaStreu sind bei der Neuplanung von Streustofflagern aber auch bei der Planung von Ersatzbauten an vorhandenen Standorten anwendbar. Für alle bestehenden Streustofflager können die Empfehlungen zur regelmäßigen Überprüfung und die hierfür entwickelten Muster der Bauwerksbücher genutzt werden. Die H LaStreu gelten in erster Linie für Gehöfte und Winterdienststützpunkte von Autobahn- und Straßenmeistereien, können aber sinngemäß auch für kommunale Bau- und Betriebshöfe bzw. Standorte privater Winterdienstbetreiber angewendet werden.

Bild 1: Inhaltsverzeichnis der H LaStreu (FGSV, 2020)

3 Untersuchungsmethodik

Im Rahmen einer Literaturrecherche und Grundlagenforschung wurden nationale und internationale Veröffentlichungen zu den technischen und organisatorischen Maßnahmen für die Lagerung von Streustoff (Trockensalz und Salzlösung) und die Streustoffverladung detailliert zusammengestellt. Auch bauliche Aspekte und die Qualität des Streumaterials wurden berücksichtigten. Neben Forschungsberichten und Veröffentlichungen wurden Produktinformationen von nationalen und internationalen Anbietern von Streustofflagern recherchiert. Die geltenden gesetzlichen Anforderungen, Richtlinien, DIN-Normen und technischen Standards für den Winterdienst, für den Bau von Streustofflagern und die Umweltanforderungen wurden ebenfalls zusammengestellt.

Zur Systematisierung der praktischen Erfahrungen mit den verschiedenen Systemen zur Lagerung und Verladung von Streustoffen und zur Erfassung von Kritik und Verbesserungsvorschlägen auf Ebene der Autobahn- und Straßenmeistereien wurde ein Online-Fragebogen erstellt, zu dem insgesamt 447 Antworten eingingen, davon 48 aus Österreich. Aufgrund der hohen Anzahl der beteiligten Autobahn- und Straßenmeistereien konnten repräsentative Aussagen getroffen werden. Der Fragebogen bestand aus sieben Fragegruppen zu den folgenden Themen:

• Allgemeine Angaben,
• Streustofflagerung am Gehöft,
• Streustofflagerung am Stützpunkt,
• Einsatzerfahrungen und Einsatz von Techniken bei der Streustofflagerung,
• Beladungssysteme,
• Salzlösung,
• Umweltaspekte bei Streustofflagerung und -beladung.

Auf der Grundlage der Fragebogenergebnisse und weiterer Erfahrungen wurden zehn Salzlager mit repräsentativen oder neuen innovativen Lager- und Verladesystemen ausgewählt und vor Ort in Kombination mit Experteninterviews vertieft untersucht, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf den baulichen und konstruktiven Aspekten lag.

Für drei ausgewählte Standorte wurden umfassende Erhebungen zu den betrieblichen Aufgaben der Salzverladung durchgeführt. Dazu wurden die Verladevorgänge im Winter 2018/19 mittels Videotechnik aufgezeichnet (Bild 2), wobei die Datenschutzrichtlinien und Mitbestimmungspflichten des Personalrats beachtet wurden. Mit dieser Methode konnte der Erhebungsaufwand vor Ort minimiert und ein von den Erhebungen weitgehend ungestörter Betriebsablauf gewährleistet werden. Aus den Videobeobachtungen konnten Kennzahlen zu den Verladevorgängen abgeleitet werden, wie z. B. Verladezeit, Vor- und Nachbereitungszeit, Manöverzeit, Wartezeit etc. Insgesamt konnten 383 Ladevorgänge mit dem Radlader, 290 Ladevorgänge unter dem Salzsilo und 504 Ladevorgänge für Sole ausgewertet werden. Darüber hinaus konnten 180 Anlieferungen, 102 Ladevorgänge eines Salztrichters und 15 Streumaschinenentleerungen analysiert werden.

Bild 2: Autobahnbetriebszentrale Hannover: Standorte der Videokameras (Quelle: Google Earth)

Für die Ermittlung der Lebenszykluskosten (LZK) wurden Kostendaten für 48 ausgewählte Anlagen zur Streustofflagerung in Baden-Württemberg, Niedersachsen und Rheinland-Pfalz ausgewertet. Die Kostendaten wurden nach Investitionskosten, Instandhaltungskosten und Betriebskosten differenziert und auf einen einheitlichen Stichtag, den 31. Dezember 2018, indexiert. Da aus den von den Straßenbaulastträgern zur Verfügung gestellten Kosten für die Instandhaltung und den laufenden Unterhalt keine statistisch abgesicherten Parameter abgeleitet werden konnten, wurden diese in Abhängigkeit von den Investitionskosten pauschal berechnet. Die Betriebskosten lassen sich wie folgt unterteilen:

• Lagerung/Umlagerung von Salz für die Hallenlagerung,
• Lieferung von Streusalz für die Silolagerung,
• Beladung des Streustoffsilos und der Salzlöseanlage mit einem Radlader,
• Beladen von Winterdienstfahrzeugen mit Radlader.

