In dieser Arbeit wird ein Kriterienkatalog entwickelt, um Fernstraßen lebenszyklusumfassend auf Nachhaltigkeit zu bewerten. In einem Bewertungsverfahren hilft es als Planungs- und Entscheidungsinstrument zur Optimierung von Bauprojekten.
EU-politische Ziele für eine nachhaltige Entwicklung von Straßenverkehrsinfrastrukturen sind im Weißbuch zum Verkehr, der Agenda 2030, dem Übereinkommen von Paris und dem Green Deal definiert. Die Straße der Zukunft kann erneuerbare Energien flächentauglich erzeugen und unmittelbar an Fahrzeuge übertragen. Die Vernetzung des Verkehrs erhöht Sicherheit und Kapazitäten. Außerdem trägt die Infrastruktur zur Luftverbesserung bei und dient als Speicher für Wasser und Energie. Die EU-politischen Ziele und Aspekte der Straße der Zukunft sind Bestandteil des Kriterienkatalogs.
Die Grundlage des Kriterienkatalogs bilden bestehende internationale Nachhaltigkeitsbewertungssysteme aus den Bereichen Gebäude, Quartiere, Außenanlagen und Infrastrukturen. Forschungsvorhaben des Straßenbaus ergänzen die bauwerks- und anwendungsspezifischen Anforderungen von Fernstraßen. Des Weiteren ist ein wesentliches Element die EU-Taxonomie-Verordnung, welche Kriterien für den ökologisch nachhaltigen Bau von Straßen und Autobahnen definiert.
Der Kriterienkatalog gliedert sich in die Themenfelder Ökologische Qualität, Ökonomische Qualität, Soziokulturelle und funktionale Qualität, Technische Qualität und Prozessqualität. Die Bewertung findet größtenteils durch quantitative Indikatoren statt, ergänzend auch qualitativ. Dabei wird die Fernstraße einschließlich der Ingenieurbauwerke Brücke und Tunnel, sowie streckenbezogener Sonder- und Nebenbauwerke bewertet.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1. Motivation und Ziel
1.2. Aufbau und Methodik
2. Grundlagenanalyse
2.1. EU-Politische Ziele für eine nachhaltige Entwicklung
2.2. Nachhaltige Straßen Best-Practice
2.3. Straße der Zukunft
3. Nachhaltigkeitsbewertungssysteme und Forschungsvorhaben
3.1. Zertifizierungssysteme
3.2. Forschungsprojekte und EU-Kriterien
3.3. Kriterienübersicht und Vergleich
4. Randbedingungen für die Bewertung
4.1. Bewertungsobjekte
4.2. Betrachtungszeitraum
4.3. Bewertungszeitpunkt
4.4. Formaler Aufbau
5. Kriterienkatalog
5.1. Ökologische Qualität
5.1.1. Ökobilanz
5.1.2. Verantwortungsbewusste Ressourcengewinnung
5.1.3. Wasserkreislaufsysteme
5.1.4. Flächeninanspruchnahme
5.1.5. Biodiversität
5.2. Ökonomische Qualität
5.2.1. Lebenszykluskosten
5.2.2. Resilienz und Wandlungsfähigkeit
5.2.3. Umweltrisiken
5.3. Soziokulturelle und funktionale Qualität
5.3.1. Integration in die Umgebung
5.3.2. Komfort
5.3.3. Emissionen / Immissionen
5.4. Technische Qualität
5.4.1. Rückbauund Recyclingfreundlichkeit
5.4.2. Smart Infrastructure
5.4.3. Mobilitätsinfrastruktur
5.5. Prozessqualität
5.5.1. Partizipation
5.5.2. Baustelle / Bauprozesse
5.5.3. Qualitätssicherung und Monitoring
6. Fazit und Ausblick
7. Literatur
8. Abbildungsverzeichnis
9. Tabellenverzeichnis
10. Abkürzungsverzeichnis
11. Anhang
Kurzfassung
In dieser Arbeit wird ein Kriterienkatalog entwickelt, um Fernstraßen lebenszyklusumfassend auf Nachhaltigkeit zu bewerten. In einem Bewertungsverfahren hilft es als Planungsund Entscheidungsinstrument zur Optimierung von Bauprojekten.
EU-Politische Ziele für eine nachhaltige Entwicklung von Straßenverkehrsinfrastrukturen sind im Weißbuch zum Verkehr, der Agenda 2030, dem Übereinkommen von Paris und dem Green Deal definiert. Die Straße der Zukunft kann erneuerbare Energien flächentauglich erzeugen und unmittelbar an Fahrzeuge übertragen. Die Vernetzung des Verkehrs erhöht Sicherheit und Kapazitäten. Außerdem trägt die Infrastruktur zur Luftverbesserung bei und dient als Speicher für Wasser und Energie. Die EU-Poltischen Ziele und Aspekte der Straße der Zukunft sind Bestandteil des Kriterienkatalogs.
Die Grundlage des Kriterienkatalogs bilden bestehende internationale Nachhaltigkeitsbewertungssysteme aus den Bereichen Gebäude, Quartiere, Außenanlagen und Infrastrukturen. Forschungsvorhaben des Straßenbaus ergänzen die bauwerksund anwendungsspezifischen Anforderungen von Fernstraßen. Des Weiteren ist ein wesentliches Element die EU-Taxonomie-Verordnung, welche Kriterien für den ökologisch nachhaltigen Bau von Straßen und Autobahnen definiert.
Der Kriterienkatalog gliedert sich in die Themenfelder Ökologische Qualität, Ökonomische Qualität, Soziokulturelle und funktionale Qualität, Technische Qualität und Prozessqualität. Die Bewertung findet größtenteils durch quantitative Indikatoren statt, ergänzend auch qualitativ. Dabei wird die Fernstraße einschließlich der Ingenieurbauwerke Brücke und Tunnel, sowie streckenbezogener Sonderund Nebenbauwerke bewertet.
Abstract
This Bachelor thesis concerns itself with the development of a criteria catalogue to evaluate the sustainability of motorways over their complete life cycle. It functions as a planning and decision-making tool during an evaluation method for the optimization of construction projects.
Political goals of the European Union for a sustainable development of road infrastructure are defined in the White Paper for transport, the 2030 Agenda, the Paris Agreement, and in the Green Deal. Roads of the future are able to generate renewable energies on large areas and transfer them immediately to vehicles. Digitalization of traffic increases security and capacities. Additionally, infrastructure contributes to air-quality improvement and functions as a reservoir for water and energy. The political goals of the European Union and the aspects of the road of the future are elements of the criteria catalogue.
The foundation of the criteria catalogue is composed of established international sustainability evaluation systems in the areas of buildings, districts, outdoor facilities, and infrastructures. Research endeavors of road construction complement the structural and application-specific requirements for motorways. Furthermore, the European taxonomy regulation is a substantial element, as it defines criteria for ecologically sustainable construction of roads and motorways.
The criteria catalogue is structured into the topic areas of ecological quality, economical quality, socio-cultural and functional quality, technical quality, and process quality. The evaluation is largely based on quantitative indicators and is completed by qualitative indicators. Motorways will be evaluated including the engineering structures of bridges and tunnels, together with route-related special and auxiliary structures.
1. Einleitung
1.1. Motivation und Ziel
Die Welt befindet sich durch die Globalisierung und Klimaveränderung im Wandel. Unser Wirtschaftssystem hat auf die Umwelt negative Auswirkungen. Dem muss entgegenwirkt werden, indem in allen Bereichen bewusster und nachhaltiger gehandelt wird. Der Verkehrssektor trägt wesentlich und stetig zunehmend zum Treibhausgasausstoß bei. Die Europäische Kommission sieht eine Einschränkung der Mobilität nicht als Option vor, stattdessen strebt sie insgesamt einen Verkehrswachstum an und fördert die Mitgliedsstaaten beim Ausbau eines transeuropäischen Verkehrsnetzes. (vgl. EK 2011, S. 4-6) Die Bauprojekte greifen dabei intensiv in die Umgebung ein und verursachen unter anderem Ressourcenund Landverbrauch.
