Key words
(German)
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Photovoltaik, Schallschutz, technisches und wirtschaftliches Potential, Prozessentwicklung Integration Photovoltaik bei Schallschutz Neubauten und Sanierungen entlang von Nationalstrassen
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Key words
(English)
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Photovoltaic, noise barriers, technical und economical potential, ideas and propositions for the combination of photovoltaic and noise barriers when building or renewing noise barriers on national streets
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Short description
(German)
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Das Projekt prüft das Anwendungspotential der Kombination von Photovoltaik und Schallschutz ausgehend vom kurz- und mittelfristigen Realisierungsumfang bestehender und neuer Schallschutzvorhaben in der Schweiz entlang von Nationalstrassen.
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Short description
(English)
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The project examines the potential of the combination of photovoltaic and noise barriers based on the short-and medium-term realization of new sound-barrier projects and the revision of existing noise barriers in Switzerland along national highways.
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Project description
(German)
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Der Energie- und Strombedarf der Nationalstrassen (NS) wächst stetig. Laut einer Studie von TNC für die Europäische Union EU aus dem Jahre 1999 könnten in der Schweiz mittel Photovoltaik (PV) an neu zu erstellenden Lärmschutzwänden PV Anlagen mit ungefähr 20MWp Nennleistung installiert werden. Die Daten, die bis Ende 2009 in der Schweiz gesamthaft installierten PV Nennleistung betrug ca. 70 MWp (im Jahr 2009 sind ca. 25 MWp PV neu installiert worden).
Die Siedlungsfläche pro Einwohner, welche für Strassen und zugehörige Infrastruktur verwendet wird, beträgt ca. 107m2/Einwohner, was bei einer gesamthaften Fläche von ca. 4’710m2/Einwohner einem Anteil von mehr als 2% entspricht. Noch höher fällt dieser Anteil aus, wenn man den Anteil der Strassen am Anteil der für die Zivilisation genutzten Fläche von ca. 1’200m2/Einwohner misst. Dann ist der Anteil der Strassen bei knapp 9%. Damit ist das Flächenangebot bei den Strassen doppelt so gross wie zum Beispiel bei den Gebäuden. Hier gilt es, das grosse Flächenangebot bei den Strassen für die sinnvolle Kombination mit Photovoltaik zu nutzen. Mit vereinzelten PV Schallschutz Projekten ist auch schon einiges an Erfahrung in Planung, Bau und Betrieb von solchen Anlagen vorhanden. So hat TNC im Jahre 1989 an der A13 bei Ems die weltweit erste PV Schallschutz Anlage geplant, gebaut und betrieben (heute noch in Betrieb) und später die verschiedene weitere Anlagen, z.B. 1995 Giebenach A2, 1998 Aubrugg Zürich, etc.
Um die technisch und ökonomisch sinnvollen Schallschutzprojekte für eine Kombination mit PV ermitteln zu könne, wird ein Kriterienkatalog erstellt. Dieser soll neben den photovoltaischen Kriterien auch praktische Hinweise auf mögliche Realisierungsformen welche sich in der Praxis bewährt haben enthalten. Um eine effiziente Realisierung von Photovoltaik Schallschutz zu ermöglichen, soll die Planung und der Bau der PV Anlage sich so weit als möglich und sinnvoll an den Prozessen der Planung und des Baus von Lärmschutzmassnahmen orientieren, damit insbesondere eine zeitgerechte Realisierung gewährleistet wird. Anhand von Fallbeispielen soll das Vorgehen und die Anwendung des Kriterienkataloges erfolgen. Für die Finanzierung und den Betrieb der PV Schallschutz Anlagen werden verschiedene Betreibermodelle auf Ihre Eignung untersucht. Solche Modelle sind PPP Bau der Schallschutzanlage in Kombination mit PV durch einen Dritten Privaten mit entsprechenden Kostengutschriften für den konventionellen Teil. Refinanzierung der Zusatzkosten Photovoltaik im Rahmen der KEV (kostendeckende Einspeisevergütung) oder Vermarktung des ökologischen Mehrwertes des Solarstroms an Dritte EW’s oder Unabhängige.
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Expected findings/ usefulness, beneficiaries
(German)
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Es wird erwartet, dass sich ein grosses technisches und ökonomisches Potential bei der Kombination von Schallschutzanlagen mit Photovoltaik zeigen wird. Mit der Realisierung der PV Schallschutz Projekte kann ein grosser Anteil des Energiebedarfs der Nationalstrassen mit erneuerbaren Energiequellen abgedeckt werden. Die sinnvolle Kombination von Photovoltaik und Schallschutz kann als Kommunikationsbotschaft und als Vorbild für andere Länder dienen. Nutzniesser dieser positiven Energie-Botschaft sind das ASTRA, je nach Betreibermodell auch im finanziellen Sinn. In der Realisierung wird innovativen Unternehmen die Möglichkeit geboten sich auf dem Feld der kombinierten Photovoltaik mit Schallschutz zu etablieren. Damit werden neue, hoch qualifizierte Arbeitsplätze geschaffen oder erhalten.
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Methods
(German)
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Siehe Forschungsplan / Arbeitsprogramm / Meilensteine
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Special tools and infrastructure
(German)
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Verwendung der Simulationssoftware MeteoNorm für die Erstellung von Solarstrahlungsprognosen.
Rechenmodelle basierend auf Erfahrungswerten mit Photovoltaik Schallschutz Anlagen für die Ertragsprognosen von PV Schallschutz Anlagen.