Für sechs Varianten zur Lagerung von Streustoff wurden LZK ermittelt (Bild 3). Im Rahmen einer Sensitivitätsanalyse wurde der Einfluss verschiedener Eingangsparameter auf die LZK untersucht.

Bild 3: Mögliche Konzepte für die Streustofflagerung (FGSV, 2020)

4 Untersuchungsergebnisse

Aus der Online-Umfrage lassen sich folgende wesentliche Ergebnisse ableiten:

• Auf über 90 % der Meistereigehöfte steht eine Streustoffhalle zur Verfügung, die mehrheitlich weniger als 1.000 t Lagerkapazität hat.
• Die Salzsole wird mehrheitlich in der Meisterei erzeugt, nur bei 1/3 der Meistereien wird sie angeliefert.
• Streustoffsilos auf dem Gehöft haben vielfach eine Kapazität zwischen 50 und 150 m³ oder darüber. Silos kleiner 50 m³ sind eher in Straßenmeistereien vorhanden.
• Auf den Stützpunkten wird das Salz zu 80 % in einer Halle gelagert, die Sole an den Stützpunkten wird überwiegend angeliefert.
• Der Wartungsaufwand und auch die Anfälligkeit für Schäden wird insbesondere für die Salzlöseanlage und die Fördertechnik höher eingeschätzt, der geringste Wartungsaufwand wird bei der Streustoffhalle gesehen.
• Bei Hallenlagerung kommt überwiegend der Radlader zur Beladung der Fahrzeuge zum Einsatz, der meist in einem separaten Unterstand abgestellt wird.
• In 15 % der Autobahn- und ca. 25 % der Straßenmeistereien ist kein paralleles Beladen von Trockenstoff und Sole möglich; über zwei Soleanschlüsse verfügen über 35 % der Autobahnmeistereien, aber nur gut 20 % der Straßenmeistereien.
• In circa der Hälfte der Meistereien treten bei Volleinsätzen häufig oder regelmäßig Wartezeiten bei der Beladung auf, vor allem in den Meistereien, in denen keine parallele Beladung möglich ist.
• Als Sole kommt überwiegend NaCl-Lösung zum Einsatz, nur in Hessen, Brandenburg und Sachsen-Anhalt wird auch MgCl₂-Lösung verwendet.

Aus den Erhebungen zur Streustoffbeladung konnten mittlere Beladezeiten bei der Beladung mit Radlader und mit Streustoffsilos abgeleitet werden. Die mittlere Bruttoladezeit bei separater Beladung von Streusalz mit dem Radlader kann mit 9 min angesetzt werden. Durch optimierte Bewegungsmuster für den Radlader kann diese um 1 min verkürzt werden. Bei Beladung unter dem Streustoffsilo liegt die Beladezeit im Mittel bei 6 min, wobei eine Zeitersparnis von ca. 2 min erreicht werden kann, wenn ein zweiter Mitarbeiter den Ladevorgang durchführt. Die Beladezeit gegenüber der Radladerbeladung ist somit bei der Silobeladung geringer, was jedoch nur bei der separaten Beladung von Streustoff und Sole relevant ist. Bei paralleler Beladung von Streusalz und Sole ist eine mittlere Gesamtladezeit von 14 min anzusetzen. Für die alleinige Betankung mit Sole können überschlägig ca. 12 min angesetzt werden. Es wurde deutlich, dass die Zeitersparnis bei Parallelbeladung dem Zeitbedarf für die Streusalzbeladung entspricht. Der Zeitbedarf wird damit im Wesentlichen durch die Solebetankung bestimmt. Aufgrund der ermittelten Beladezeiten mit dem Radlader (Bruttoladezeit 9 min, Nettoladezeit 5 min) ist die Beladung von zwei Winterdienstfahrzeugen mit Salz und Sole in 14 min möglich, wenn zwei Standplätze zur Beladung zur Verfügung stehen. Die Beladezeit für einen Salztrichter, mit dem ein Verladesilo befüllt wird, kann mit 6 min je Beladevorgang bei 5 Abkippvorgängen (5 t) angesetzt werden, was 1,2 min/t Streusalz entspricht.