Deutschlands Bundesfernstraßennetz umfasste im Jahr 2016 rund 13.000 km Autobahnen und 39.000 km Bundestraßen. (vgl. BMVI 2016a, S. 36) Der Bundesverkehrswegeplan für den Zeitraum 2016 bis 2030 sieht umfassende Investitionen für die Bundesfernstraßen vor. Für den Ausund Neubau etwa 34,1 Milliarden Euro, für Erhaltungsmaßnahmen mit etwa 67 Milliarden fast doppelt so viel. (vgl. BMVI 2016a, S. 14) Darüber hinaus werden für sonstige Investitionen, zum Beispiel für innovative Verkehrsmanagementsysteme, Ladeund Tankinfrastruktur und Lkw-Parkplätze (vgl. BMVI 2016a, S. 47- 51) etwa 12 Milliarden Euro aufgebracht. (vgl. BMVI 2016a, S. 14) Im Vergleich zum letzten Bundesverkehrswegeplan von 2003 werden damit insgesamt circa 49% mehr investiert. (vgl. Webseite BMVI 2020a) Der Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND) kritisiert die Planungen heftig. Das Vorhaben sei eine „Wunschliste der Baulobby sowie von Landes-, Kommunalund Wahlkreispolitikern“ (BUND 2018, S. 3) die den Straßenverkehr zukünftig weiter erhöhen, aber die Überlastungsprobleme nicht lösen. Außerdem nehmen Umweltbelastungen, Flächenverbrauch und Eingriffe in Natur und Landschaft weiter zu. Insgesamt wurden umweltschonende Lösungen nicht vorgesehen, teilweise sogar finanziell bestraft. Des Weiteren wurden aus ökonomischer Sicht nicht die besten Möglichkeiten angestrebt. (vgl. BUND 2018, S. 3) Gegen Bauvorhaben von Bundesfernstraßen wird auch häufig in der Bevölkerung demonstriert und protestiert. Beispielhaft ist der Ausbau der Autobahn A49 durch den nordhessischen Dannenröder Wald. Die Rodung für das Bauvorhaben wird seit 40 Jahren geplant und von der ansässigen Bevölkerung kritisiert. Der Wald befindet sich in einem Wasserschutzgebiet (vgl. BUND Hessen 2020) und bietet Lebensraum für viele Arten. Im Herbst 2019 haben Klimaaktivisten um die internationale Bewegung „Fridays for Future“ den Wald besetzt. Ein Jahr später wurde dieser von der Polizei geräumt und die Rodungen begonnen. (vgl. Webseite Fridays for Future 2020) Der Konflikt wurde dadurch nicht gelöst. Das zeigt, welchen Stellenwert die Kommunikation zwischen Politik und Bevölkerung hat.
Straßenverkehrsinfrastrukturen sind weiterhin notwendig, um aber die Akzeptanz in der breiten Bevölkerung zu erhöhen müssen sie in zukünftigen Planungen einer ganzheitlichen Betrachtung unterzogen werden. Als Planungsund Entscheidungsinstrument hilft dabei ein Zertifizierungssystem. Öffentliche Baulastträger können dadurch verschiedene Varianten des Bauvorhabens vergleichen und im Sinne der Nachhaltigkeit optimieren. Nachhaltigkeit beruht auf den drei Säulen Ökologie, Ökonomie und Soziologie. Diese stehen in Verbindung zueinander und müssen als ein Ganzes betrachtet werden. Eine Straße muss nicht nur den Belastungen des Verkehrs standhalten, sondern dient gerade auch zur Aufrechterhaltung des gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Lebens. Des Weiteren ist die Herstellung unter anderem zeit-, kostenund emissionsintensiv und hat wesentliche Auswirkungen auf die Nutzungsdauer und -qualität. (vgl. Čadež/Hoffmann 2013, S. 609-613) Bei Öffentlich-Privaten Partnerschaften (ÖPP) sind Vertragsbeziehungen zwischen staatlichen und privaten Partnern mit Laufzeiten von 20 bis 30 Jahren üblich. Dabei stellt der öffentliche Partner Entgelte bereit oder erteilt das Recht Nutzerentgelte zu beziehen. Dafür übernimmt der private Partner Errichtung, Betrieb und gegebenenfalls Finanzierung eines Infrastrukturprojekts. (vgl. BMF 2016, S. 7-9) ÖPPBeziehungen haben zugleich Chancen und Risiken. Zur Bereitstellung einer wirtschaftlichen Infrastruktur können die Kostenminimierungsanreize des privaten Partners zur Minderung der Qualität führen. (vgl. BMF 2016, S. 35-36) Damit ÖPP-Projekte nicht zu Kostenverschiebungen über die Vertragsbeziehung führen, sind Nachhaltigkeitsbewertungssysteme zu Erhöhung der Sicherheit und Transparenz sinnvoll.
International gibt es bereits vereinzelte Bewertungsverfahren, um der Nachhaltigkeit einen höheren Stellenwert in der Planung und Umsetzung von Infrastrukturprojekten einzuräumen. Meist bewerten diese die verschiedenen Infrastrukturbauten universell und gehen nicht auf die bauwerksoder funktionsspezifischen Anforderungen des Straßenverkehrs ein. (vgl. Čadež/Hoffmann 2013, S. 609-613) Zudem wird eine Qualifizierung in den meisten Fällen durch qualitative Kriterien vollzogen. Das Ergebnis kann dadurch immer wieder unterschiedlich ausfallen. Deshalb sollten vor allem quantitative Kriterien angewandt werden. Ziel dieser Arbeit ist es ein Konzept für ein lebenszyklusumfassenden Kritierienkatalog für deutschlandund europaweiter Projekteebene zu entwickeln. Die europäischen Fernstraßen, einschließlich streckenbezogener Ingenieurbauwerke und Nebenanlagen, soll neben den drei Nachhaltigkeitssäulen, auch auf die Prozessund Technische Qualität untersucht werden. Standards sollen nicht nur eingehalten, sondern verbessert ausgeführt und Anreize für eine Übererfüllung geschaffen werden.
1.2. Aufbau und Methodik
Im Rahmen dieser Arbeit werden zuerst Grundlagen für ein Nachhaltigkeitszertifikationssystem analysiert und geschaffen. Die Europäische Union hat sich in den letzten Jahren mehrere Ziele für eine nachhaltige Entwicklung gesetzt. Diese werden im Bezug zur Straßenverkehrsplanung untersucht und erste Kriterien für ein Bewertungssystem abgeleitet. Darauffolgend wird die Frage wie eine nachhaltige Straße aussehen kann, anhand von Praxisbeispielen aus verschiedenen Bereichen erläutert. Anschließend wird ein Blick auf innovative Ansätze aus der Forschung und Entwicklung für zukünftige Straßen geworfen. Im Hinblick auf die zeitnahe Realisierund Praxistauglichkeit werden diese betrachtet und mögliche Aspekte für eine zukunftsorientierende Nachhaltigkeitsbewertung zusammengestellt. Als nächster Schritt werden bestehende nationale und internationale Nachhaltigkeitszertifikationssysteme aus verschiedenen Bereichen des Hochund Tiefbaus, sowie Forschungsvorhaben im Bereich der Straßenverkehrsinfrastruktur analysiert. Darüber hinaus wird die Taxonomie-Verordnung des Europäischen Parlaments zur Förderung von nachhaltigen Investitionen untersucht. Basierend auf den Erkenntnissen der Analysen wird ein Konzept für ein Nachhaltigkeitsbewertungsverfahren der Straßenverkehrsinfrastruktur entwickelt (siehe Abbildung 1). Zunächst werden Randbedingungen für einen Kriterienkatalog festgelegt. Dieser wird in beschreibenden Steckbriefen nach den einzelnen Kriteriengruppen aufgegliedert.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 1 Aufbau und Methodik zur Entwicklung eines Kriterienkatalogs (Quelle: eigene Darstellung)
2. Grundlagenanalyse
2.1. EU-Politische Ziele für eine nachhaltige Entwicklung
Weißbuch zum Verkehr
Die Europäische Kommission hat 2011 im „Weißbuch zum Verkehr: Fahrplan zu einem einheitlichen europäischen Verkehrsraum – Hin zu einem wettbewerbsorientierten und ressourcenschonenden Verkehrssystem“ eine Strategie vorgestellt, um die Mobilität insgesamt zu steigern und gleichzeitig die Emissionen zu verringern. Ziel ist es CO2-Emmissionen bis 2050 um 60% gegenüber 1990 zu reduzieren. Dahingehend kann eine optimierte Straßenverkehrsplanung wesentlich dazu beitragen. (vgl. EK 2011, S. 4-6)
Zur Minderung des Gesamtenergieverbrauchs und der Emissionen soll der Straßengüterverkehr auf andere Verkehrsträger wie Eisenbahnen oder Schiffe verlegt werden. Dazu ist ein effizientes Kernnetz mit Verbindungspunkten nötig, um die multimodale Konnektivität zu verbessern. Dies gilt auch für die öffentliche Personenbeförderung zum Umsteigen auf Bus und Bahn. (vgl. EK 2011, S. 6-8) Insgesamt soll die Abhängigkeit von Öl verringert werden. Infrastrukturmaßnahmen für alternative Antriebstechnologien, wie Ladeund Betankungsstationen für umweltfreundliche Fahrzeuge, sollen dazu beitragen. Des Weiteren sollen intelligente Verkehrsmanagementund Informationssysteme dafür sorgen, dass die Effizienz insgesamt und die Nutzung der Fahrzeuge verbessert wird. Zum Beispiel bei der Verfolgung von Gütern und zur Frachtsteuerung. Mit der „Vision Null“ gibt es darüber hinaus noch das Ziel bis 2050 die Zahl der Unfalltoten auf nahe Null zu senken. (vgl. EK 2011, S. 19-27)
Agenda 2030
Anmerkung der Redaktion: Diese Abbildung wurde aus urheberrechtlichen Gründen entfernt.