Rechenmodelle für mehrere Betreibermodelle aus ökonomischer Sicht
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Overview of research activities
(German)
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Forschungsauftrag 59/96 ASTRA, „Erprobung von drei integrierten Photovoltaik-Schallschutz-Versuchsanlagen, 2000; TNC Consulting AG
„Behördenleitfaden: Erhöhung der Wirksamkeit von Lärmschutzwänden durch Photovoltaik“ im Auftrag der Deutschen Bundesanstalt für Strassenwesen BASt 2009; TNC Consulting AG
„European Potential of PV-Noise Barriers“, EU Thermie B Project, 1999; TNC Consulting AG
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Project aims
(German)
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Anhand einer Bestandesaufnahme der aktuellen und geplanten Schallschutzprojekte soll das technische Potential der Kombination von Photovoltaik und Schallschutz in Kombination mit Nationalstrassen ermittelt werden. Dazu wird ein entsprechender Eignungskatalog für Photovoltaik Schallschutz Anlagen erarbeitet, welcher sich am Prozess der Schallschutz Anlagen Planung und Realisierung orientieren wird. Nebst den technischen Möglichkeiten soll auch die Umsetzbarkeit für verschiedene Betreibermodelle untersucht und beschrieben werden, vor allem „PPP“, langfristige Mietverträge für die Flächen etc. Eine Übersicht möglicher Musterverträge auch aus dem Ausland (Deutschland) wird zusammengestellt.
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Project aims
(English)
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Basing on the known, already planned but not yet built noise barriers and the existing noise barriers in revision, the technical potential of the combination with photovoltaic shall be evaluated. In order to do this, a number of requirements for an efficient use of PV have to be fulfilled. They are to be listed and adapted to the standard process of planning and building noise barriers. Besides the technical potential of PV combined with noise barriers, the economical potential shall be checked. For this, different operation modes for PV on noise barriers will be examined.
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Research agenda
(German)
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Erarbeiten der Datengrundlage. Erfassung der geplanten Lärmschutzmassnahmen an Nationalstrassen und der geplanten Unterhaltsarbeiten von Lärmschutzanlagen. Konsolidierung und Aufbereitung der Daten. Erstellen eines Modells für die Kategorisierung von geeigneten Lärmschutzmassnahmen in Kombination mit Photovoltaik. Meilenstein 1: Datenerfassung abgeschlossen, Modell für Kategorisierung erstellt.
Ermitteln des technischen Potentials. Anwendung des Modells für die Kategorisierung auf den Datensatz Lärmschutzmassnahmen an Nationalstrassen. Erstellen eines Modells für den elektrischen Ertrag basierend auf der Kategorisierung der Lärmschutzmassnahmen. Durchführung von Solarstrahlungssimulationen für verschiedene Kategorien. Anwendung des Modells für den elektrischen Ertrag auf die Kategorien. Meilenstein 2: Technisches Potential der Lärmschutzmassnahmen an Nationalstrassen ist ermittelt.
Ökonomische Prozesse und Modelle. Darstellung verschiedener Betreibermodelle und Finanzierungsmechanismen aus Sicht des Eigentümers/ASTRA. Vergleich der Betreibermodelle untereinander. Beschreibung und Erläuterung der aktuellen politischen Rahmenbedingungen, zum Beispiel für die kostendeckende Einspeisevergütung für Photovoltaik. Auswahl und Aufarbeitung von einzelnen Fallbeispielen für Erläuterungen der Betreibermodelle und Ermitteln des elektrischen Ertrages für die Fallbeispiele. Meilenstein 3: Betreibermodelle aus Sicht des ASTRA sind verglichen und anhand von Fallbeispielen erläutert.
Bericht erstellen. Besprechungen mit ASTRA und evtl. externen Beteiligten, erstellen des Schlussberichts und Präsentation des Schlussberichts. Meilenstein 4: Abschluss des Projektes mit Abgabe und Präsentation des Schlussberichts.
Zeitplan:
- T0 = Auftragsvergabe
- T0+4 Monate = Meilenstein 1
- T0+8 Monate = Meilenstein 2
- T0+12 Monate = Meilenstein 3
- T0+15 Monate = Meilenstein 4
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Transfer and application
(German)
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Die Fallbeispiele, welche ausgewählt werden, können in einem kurzen Zeithorizont realisiert werden. Die PV Anlagen sind in verhältnismässig kurzer Zeit ( 2 – 5 Jahre) baulich realisiert werden. Allgemein besteht die Möglichkeit Projekte in der Planung und Ausführung in Cluster zusammenzufassen, was eine kostengünstige Multiplikation in der Umsetzung erlaubt. Die Modelle für die Klassifizierung können international in leicht angepasster Form angewendet werden. Die Erfahrung, welche mit der Umsetzung der Fallbeispiele gewonnen werden kann, kann ebenfalls international wieder eingesetzt werden. Die Schweiz kann hier wieder eine Leader-Rolle übernehmen.
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Berichtsnummer
(German)
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1405
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Literature
(German)
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Forschungsauftrag 59/96 ASTRA, „Erprobung von drei integrierten Photovoltaik-Schallschutz-Versuchsanlagen; TNC Consulting AG
„Behördenleitfaden: Erhöhung der Wirksamkeit von Lärmschutzwänden durch Photovoltaik“ im Auftrag der Deutschen Bundesanstalt für Strassenwesen BASt 2009; TNC Consulting AG
„European Potential of PV-Noise Barriers“, EU Thermie B Project, 1999; TNC Consulting AG
„PV on noise barriers, Progress in Photovoltaics: Research and Applications“; TNC Consulting AG
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