Bild 4: LZK je Tonne Streusalz für unterschiedliche Varianten zur Streustofflagerung in Abhängigkeit der Lagerkapazität (FGSV, 2020)

Aus der LZK-Analyse wird zusammenfassend deutlich, dass die LZK bei Silolagerung in der Regel über denen der Hallenlagerung liegen. Nur bei geringen Lagerkapazitäten bis ca. 500 t, wie sie typischerweise häufiger auf Winterdienststützpunkten auftreten, sind die LZK für die Silolagerung geringer als bei Hallenlagerung. Gegenüber den Varianten „Halle mit Verladesilo“ bzw. „Halle und Beschickung der Salzlöseanlage aus zusätzlichem Silo“ ist die reine Silolagerung bis zu einer Lagerkapazität von 700 t wirtschaftlicher. Wie zu erwarten, führt die Lagerung in einer Halle mit Beladung über einen Verladesilo zu höheren Salzlagerungskosten als bei der Beladung mit Radlader.

5 Streustoffhalle oder Silo

Bei Lagerkapazitäten deutlich über 500 t wird in der Regel die Lagerung in einer Salzhalle und die Verladung mit einem Radlader empfohlen. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die Beladung unter einem Streustoffsilo zwar etwas schneller ist als mit einem Radlader, aber der begrenzende Zeitfaktor ist in der Regel das Nachfüllen von Sole, die für den Einsatz von Feuchtsalz erforderlich ist. Deshalb sollte es möglich sein, Streustoff und Sole parallel zu laden, wofür mehrere Beladestellen mit Anschlüssen für die Solebetankung vorhanden sein sollten. Die mit höheren Investitionskosten verbundene Kombination von Salzhalle und Verladesilo ist daher in der Regel nicht sinnvoll, da das Verladesilo dann für die Zeit der Solebetankung gesperrt ist oder Salz und Sole nacheinander geladen werden müssen.

Bei kleineren Lagerkapazitäten bis ca. 500 t sind Streustoffsilos oft wirtschaftlicher, da die Lagerkosten für Streustoffsilos weitgehend proportional zur Lagerkapazität sind. Im Einzelfall, insbesondere bei nicht ständig besetzten Nachladestandorten, kann die Silolagerung auch bei größeren Lagerkapazitäten sinnvoll sein, wenn der benötigte Radlader nicht für andere Arbeiten eingesetzt werden kann und die Lebensdauer eines Radladers durch einen fehlenden Waschplatz vor Ort stark beeinträchtigt wird. Bei der Silolagerung ist es in der Regel ratsam, zwei oder drei Streustoffsilos anzuordnen, die alle mit einem Anschluss für die Solebetankung ausgestattet sind, so dass einerseits mehrere Winterdienstfahrzeuge gleichzeitig beladen werden können und andererseits bei Ausfall oder völliger Entleerung eines Silos noch ein weiteres Silo zur Verfügung steht.

6 Streustoffhalle

Bei Streustoffhallen ist zu unterscheiden zwischen der Lagerfläche, die sich aus der erforderlichen Lagerkapazität ergibt, und einer ausreichend dimensionierten Betriebsfläche. Diese Betriebsfläche sollte für das Rangieren des Radladers, für die witterungsgeschützte Unterbringung einer Salzlöseanlage oder für die stationäre Entleerung von Winterdienstfahrzeugen vorgesehen werden. Die Unterbringung der Salzlöseanlage in der Halle bietet neben dem Witterungsschutz den Vorteil kürzerer Wege für den Radlader.

Streustoffhallen sollten im Firstbereich eine lichte Höhe von 12 m haben, um den Streustoff problemlos in der Halle kippen zu können; die lichte Höhe des Tores sollte 9 m betragen. Schütthöhen von 5 m an der Hallenwand ermöglichen eine wirtschaftliche Ausnutzung des Hallenvolumens bei kaum erhöhten Baukosten. Je nach Platzverhältnissen können auch große Hallenbreiten sinnvoll sein; Spannweiten von bis zu 35 m sind wirtschaftlich herstellbar.

Hallentore sollten leicht zu öffnen und zu schließen sein, damit sie auch im Winter einen Witterungsschutz für das gelagerte Streusalz bieten. Alternativ kann es sinnvoll sein, auf ein Hallentor zu verzichten und eine nach vorn offene oder teiloffene Halle vorzusehen, wenn eine witterungsgeschützte Lagerung durch ein Vordach und/oder eine ausreichende Betriebsfläche gewährleistet ist. Dies ermöglicht eine witterungsgeschützte Beladung der Winterdienstfahrzeuge mit Streustoff und Sole. Darüber hinaus kann verhindert werden, dass Niederschlag auf die für die Beladung vorgesehene Fläche fällt, so dass das von der Ladefläche abzuleitende Oberflächenwasser erheblich reduziert wird. Hiermit ist es auch möglich, die Lärmemissionen während der Beladung zu reduzieren, was für Standorte in der Nähe von Wohnbebauung wichtig sein kann.