Abbildung 2 Ziele für nachhaltige Entwicklung (Quelle: Webseite Bundesregierung 2020)
2015 verabschiedeten die Mitgliedsstaaten der Vereinten Nationen die Agenda 2030. Durch 17 Ziele (siehe Abbildung 2) wurde ein globaler Rahmen für eine sozial, wirtschaftlich und ökologisch nachhaltige Entwicklung gesetzt. Konkret heißt das unter anderem
„Menschliche Würde, regionale und globale Stabilität, eine gesunde Umwelt, gerechte und widerstandsfähige Gesellschaften und florierende Volkswirtschaften“ zu erreichen. (vgl. Webseite EK 2020) Für eine nachhaltige Straßenverkehrsinfrastruktur spielen alle
Ziele eine Rolle, besonders wichtig ist Ziel 9 „Industrie, Innovation und Infrastruktur“. Darin wird beschrieben, dass eine Infrastruktur nicht nur belastbar, qualitativ hochwertig und modern, sondern auch widerstandsfähig und umweltund ressourcenschonend sein solle. (vgl. Webseite Bundesregierung 2018)
Übereinkommen von Paris
Ebenfalls im Jahr 2015 wurde von ca. 190 Vertragsparteien bei der UN-Klimakonferenz in Paris ein Übereinkommen unterzeichnet um den Klimawandel entgegenzuwirken. Der Anstieg der menschengemachten globalen Erwärmung soll deutlich unter 2 °C gehalten werden und bestenfalls das Niveau der vorindustriellen Zeit von 1,5 °C erreichen. Außerdem sollen die Emissionen rasch gesenkt werden um ab 2050 ein Gleichgewicht zwischen Ausstoß und Aufnahme herzustellen. (vgl. Webseite EK 2020) Um das zu Erreichen hat sich die EU Zwischenziele bis 2030 gesteckt. Im Vergleich zum Jahr 1990: (vgl. Webseite EK 2020)
- 40% weniger Treibhausgasemissionen ausstoßen
- Anteil der erneuerbaren Energien um mindestens 32% erhöhen
- Energieeffizienz um 32,5% steigern
Bei Neuund Ausbau von Verkehrsinfrastrukturen können Emissionen durch eine optimierte Ökobilanzierung im Planungsprozess vermieden werden. Aber auch eine Verringerung der Verkehrsemissionen kann durch technische Maßnahmen bei den Straßenausstattungen zielführend sein. Zur Steigerung der Energieeffizienz und Nutzung von erneuerbaren Energien kann die Infrastruktur Voraussetzungen für andere Bereiche schaffen, aber auch im Herstellungsprozess dazu beitragen.
Green Deal
Als erster Kontinent klimaneutral zu werden, dass ist das Vorhaben des Green Deals der EU. Zentrale Ziele bis 2050 sind keine Netto-Treibhausgasemissionen freisetzen und das Wirtschaftswachstum von der Ressourcennutzung zu entkoppeln. Durch eine nachhaltige Strategie sollen Mensch und Umwelt geschützt werden, dabei sollen vor allem die Kreislaufwirtschaft etabliert, Biodiversität wiederhergestellt und Umweltverschmutzung bekämpft werden. Aber auch die Wirtschaft soll weiter waschen, indem Forschung und Innovation gefördert werden. Die wesentlichen Maßnahmen sind: (vgl. Webseite EK
2020)
- Investitionen in neue, umweltfreundliche Technologien
- Alternative Antriebstechnologien im Verkehrssektor
- Dekarbonisierung des Energiesektors
- Steigerung der Energieeffizienz von Gebäuden
- Verbesserung weltweiter Umweltnormen
Aus den verschiedenen politischen Zielen der Europäischen Union lassen sich Kriterien ableiten die für eine nachhaltige Straße von Bedeutung sind. Zusammenfassend sind Hauptziele:
- Treibhausgasemissionen reduzieren
- Ressourcenschonung
- Kreislaufwirtschaft fördern
- Biodiversität
- Umweltverschmutzung vermeiden
- Erneuerbare Energien & Energieeffizienz
- Infrastruktur für alternative Antriebstechnologien
- Multimodale Konnektivität
- Intelligente Verkehrsmanagementund Informationssysteme
- Innovationen fördern
2.2. Nachhaltige Straßen Best-Practice
Um einen Überblick über die Nachhaltigkeitsaspekte für Straßeninfrastrukturen zu schaffen, wurden im Folgenden unterschiedliche Projekte betrachtet. Anhand der verschiedenen Projekte lässt sich erkennen, wie umfangreich das Thema Nachhaltigkeit von Verkehrsinfrastrukturen ist. Es umfasst alle Lebenszyklusphasen von der Planung bis zur Ausführung, über den Betrieb, bis hin zur Sanierung oder dem Rückbau. Nicht nur die Straße an sich muss betrachtet werden, sondern auch das ganze Umfeld, sei es die umgebende Landschaft, die Straßenausstattungen oder auch die Emissionen beim Bau und Betrieb.
BIM: Ausbauund Neubau Eisenbahnstrecke Karlsruhe-Basel:
Das Bundesverkehrsministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) und die
Deutsche Bahn haben 2016 den Einsatz von Building Information Modelling (BIM) in 13
Schieneninfrastrukturprojekten getestet. Eines davon ist das Großprojekt KarlsruheBasel. Beim Tunnel Offenbach mussten dabei im Hinblick auf Straßen auf Überund Unterführungen, Baustraßen und Rettungswege geachtet werden.
Bereits in frühen Planungsphasen wurde BIM eingesetzt. Es wurde die Verknüpfung zwischen dem 3D-Modell und dem digitalen Kostenund Bauablauf getestet. Es hat sich ergeben, dass sich dadurch die Nachvollziehbarkeit und Transparenz erhöht hatte. Außerdem wurden sehr früh Kollisionen zwischen den einzelnen Gewerken erkannt. Durch BIM wurden Kosten reduziert, der Terminablauf optimiert und die Qualität insgesamt verbessert. (vgl. Kienle/Hirsch/Yöney 2019, S.878-881)
Temperierte Fahrbahn: Kanalbrücke Berkenthin
Auf Brücken ist die Eisbildung bei Kälte schneller als auf Straßen mit direktem Bodenkontakt. Deshalb wird dort während der Winterzeit öfter Salz gestreut oder mit Taumittelsprühanlagen der Glättegefahr entgegengewirkt. Eine ökologischere Alternative ist eine temperierte Straße mit Nutzung von Geothermie.
Bei der Brücke der Bundesstraße B 208 über dem Elbe-Lübeck-Kanal kam diese Technik in Deutschland zum ersten Mal zum Einsatz. Die Rohrregister zur Beheizung befinden sich dabei schwimmend innerhalb des Asphaltkörpers. Die Temperierungsanlage war nicht im Dauereinsatz, sondern wurde durch ein Mess-, Steuerungsund Regelungssystems bedarfsgerecht betrieben. Insgesamt hat das Projekt gezeigt, dass sich der Einsatz vor allem bei neuen Brücken eignet. Bei bestehenden Brücken gestaltet es sich auf Grund des Installationsaufwands als aufwändiger. Falls es die örtlichen Gegebenheiten zulassen, ist die Temperierung durch Geothermie ökologischer und auch ökonomisch. Zwar sind die Investitionskosten hoch, dafür ist der Nutzungsaufwand und damit die Nuzungskosten geringer. (vgl. Eilers et al. 2020)
Einbindung der Natur: A 5 Nord/Weinviertel Österreich:
Mit der A 5 wurde 2017 eine wichtige Straßenverbindung mit ca. 25 km Länge zum nördlichen Weinviertel in Österreich fertiggestellt. Sie ist ein Praxisbeispiel für die Einbindung der Natur, etwa 25% der Gesamtkosten wurden in Schutzmaßnahmen in- vestiert. Lärmschutzwände
Anmerkung der Redaktion: Diese Abbildung wurde aus urheberrechtlichen Gründen entfernt.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 3 Gewässerschutzanlagen (Quelle: Vucsina-Valla
2020, Webseite ASFiNAG)
wurden vor allem aus Holzbeton gebaut und die Walle möglichst dicht bepflanzt. Um Tierwanderwege nicht zu unterbrechen wurden 20 Grünbrücken sowie weitere Wildtierdurchlässe errichtet. Außerdem wurden 18 Gewässerschutzanlagen (siehe Abbildung 3) gebaut um Verunreinigungen wie Reifenabrieb und Streusalz aus den Straßenwässern zu filtern. Der Flächenverbrauch wurde mit 109 Hektar neuangelegter Wiesen und auf- geforsteten Wäldern ausgeglichen. (vgl. Vucsina-Valla 2020, Webseite ASFiNAG)
Solar-Lärmschutzwand: A 3 bei Aschaffenburg:
Durch Straßen und Autobahnen werden Flächen in Anspruch genommen und versiegelt. Diskutiert werden über verschiedenen Möglichkeiten diese Flächen vielfältig zu nutzen. Großflächige Dächer oder Straßenbeläge mit integrierter Photovoltaik haben sich bisher aufgrund von hohen Investitionskosten und Wartungsaufwand nicht als vorteilhaft erwiesen (siehe Kapitel 2.3 Straße der Zukunft).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 4 Photovoltaik-Lärmschutzwand (Quelle: R. Kohlhauer GmbH 2020, S. 84)
An der A 3 bei Aschaffenburg wurden Photovoltaikelemente (siehe Abbildung 4) in westlicher Richtung an eine bestehende Lärmschutzwand angeschlossen und im Osten in einen Lärmschutzwall integriert. Die Wand hat nun zwei Funktionen: die Lärmbelastung
für Anwohner reduzieren und Solarstrom zu erzeugen. Das Projekt zeigt, dass nicht nur neugebaute Lärmschutzwände zusätzlich mit Photovoltaik genutzt, sondern auch bestehende aufgerüstet werden können. Der erzeugte Strom kann beispielsweise für Beleuchtung, Luftreinhaltung oder Ladestationen für Elektrofahrzeuge direkt im örtlichen Zusammenhang genutzt werden. (vgl. R. Kohlhauer GmbH 2020, S. 84)
2.3. Straße der Zukunft
Die Europäische Union möchte Innovationen fördern. Dabei spielt die Funktionalisierung der Straßenverkehrsinfrastruktur in Zukunft eine bedeutende Rolle. Momentan werden Straßen fast ausschließlich für die Abwicklung des Verkehrs genutzt, dabei gibt es noch weiteres Potential für andere Nutzungen. Im Folgenden wird beispielhaft dargestellt, wie die Straße der Zukunft in verschiedenen Bereichen aussehen könnte.
Energieerzeugung
Solar-Lärmschutzwände wie die der A 3 bei Aschaffenburg (siehe Kapitel 2.2 Nachhaltige Straßen Best-Practice) sind heute schon mit verhältnismäßig niedrigen Investitionskosten realisierbar. Zukünftig können PV-Module auch in die Straßenbeläge selbst integriert werden. Neben der Stromerzeugung könnte die gewonnene Energie zum Temperieren der Straßen- oberfläche genützt werden, um eine Schneeund Eisfreiheit zu gewährleisten (siehe Kapitel 2.2 Nachhaltige Straßen Best-Practice) oder als „Smart-Highway“ mit integrieren LED-Anzeigen dienen. Geforscht wird an verschiedenen Projekten weltweit. Bisher vorwiegend für nicht oder nur schwach befahrene Straßen, wie bei dem niederländischen Projekt „SolaRoad“, die einen 100 m langen Fahrradweg mit PV-Modulen bestückten. Das gleiche Projekt sieht aber auch Tests für höhere Verkehrslasten vor. (vgl. Oeser et al. 2020, S.149-153) Das französische Projekt „Wattway“ hat dies bereits 2016 auf einer ein Kilometer langen Straße umgesetzt (siehe Abbildung 5). Ergebnis, viele Module hielten den Belastungen nicht stand und auch der Nutzungsgrad war schlecht. Solarstraßen sind im Moment nur für gering belastete Straßen nachhaltig möglich, aber die Forschung arbeitet daran, dass auch in naher Zukunft stark befahrene Straßen mit PVModulen wirtschaftlich und energieeffizient sind.
Anmerkung der Redaktion: Diese Abbildung wurde aus urheberrechtlichen Gründen entfernt.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 5 Wattway Solarstraße in Frankreich (Quelle: Webseite futurezone 2019)
Ein anderer Ansatz ist Stromerzeugung durch PV-Paneele über ein Straßendach. Das österreichische Projekt „PV-Süd“ möchte dies an einer Autobahn testen mit einer Leichtbaukonstruktion, die durch Stützen getragen wird. Die Überdachung hätte zusätzliche Vorteile zum Schutz vor Sonneneinstrahlung und Niederschlägen. Die Investitionsund Wartungskosten sollen in diesem Projekt überprüft werden, um zu schauen, ob sich ein Autobahn-Solardach am Ende rechnet. (vgl. Kotrba 2020, Webseite futurezone)
Aber nicht nur Stromerzeugung durch Photovoltaik ist denkbar, sondern auch durch fahrbahnintegrierte Generatoren. Diese wandeln die mechanische Energie, welche durch die Fahrzeuge auf den Straßenbau wirken, in elektrische um. Auch hier wird weltweit geforscht. Der Vorteil dieser Technik ist, dass hohe Belastungen kein Problem sind. Der Nachteil, dass im Vergleich zu PV die Menge der gewonnen Energie geringer ausfällt. Nützlich können mikroelektromechanische Systeme sein, die kleine Energiemengen erzeugen, beispielsweise zur Stromversorgung von Sensoren. (vgl. Oeser et al. 2020, S.149-153)
Zusatzflächen können meistens als Energieerzeuger genutzt werden. Wenn die Flächen der eigentlichen Straßenverkehrsinfrastruktur zusätzlich genutzt werden sollten, dann sind für größere Energiemengen aktuell nur PV-Module an Lärmschutzwänden nachhaltig möglich. Für kleinere Energiemengen ist auch der Einsatz von mechanischen Generatoren möglich. Photovoltaikerzeugung in der Fahrbahn von stark befahrenen Straßen oder als Überdachung ist in der Forschung. Eine wirtschaftliche Lösung ist in naher Zukunft denkbar.