Darüber hinaus wird ein Höhenversatz von ca. 1,50 m zwischen der Standfläche des Winterdienstfahrzeugs und dem Rangierbereich des Radladers empfohlen, damit der Radlader den Streuer von oben befüllen kann. Der Höhenversatz kann je nach Gelände auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Das Bild 5 zeigt die Musterlösung für eine offene Streustoffhalle mit ebenerdiger und mit erhöhter Ladeeinrichtung in der Halle.

Bild 5: Musterlösung 5 – Offene Streustoffhalle mit Salzlöseanlage sowie mit ebenerdiger und mit erhöhter Lademöglichkeit in der Halle (FGSV, 2020)

Die Dachkonstruktion und die Außenwände sollten wegen ihrer natürlichen Widerstandsfähigkeit gegen chemische Belastungen durch Chloride in Holzbauweise errichtet werden. Für die Lastabtragung sollten Fundamente und ggf. der untere Teil der Außenwände aus Stahlbeton hergestellt werden, die entweder mit einer Vorsatzschale aus Holz oder Polyethylenplatten geschützt werden, wobei besonders auf die Abdichtung der Anschlüsse zu achten ist. Wichtig ist auch, dass alle korrosionsgefährdeten Bauteile leicht zugänglich sind (Bild 6).

Bild 6: Wartungsarme und begehbare Konstruktion der Außenwand der Streustoffhalle in der Straßenmeisterei Geislingen (Foto: Holldorb)

7 Anforderungen an Streustoffsilos

Aus betrieblichen Gründen und um lange Lagerzeiten zu vermeiden, sollte ein Streustoffsilo eine Lagerkapazität von 300 t nicht überschreiten. Bei reiner Silolagerung sollten mindestens zwei Silos vorgesehen werden, an denen parallel auch Sole nachgetankt werden kann (siehe Bild 7). Die Streustoffbehälter sollten so nebeneinander angeordnet sein, dass alle Behälter gleichzeitig ohne Rangieren oder Rückwärtsfahrt angefahren werden können. Der Einsatz von Hilfsmitteln zur exakten Positionierung des Winterdienstfahrzeugs, z. B. Führungsschienen zur Querführung und Sichthilfen zur exakten Positionierung in Längsrichtung, kann sinnvoll sein.

Die Baustoffe für Streustoffsilos sind in der Regel Holz für das Silo und den Trichter, Stahl für die Unterkonstruktion und Stahlbeton für das Fundament und die Bodenplatte. Alternativ kann auch glasfaserverstärktes Laminat für Silos verwendet werden, insbesondere bei kleinen Kapazitäten. Für Leitern, Podeste usw. wird feuerverzinkter Stahl empfohlen, da sie eine lange Lebensdauer haben und die Rutschgefahr minimiert wird.

Die Befüllung der Streustoffsilos sollte durch Einblasen des Streusalzes mit Druckluft durch das anliefernde Silofahrzeug erfolgen, da dies in der Regel wirtschaftlicher ist als die Anlieferung per Lkw und das Abkippen auf ein separates Förderband.

Bild 7: Bestehende Siloanlage mit vier Holzsilos der Autobahnmeisterei Rodgau (Foto: Holldorb)

Literaturverzeichnis

BMVI – Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (2019): Leitfaden für die Dimensionierung von Tausalzlagern (Leitfaden TAUSALA), veröffentlicht auf BASt-Homepage https://www.bast.de/DE/Verkehrstechnik/Fachthemen/Daten/v-tausala.html

FGSV – Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (2020): Hinweise für die Lagerung und Beladung von Streustoffen für den Winterdienst (H LaStreu), Köln (FGSV 384182)

FGSV – Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (2022): Hinweise für die Beschaffung und den Betrieb von Soleanlagen für den Winterdienst (H SolA), Köln (FGSV 384162)

Holldorb, C.; Cypra, T.; Pape, H. (2021): Effektivität und Wirtschaftlichkeit der Streustofflagerung, Schlussbericht zum FE-Vorhaben 03.0554, Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Heft V 351, Bergisch Gladbach, https://www.bast.de/DE/Publikationen/Berichte/unterreihe-v/2022-2021/v351.html