Energieübertragung
Nicht nur in der Energieerzeugung, auch in der Übertragung wird in verschiedene Richtungen geforscht. Eine Möglichkeit ist die kontaktlose (induktive) Übertragung durch ein fahrbahnintergiertes System. Damit könnten Fahrzeuge kontinuierlich und witterungsunabhängig elektrische Energie zur Verfügung gestellt werden. Die BMVI hat dies bereits 2013 in einem Projekt getes- tet. Es hat sich gezeigt, dass der Gesamtwirkungsgrad bei einer Geschwindigkeit von bis zu 70 km/h sehr hoch ist. Außerdem kann ein sicherer Betrieb gewährleistet werden. Heute ist die Technik für stationäres Laden im ÖPNV in mehreren deutschen Städten im Einsatz. Für die Ladung von PKWs oder LKWs im Betrieb hat die Firma Qualcomm in Frankreich auf einer hundert Meter langen Strecke getestet. Es war eine deutliche höhere Leistung notwendig. Außerdem waren die Kosten sehr hoch.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 6 Stromabnehmer eines Hybrid-OberleitungsLKWs (Quelle: Zembrot 2018, S. 422)
Um Störanfälligkeiten zu reduzieren und die Energie für alle Fahrzeuge zugänglich zu machen wäre eine andere Möglichkeit eine Stromschiene. Diese wäre wie bei der induktiven Übertragung in der Fahrbahn integriert. Probleme sind aktuell aber noch zahlreich: das Inkontaktbringen im Winter, starke Abnutzung bei hoher Verkehrsbelastung, Sicherheit der elektrischen Versorgung und Schutz vor Vandalismus. (vgl. Oeser et al. 2020, S.149-153)
Ein anderer Ansatz ist die Energieübertragung durch Kontakt, wie sie bei Eisenbahnen oder Bussen durch Oberleitungen, ist dies auch auf Autobahnen für LKWs denkbar (siehe Abbildung 6). Die Treibhausgasemissionen sollen durch die Elektrifizierung des Straßengüterverkehrs deutlich reduziert werden. Mit ELISA, FESH und eWayBW sind bereits drei Projekte in Deutschland in der Planung oder Umsetzung. Die Vorteile sind deutliche geringere Investitionsund Wartungskosten. Die öffentliche Akzeptanz auf Grund des gestalterischen Eingriffs in die Umgebung dürfte eine zentrale Rolle spielen. (vgl. Zembrot 2018, S. 419-427)
Voraussetzung für die elektrische Energieübertragung sind Fahrzeuge, die eine solche Antriebstechnologie nutzen. Stromschienen und die induktive Übertragung wären für alle Fahrzeuge möglich. Die Technologien weisen aber noch einige Probleme auf und sind mit hohen Kosten verbunden. Dahingegen ist das Oberleitungssystem seit Jahrzehnten als Variante für Bus und Bahn im Einsatz und somit sehr ausgereift. Der hohe Wirkungsgrad und die Wirtschaftlichkeit könnten den Einsatz auch bei LKWs sinnvoll ermöglichen. Voraussetzung dafür ist der flächendeckende Ausbau von „eHighways“. (vgl. Zembrot 2018, S. 419-427)
Vernetzung
Ein Ziel im Weißbuch zum Verkehr der Europäischen Kommission ist mit der „Vision Null“ die Anzahl der Unfalltoten auf null zu senken. Großes Potential zur Reduktion haben dabei intelligente Assistenzund Warnsysteme. Um optimal zu funktionieren, benötigen diese möglichst viele Daten, zum Beispiel konventionell durch punktuelle Wettersensoren und lokaler Verkehrserfassung. Innovativ ist die einzelfahrzeugbasierte Datenerfassung über die Strecke durch Kameras oder Beschleunigungssensoren, um den individuellen Fahrweg im Raum abzuleiten. Mit all den Daten kann der Verkehr kollektiv gelenkt werden. Häufig sind Wechselverkehrsanlagen sowie dynamische Anzeigen, die Geschwindigkeitsvorgaben oder Verkehrsinformationen übertragen.
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Abbildung 7 Sensitive Straße (Quelle: Oeser et al. 2020, S.150)
Mit der „Sensitiven Straße“ gibt es ein Konzept (siehe Abbildung 7) mit dessen alle relevanten Informationen der Verkehrsinfrastruktur in Echtzeit an die einzelnen Fahrzeuge übertragen werden. Dies ermöglicht hochautomatisiertes oder sogar autonomes Fahren. Durch die Vernetzung des Verkehrs könnte gleichzeitig die Sicherheit und Leistungskapazitäten erhöht werden.
Verkehrsteilnehmerbeeinflussung kann in Zukunft auch durch die Straßenausstattung selbst stattfinden. Zum Beispiel durch selbstleuchtende Straßenmarkierungen, die abhängig von Temperatur und Verkehrssituation ihre Positionen, Helligkeit und Farbe ändern oder sogar Fahrer individuell beeinflussen. Teilweise werden die Ideen bei verschiedenen Pilotprojekten getestet und untersucht. (vgl. Oeser et al. 2020, S.149-153)
Einzelne Ansätze eines „Smart-Highways“ können ohne großen Aufwand angewendet werden. Die Vernetzung der Straßenverkehrsinfrastruktur findet heute statt. Verkehrsdaten werdem erfasst und Teilnehmer kollektiv beeinflusst.
Selbstheilende Straße
Mit dem Ausbau der Datenerfassung könnte auch der Zustand der Straßenoberfläche automatisch ermittelt werden um notwendige Sanierungsmaßnahmen schnell zu bewerten. (vgl. Oeser et al. 2020, S.149-153) Sperrungen und Einschränkungen durch Baustellen sollten aber vermieden werden, deshalb wird an selbstheilenden Straßen geforscht. Konventionellen Asphalt könnten kleine Bitumenkapseln hinzugefügt werden, die durch den Druck schwerer LKWs platzen und die Fahrbahndecke wieder elastisch machen. Bei Beton könnten, sobald Wasser durch Risse gelangt, Bakterien aktiv werden, die die Risse wieder verkleben.
Die selbstheilende Straße ist bisher nur ein Versuch in Straßenbaulaboren. Bis neue Bauweisen großflächig wirtschaftlich sind, vergehen einige Jahre oder Jahrzehnte. (vgl. Webseite mdr 2018)
Schadstofffilterung
Straßen sollen in Zukunft aber nicht nur länger halten, sondern möglichst die Luftqualität verbessern. Diese Funktion könnten Lärmschutzwände übernehmen. In Stuttgart wurden dafür Mooswände an einer starkbefahrenen Straße getestet. Schwierig war es, diese am Leben zu halten und eine maßgebliche Verminderung der Stickoxidbelastung wurde nicht festgestellt. Aussichtsreicher ist eine Lösung mit Titandioxid. (vgl. Kapp 2019, S. 786) Die photokatalytische Wirkung von Titandioxid in Verbindung mit Licht soll den Stickstoff zersetzen. Dazu muss lediglich das Mittel als Suspension oder Farbe auf der Wand aufgetragen werden. (vgl. Baum et al. 2018) Diese Technik kann auch bei der offenporigen Bauweise von Fahrbahnoberflächen angewandt werden. Die Bauweise, die für ihren lärmmindernden Effekt bekannt ist, kann zur Schadstoffreduzierung aber auch ohne den Zusatz der Suspension beitragen. Besonders bei Niederschlägen werden Partikel in die Poren verlagert und fixiert. (vgl. Rist et al. 2015, S. 22-25)
Speicher
Versickerungsfähige Verkehrsflächen haben den Vorteil, wasserdurchlässig zu sein und dadurch der Flächenversiegelung entgegenzuwirken. Das anfallende Wasser auf der Fahrbahnoberfläche muss aber nicht nur versickern, sondern könnte auch in einem unterirdischen Auffangbecken gesammelt werden. Während Trockenphasen kann das Wasser beispielsweise zur umliegenden Bewässerung oder Kanalspülung genutzt werden. (vgl. Ludwigsburger Kreiszeitung 2020, S.5)
Neben Wasserspeicher, könnte Straßen auch als Energiespeicher dienen. Wirtschaftlich ist es, erzeugten Strom aus Photovoltaik direkt vor Ort zu nützen und nicht erst in das öffentliche Netz einzuspeisen. Um tageszeitliche Schwankungen auszugleichen, könnten Lärmschutzwände die aus PV-Modulen bestehen, Speicher in den eigentlichen Schutzelementen integrieren. (vgl. Treiber 2019, S. 1008)
Die Straße der Zukunft ist in vielen Bereichen heute oder in wenigen Jahren realisierbar. Bauweisen wie die selbstheilende Straße befinden sich aber noch in den Forschungslaboren und werden noch einige Zeit brauchen bis sie praxistauglich sind. Optimistischer kann dahingegen dem Markt der Schadstofffilterung entgegengeblickt werden. Im Folgenden zusammengefasst welche Technologien heute nachhaltig angewendet werden können:
- Energieerzeugung: PV auf Flächen ohne Verkehrsbelastung wie Lärmschutzwände oder mechanische Generatoren in Fahrbahnoberflächen für kleine Energiemengen
- Energieübertragung: „eHighways“ mit Oberleitungen für LKWs oder stationär mit induktiver Übertragung für ÖPNV
- Vernetzung: Ausbau von Verkehrsmanagementund Informationssystemen
- Speicher: Wasser und Energie
3. Nachhaltigkeitsbewertungssysteme und
Forschungsvorhaben
Auf dem internationalen Markt gibt es bereits verschiedene Zertifizierungssysteme für den nachhaltigen Hochund Tiefbau. Vereinzelt gibt es auch welche speziell für die Straßenverkehrsinfrastruktur. Im Folgenden werden nicht nur Systeme aus unterschiedlichen Bereichen analysiert, sondern auch Forschungsprojekte und Kriterien der EU.
3.1. Zertifizierungssysteme
Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB)
Die Gesellschaft hat verschiedene Bewertungsverfahren für Gebäude, Quartiere und Innenräume. Mit einem Anteil am Gesamtmarkt von über 80% im Neubau ist die DGNB in Deutschland unter allen Anbietern klarer Marktführer. Für Quartiere sogar europaweit. Weltweit wurden seit Markteinführung 2009 insgesamt mehr als 5900 Bauprojekte zertifiziert (Stand 31.12.2019). Hier betrachtet wird zum einen das System für Neubaugebäude und zum anderen für Quartiere.
Beide Systeme werden hauptsächlich mit quantitativen Indikatoren bewertet und können entweder während der Planung oder zur Fertigstellung zertifiziert werden. Außerdem sind die Auszeichnungen (siehe Abbildung 8), sowie deren Erfüllungsgrade gleich: (vgl. Webseite DGNB 2020a)
- Platin 80% (mind. 65% je Hauptthemenfeld)
- Gold 65% (mind. 50% je Hauptthemenfeld)
- Silber 50% (mind. 35% je Hauptthemenfeld)
Anmerkung der Redaktion: Diese Abbildung wurde aus urheberrechtlichen Gründen entfernt.
Abbildung 8 Zertifikatlabel der DGNB (Quelle: DGNB 2020a)
Das Zertifizierungssystem für Neubaugebäude aus dem Jahre 2018 hat unterschiedliche Nutzungsprofile für Büros, Bildungsbauten, Wohngebäude, Verkaufsflächen, Shoppingcenter, Geschäftshäuser, Logistikgebäude, Produktionsstätten, Hotelgebäude, Versammlungsstätten und Mischgebäude. (vgl. DGNB 2018, S. 37-39) Der Betrachtungszeitraum liegt bei 50 Jahren, außer bei Produktion und Logistik, dort liegt er bei 20. (vgl. DGNB 2018, S. 70) Besonders ist dabei hervorzuheben, dass es Bonuspunkte für Innovation, Circular Economy und die Agenda 2030 vergeben werden können. (vgl. DGNB
2018, S. 17-23) Hauptthemenfelder sind neben den drei gleichgewerteten Nachhaltigkeitssäulen noch weitere: (DGNB 2018, S. 26)
- Ökologie 22,5%
- Ökonomie 22,5%
- Soziales 22,5%
- Technische Qualität 15%
- Prozessqualität 12,5%
- Standortqualität 5%
Kriterien des Bewertungsverfahrens DGNB Neubau, welche für ein Nachhaltigkeitszertifizierungssystem einer Straße relevant sein könnten: (DGNB 2018, S. 27-28)
- Ökobilanz
- Risiken für die lokale Umwelt
- Verantwortungsbewusste Ressourcengewinnung
- Trinkwasserbedarf und Abwasseraufkommen
- Flächeninanspruchnahme
- Biodiversität am Standort
- Projektbezogene Kosten im Lebenszyklus
- Flexibilität und Umnutzungsfähigkeit
- Reinigungsfreundlichkeit des Baukörpers
- Rückbauund Recyclingfreundlichkeit
- Immissionsschutz
- Mobilitätsinfrastruktur
- Qualität der Projektvorbereitung
- Sicherung der Nachhaltigkeitsaspekte in Ausschreibung und Vergabe
- Dokumentation für eine nachhaltige Bewirtschaftung
- Baustelle / Bauprozess
- Qualitätssicherung der Bauausführung
- Mikrostandort
Mit dem Zertifizierungssystem für Quartiere können Stadtquartiere, Business-Quartiere, Gewerbegebiete, Event-Areale und Industriestandorte bewertet werden. Dabei werden bei der aktuellen Version 2020 der Bereich zwischen Gebäuden, Infrastruktur und Quartiersstandort bewertet. Ausnahme ist die Industrie, wo auch das Gebäude selbst mitbewertet wird. (vgl. DGNB 2020, S. 31) Der Betrachtungszeitraum liegt für alle Nutzungsprofile bei 50 Jahren (vgl. DGNB 2020, S. 55) und es kann ebenfalls Bonuspunkte bekommen. (vgl. DGNB 2020, S. 17-21) Die Hauptthemenfelder werden alle gleichgewertet. Anders als bei dem System für Neubaugebäuden wird hier aber nicht der Standort als eigenes Feld mitbetrachtet: (DGNB 2020, S. 23)
- Ökologie 20%
- Ökonomie 20%
- Soziales 20%
- Technische Qualität 20%
- Prozessqualität 20%
Abbildung 9 zeigt wie sich einzelne Kriterien des DGNB-Systems unterschiedlich auf bestimmte Herausforderungen einer nachhaltigen Entwicklung auswirken. Kriterien des
Bewertungsverfahrens DGNB Quartiere, welche für ein Nachhaltigkeitszertifizierungssystem einer Straße relevant sein könnten: (DGNB 2020, S. 24-25)
- Ökobilanz
- Schadund Risikostoffe
- Stadtklima – Mesoklima
- Wasserkreislaufsysteme
- Flächeninanspruchnahme
- Biodiversität
- Lebenszykluskosten
- Resilienz und Wandlungsfähigkeit
- Umweltrisiken
- Freiraum
- Arbeitsplatzkomfort
- Emissionen / Immissionen
- Wertstoffmanagement
- Smart Infrastructure
- Mobilitätsinfrastruktur
(Motorisierter Verkehr)
- Integrale Planung
- Partizipation
- Projektmanagement
- Governance
- Baustelle / Bauprozess
- Monitoring
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung 9 DGNB Quartiere Wirkungsweisen von Kriterien bei unterschiedlichen Herausforderungen (Quelle: DGNB 2020, S. 9)
Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB)
Auf dem deutschen Markt gibt es mit dem System des Bundbauministeriums ein weiteres Bewertungsverfahren für Gebäude. Darüber hinaus, können auch Außenanlagen mit einer Mindestgröße von 500 m², welche grundsätzlich einen Bezug zu Bürooder Verwaltungsgebäuden haben, zertifiziert werden. Frühestmöglicher Zertifizierungszeitpunkt ist die Fertigstellung. Die Auszeichnungen können mit folgenden Erfüllungsgraden erreicht werden:
- Gold 80% (mind. 65% je Hauptthemenfeld (ohne Standort))
- Silber 65% (mind. 50% je Hauptthemenfeld (ohne Standort))
- Bronze 50% (mind. 35% je Hauptthemenfeld (ohne Standort))
Das aus dem Jahre 2016 stammende Verfahren bewertet nach Qualitätsniveaus mit quantitativen Anforderungen und unterschiedlichen Einzelaspekten. Der Betrachtungszeitraum ist auch hier 50 Jahre. (vgl. BMU 2016a, S. A1-A3) Die Hauptthemenfelder sind gleich wie beim System der DGNB für Neubaugebäude, nur mit unterschiedlichen Anteilen an der Gesamtwertung: (BMU 2016a, S. A6)
- Ökologische Qualität 25%
- Ökonomische Qualität 20%
- Soziokulturelle und funktionale Qualität 20%
- Technische Qualität 10%
- Prozessqualität 15%
- Standortqualität 10%
Kriterien des Bewertungsverfahrens BNB Außenanlagen, welche für ein Nachhaltigkeitszertifizierungssystem einer Straße relevant sein könnten: (BMU 2016b)
- Ökologische Wirkungen
- Risiken für die lokale Umwelt
- Vegetation
- Biodiversität
- Materialeinsatz
- Energie
- Boden
- Wasser
- Kosten von Außenanlagen im Lebenszyklus
- Kostenoptimierte Planung und Nutzung
- Pflege und Unterhalt
- Wiederverwendung und Recycling
- Nachhaltige Materialien und Bauweisen
- Projektvorbereitung und Bestandsaufnahme
- Integrale Planung
- Integration nachhaltiger Aspekte in Planung und Ausschreibung
- Baustelle / Bauprozess
- Qualitätssicherung der Bauausführung
- Bewirtschaftungsqualität von Außenanlagen
- Verhältnisse und Risiken am Mikrostandort
Standard for Sustainable and Resilient Infrastructure (SuRe)
Wie der englischsprachige Name des schweizerischen Systems erkennen lässt, möchte das Bewertungsverfahren für Infrastrukturen weltweite Standards durch Zertifizierungen setzen. Ziel ist es, dass internationale Rahmenbedingungen eingehalten werden. Weltweit hat SuRe seit Markteinführung 2018 bereits 175 Projekte in 47 Ländern zertifiziert. (vgl. Webseite SuRe 2020) Bewertet kann zu jedem Zeitpunkt, von der Planung bis zur Erweiterung des Bauvorhabens. (vgl. GIB 2018, S. 1) SuRe hat einen anderen Ansatz als die DGNB oder BNB, es wird nicht nach Kategorien, sondern nach Erfüllung einzelner Kriterien bewertet. Außerdem sind rote Kriterien obligatorisch. Die Mindestanforderungen der Auszeichnungen unterscheiden sich je nach Hauptthemenfeld. Folgende können vergeben werden: (vgl. GIB 2018, S. 11-12)
- Gold
- Silver
- Bronze
Grundsätzlich deckt das System von 2018 die Bereiche Wasser, Energie, Feste Abfälle, Verkehrsnetze, Knoten, Flotte, Kommunikationsnetze, Soziale Infrastruktur, Lebensmittelsysteme, Bergbauund Rohstoffstandorte ab. (vgl. GIB 2018, S. 3) Ein exakter Betrachtungszeitraum wird nicht vorgegeben, aber für Infrastrukturprojekte werden 30 bis 70 Jahre empfohlen. (vgl. GIB 2018, S. 161) Die Hauptthemenfelder sind: (GIB 2018, S. 1)
- Governance
- Gesellschaft
- Umgebung
Kriterien des Bewertungsverfahrens SuRe Infrastruktur, welche für ein Nachhaltigkeitszertifizierungssystem einer Straße relevant sein könnten: (GIB 2018, S. iii-v)
- Management und Aufsicht
- Nachhaltigkeitsund Resilienzmanagement
- Stakeholder-Engagement
- Korruptionsbekämpfung und Transparenz
- Arbeitsrechte und Arbeitsbedingungen
- Gemeinschaftsschutz
- Sozioökonomische Entwicklung
- Klima
- Biodiversität und Ökosysteme
- Ressourcenmanagement
- Verschmutzung
- Landnutzung und Landschaft
Standard nachhaltiges Bauen Schweiz (SNBS)
Die SNBS stellte ein Bewertungsverfahren für den Hochbau dar und seit Anfang des Jahres 2020 auch für schweizerische Infrastrukturbauwerke und -projekte. Hier betrachtet wird die aktuelle Version für Infrastruktur, welches auf der schweizerischen Norm SIA 112/2 „Nachhaltiges Bauen – Tiefbau und Infrastrukturen“ basiert. (vgl. NNBS 2020, S. 4) Das System ist kompatibel zum internationalen SuRe, aber auch zu den Nachhaltigkeitsindikatoren für Infrastrukturprojekte (NIBA) und Nachhaltigkeits-Indikatoren für Straßeninfrastrukturprojekte (NISTRA). Insgesamt können die Bereiche Mobilität/Transport, Energie, Wasser, Kommunikation und Schutzinfrastruktur zertifiziert werden. (vgl. Webseite NNBS 2020a) Dabei ist es checklistenartig aufgebaut und benutzt vor allem qualitative Bewertungsindikatoren. (vgl. NNBS 2020, S. 5) Wie bei SuRe gibt es Kernindikatoren die verpflichtend sind. (vgl. NNBS 2020, S. 20) Das System legt großen Wert auf Transparenz und Standardeinhaltung. Die Hauptthemenfelder umfassen die drei Nachhaltigkeitssäulen, aber auch transversale Themen, die Potenziale, Synergien und Zielkonflikte früh erkennen, aber auch andere Projekte miteinbeziehen soll. (vgl. NNBS 2020, S. 7) Nachfolgend ist der Anteil je Themenfeld an der Gesamtwertung angegeben: (NNBS 2020, S. 21)
- Transversale Themen 10%
- Gesellschaft 30%
- Wirtschaft 30%
- Umwelt 30%
Zu jedem Zeitpunkt der Projektphasen kann bewertet werden (vgl. NNBS 2020, S. 20). Besonders ist, dass am Ende einer Zertifizierung kein Auszeichnungslabel vergeben wird. Denn SNBS versteht sich als Planungsinstrument, dass bei Beurteilungen und Entscheidungen helfen soll, damit das Projekt nachhaltig optimiert ist. (vgl. NNBS 2020, S. 5) Dennoch können die Ergebnisse der Bewertung wie in der
Abbildung 10 visualisiert werden. (vgl. Webseite NNBS 2020b)
Kriterien des Bewertungsverfahrens SNBS Infrastruktur, welche für ein Nachhaltigkeitszertifizierungssystem einer Straße relevant sein könnten: (NNBS 2020, S. 8)
Anmerkung der Redaktion: Diese Abbildung wurde aus urheberrechtlichen Gründen entfernt.
Abbildung 10 SNBS – Beispielhafte Indikatorenübersicht (Quelle: Webseite NNBS 2020b)
- Raumplanung, Landschaften, Ortsbilder und Kulturraum
- Wohnqualität und Zusammenleben
- Zugang zur Infrastruktur und Aufenthaltsqualität
- Kommunikation und Partizipation
- Sozialverträgliches Verhalten
- Solidarität, Gerechtigkeit, Verteilungseffekte
- Arbeitssicherheit, Unfallvermeidung, Rettung und Gesundheit
- Schutz vor Gewalt und Kriminalität
- Betriebswirtschaftliches Kosten-Nutzen-Verhältnis
- Nutzungsflexibilität, Anpassungsfähigkeit und Rückbau
- Volkswirtschaftliches Kosten-Nutzen-Verhältnis
- Regionalwirtschaftliche Aspekte
- Ökonomische Nutzung vorhandener Infrastrukturen
- Energieverbrauch
- Flächennutzung, -recycling und Boden
- Belastete Standorte
- Verwertung von unbelasteten und belasteten Aushub-, Ausbruchund Rückbaumaterialien (Abfall)
- Umweltund Ressourcenschonender Materialeinsatz
- Beeinträchtigung des Klimas
- Umweltbelastungen
- Oberflächengewässer und Grundwasser
- Natur und Landschaft
- Naturgefahren
CEEQUAL
Das aus Großbritannien und Irland stammende Zertifizierungssystem wurde 2015 vom Building Research Establishment (BRE) übernommen. BRE ist bekannt für BREEAM als Bewertungsverfahren für Gebäude. (vgl. BRE 2019, S. 9) Mit CEEQUAL können Tiefbau, Infrastruktur, Landschaftsbau und öffentliche Arbeiten bewertet werden. (vgl. BRE 2019, S. 7) Seit Markteintritt 2003 wurden insgesamt 260 Final Awards und 100 Interim Client and Design Awards vergeben. (vgl. Webseite CEEQUAL 2020a) Bis 2011 gab es allerdings nur eine Version für Projekte in Großbritannien und Irland, seitdem gibt es auch eine internationale Variante, die auf dieser basiert. (vgl. Webseite CEEQUAL 2020b) Die Version aus dem Jahr 2019 hat fünf verschiedene Auszeichnungsstufen: (BRE 2019, S. 16)
- Outstanding ≥90%
- Excellent ≥75%
- Very Good ≥60%
- Good ≥45%
- Pass ≥30%
Mögliche Zertifizierungszeitpunkte sind während des Planungsprozesses am Ende einer jeden Leistungsphase. (vgl. BRE 2019, S. 13) Insgesamt wird viel Grundsätzliches wie Verfahren, Team und Überwachung des Projekts bewertet. Auch Festsetzungen in den einzelnen Verträgen spielen eine große Rolle. Um für eine Auszeichnung überhaupt qualifiziert zu sein müssen Mindeststandards eingehalten werden. Besonders ist, dass der Einsatz von Innovationen durch Bonuspunkte belohnt wird. Anders als bei den bisher genannten Zertifizierungssystemen sind die Hauptthemenfelder breiter gefächert und der Anteil an der Gesamtbewertung entsprechend angepasst: (vgl. BRE 2019, S. 16-18)
- Management 11%
- Resilienz 12%
- Gemeinschaften und Interessengruppen 11%
- Landnutzung und Ökologie 12%
- Landschaft und historische Umgebung 9%
- Verschmutzung 8%
- Ressourcen 29%
- Transport 8%
Kriterien des Bewertungsverfahrens CEEQUAL, welche neben den genannten Kriterien der anderen Systeme für ein Nachhaltigkeitszertifizierungssystem einer Straße zusätzlich relevant sein könnten: (BRE 2019, S. 11)
- Risikobewertung und -minderung
- Zukünftige Bedürfnisse
- Größere Sozialleistungen
- Größere wirtschaftliche Vorteile
- Landnutzung und Wert
- Luft-, Lärmund Lichtverschmutzung
- Energieverbrauch
- Wasserverbrauch
- Baulogistik
Greenroads
Das US-amerikanische System hat über 50 Straßenverkehrsinfrastrukturprojekte seit 2010 auf nationaler und internationaler Ebene zertifiziert. (vgl. Webseite Greenroads 2020a) 12 Projektvoraussetzungen müssen erfüllt sein um einer der folgenden Auszeichnungen zu erhalten: (vgl. Greenroads 2018, S. 3)
- Evergreen: 70 Punkte (ca. 62% aller verfügbaren Punkte)
- Gold: 60 Punkte (ca. 46% aller verfügbaren Punkte)
- Silver: 50 Punkte (ca. 38% aller verfügbaren Punkte)
- Bronze: 40 Punkte (ca. 30% aller verfügbaren Punkte)
Das System ist checklistenartig aufgebaut, bei manchen Kriterien gibt es sogar Optionen um die jeweiligen Punkte zu erhalten. (vgl. Webseite Greenroads 2020b) Durch Kreativität und Anstrengung können Bonuspunkte erreicht werden. Die Hauptthemenfelder sind wie bei CEEQUAL breiter gefächert und der Anteil entsprechend angepasst: (vgl. Greenroads 2018, S. 3)
- Umwelt und Wasser 26%
- Materialien und Design 21%
- Bautätigkeiten 18%
- Zugang und Lebensqualität 18%
- Dienstprogramme und Steuerelemente 17%
Das System mit seiner Maßnahmenbetrachtung ist so in Deutschland nicht anwendbar, da es nicht auf die Straßenverkehrssysteme und die geltenden gesetzlichen Rahmenbedingen angepasst ist. Dennoch gehen auch aus Greenroads verschiedene Kriterien hervor, die auch in Deutschland sinnvoll sind. Kriterien des Bewertungsverfahrens Greenroads, welche neben den genannten Kriterien der anderen Systeme für ein Nachhaltigkeitszertifizierungssystem einer Straße zusätzlich relevant sein könnten: (Webseite Greenroads 2020b)
- Transporteffizienz
- Grüne Flotte
- Faire Arbeitspraktiken
- Gesundheitsproduktdeklarationen
- Energieeffizienz
- Erneuerbare Energien
- Multimodale Konnektivität
- Multimodale Priorität
- Zuverlässigkeit der Reisezeit
- Aktiver Transport
- Ästhetik und Ansichten
3.2. Forschungsprojekte und EU-Kriterien
Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Die BASt hat 2016 in einem Bericht einheitliche Nachhaltigkeitskriterien für die Bewertung der Straßenverkehrsinfrastruktur (freie Strecke, Brücke und Tunnel) vorgestellt (siehe Tabelle 1). Die Forschung basiert auf einem Projekt für Brückenbauwerke. Insgesamt fließen nicht nur messbare Kriterien, sondern auch qualitative Kriterien (Checklisten, Erläuterungsberichte) in den Katalog ein. (vgl. Fischer et al. 2016a, S. 3) Den Planern sollen dadurch Orientierungshilfen bereitgestellt, aber auch Gestaltungsfreiheiten für Innovationen gewährleistet werden. (vgl. Fischer et al. 2016a, S. 8) Der Bewertungsmaßstab der messbaren Kriterien besteht aus Grenz-, Referenzund Zielwerten.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Tabelle 1 BASt Kriterienkatalog für freie Strecke, Brücke und Tunnel (Quelle: Fischer et al. 2016)
Wobei bei der freien Strecke und Tunneln keine genauen Referenzwerte auf Grund der Vielfältigkeit der Teilbereiche vorgegeben werden können. Stattdessen soll ein Datenpool angelegt werden. (vgl. Fischer et al. 2016a, S. 14) Die gleichgewerteten Hauptthemenfelder bestehen aus den drei Nachhaltigkeitssäulen und der technischen Qualität. Die Prozessqualität, wie sie bei der DGNB und BNB bewertet wird, ist nicht enthalten, da das BASt-System nicht den Bauprozess begleitet. Der Bewertungszeitpunkt findet in den frühen Projektphasen statt. (vgl. Fischer et al. 2016a, S. 3) Dennoch wird auch hier das Projekt über den gesamten Lebenszyklus betrachtet. Dafür wird ein Betrachtungszeitraum von 100 Jahren veranschlagt. Verkehrsprognosen sind dabei nicht einbezogen, da eine Einschätzung von mehr als 30 Jahren nicht aussagekräftig ist. Am Ende sind kein Zertifizierungslabels beziehungsweise Benotungen vorgesehen, da sich das System als Planungsinstrument versteht. (vgl. Fischer et al. 2016a, S. 8)
Evaluation and Decision Process for Greener Asphalt Roads (EDGAR)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Tabelle 2 EDGAR – Ausschnitt der Kriterienliste, vollständiger Kriterienkatalog siehe Anhang 1 (Quelle: CEDR 2016)
Die Conference of European Directors of Roads (CEDR) der Länder Deutschland, Norwegen, Großbritannien, Österreich, Slowenien und Niederlande hat 2013 ein Forschungsprojekt ins Leben berufen zur Bewertung grüner Asphaltstraßen. (vgl. CEDR 2016a, S. 93) Ziel war es eine Basis an Indikatoren für eine Nachhaltigkeitsbewertung bereitzustellen. Der Fokus wurde auf messbare Kriterien gesetzt, wenig bedeutende Indikatoren wurden zur Übersichtlichkeit eliminiert. Zur Entscheidungsfindung für eine Bauweise wurde eine Methode mit mehreren Attributen entwickelt. Des Weiteren wurde bestimmt zu welchem Zeitpunkt der Lebenszyklusphase die Indikatoren angewandt werden können (vgl. CEDR 2016a, S. 2-3) Der Auswahl an Indikatoren wurde 2016 vorgestellt (siehe Tabelle 2).
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