Breite Einführung der FS100-Technologie auf Bundesfernstraßen

Abstract

Gesamtziel des Forschungsprojektes war es, die Gründe für die geringe FS100-Anwendung zu ermitteln und Lösungsvorschläge zu unterbreiten, wie die Nutzung der FS100-Technologie massiv verbessert werden kann. Gleichzeitig sollten offene Fragen zu den Prüfverfahren für Sole-Sprühmaschinen in der bestehenden europäischen Norm geklärt werden. In allen im Rahmen einer Literaturauswertung betrachteten europäischen Ländern und den USA ist heute die Glättebekämpfung mit Salzlösungen (FS100) ein elementarer Bestandteil der Winterdienststrategie. Die FS100-Technologie wird in den einzelnen Ländern unterschiedlich eingesetzt: Es gibt Länder, die damit nur vorbeugend arbeiten und Länder, die auch während Niederschlägen Streueinsätze fahren. Auch die kurative Soleausbringung wird teilweise praktiziert. Um den derzeitigen Stand der Anwendung der FS100-Technologie in Deutschland zu ermitteln, wurde eine Online-Umfrage bei Autobahn- und Straßenmeistereien durchgeführt. In allen Niederlassungen der Autobahn GmbH gibt es Autobahnmeistereien, die die FS100 Streuung praktizieren. Die Durchdringung der FS100-Technologie ist bei einzelnen Niederlassungen, wie z.B. Nordost, Nordbayern, Südbayern und Westfalen, bereits sehr hoch. Teilweise erreichte die FS100-Technologie im Winter 2020/21 mehr als 50 % der Winterdiensteinsätze. Aus den erhaltenen Antworten geht hervor, dass lediglich 27 % der an der Umfrage teilnehmenden Straßenmeistereien die FS100-Technologie im Winter 2020/21 angewandt haben. Besonders hohe Verbreitung hat die FS100-Technologie bei den bayerischen Straßenmeistereien gefunden. Aus Niedersachsen, Rheinland-Pfalz, Saarland, Sachsen, Sachsen-Anhalt und Schleswig-Holstein wurde keine Anwendung der FS100-Technologie berichtet. Mehr als 80 % der Meistereien verwenden für die Feuchtsalztechnologien FS30 und FS100 NaCl-Sole. Im Winter 2020/21 verwendeten die Autobahnmeistereien im Durchschnitt 1.000 m3 Sole, davon 45 % für FS100. Die Straßenmeistereien verwendeten durchschnittlich 900 m3 Sole, davon aber lediglich 23 % für FS100. 90 % der Autobahnmeistereien verfügen über Winterdienstfahrzeuge, die FS100 ausbringen können. Bei den Straßenmeistereien sind es lediglich 25 %. Die Sole wird bei der FS100 Streuung mit den Fahrzeugen der Autobahnmeistereien überwiegend mit Sprühdüsen ausgebracht. Von den Fahrzeugen der Straßenmeistereien wird die Sole vor allem von Streutellern, gefolgt von Sprühdüsen und einer Kombination aus Beidem ausgebracht. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden 2 Sole-Sprühmaschinen einer Typprüfung nach der Norm DIN EN 15597 unterzogen. Die Erkenntnisse dieser Streumaschinenprüfungen wurden genutzt, um das derzeitige Verfahren zur Typprüfung von Streumaschinen zu bewerten und Modifizierungen zu empfehlen. Insbesondere sollten in der Norm bei der statischen Prüfung die Radwegestreuer berücksichtigt werden und bei der dynamischen Prüfung auch die Streubreite 8 m aufgenommen werden. In der Klimakammer der Bundesanstalt für Straßenwesen durchgeführte Versuche bestätigen, dass keine kritische Absenkung der Griffigkeit durch das Auftragen hoher Sole-Sprühdichten und anschließender Abtrocknung der aufgetragenen Sole zu befürchten ist. Auch bei den Feldversuchen auf einer Autobahn mit der hohen Sole-Sprühdichte von 80 g/m2 konnte keine Verminderung der Fahrbahngriffigkeit festgestellt werden. Die im Januar 2024 auf der A61 bei Temperaturen bis – 10 °C durchgeführten Feldversuche zeigten, dass durch an aufeinanderfolgenden Tagen wiederholte Solestreuungen eine Zunahme der Restsalzmenge erfolgt. Dieser Imprägniereffekt kann z.B. genutzt werden, um vor angekündigtem Eisregen Salzkapazitäten auf der Fahrbahn aufzubauen. FS100 ist eine nachhaltige Technologie, insbesondere hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Umweltschutz und Personaleinsatz. Für ein Szenario mit 50 präventiven Streueinsätzen betragen die erzielbaren jährlichen Salzeinsparungen 65.000 t bei den Autobahnen und 74.000 t bei den Bundesstraßen. Neben der Verminderung der Salzbeschaffungskosten, des Energieverbrauches und der CO2-Emissionen in der Prozesskette Winterdienst hat die Salzeinsparung auch nicht quantifizierbare positive Effekte für die Umwelt. Die vorbeugenden FS100-Streueinsätze müssen nicht wie bei FS30 unmittelbar vor einer drohenden Glättebildung nachts durchgeführt werden, sondern können bereits am Vortag erfolgen. Dadurch entfällt für die Winterdienstmitarbeiter die besonders belastende Nachtarbeit; die Mitarbeiter stehen am Folgetag für andere Arbeiten, wie Gehölzpflege, zur Verfügung. Für die breitere Anwendung der FS100-Technologie sind notwendig: - Ausreichende Verfügbarkeit von Sole in der Meisterei, - - - Ausstattung der Meisterei mit Streumaschinen die für die Soleausbringung geeignet sind, präzise Informationen über die Wetterlage und -entwicklung sowie zum Straßenzustand, und Vermittlung von Kenntnissen über die FS100-Technologie an alle involvierten Mitarbeiter durch umfassende Schulung. Dazu wurde ein Wissensdokument mit dem Titel „Hinweise für die FS100-Streuung – Voraussetzungen, Anwendungsempfehlungen und Durchführung“ erstellt. Dies wurde durch entsprechende Schulungsunterlagen (Handout, PowerPoint-Vortrag) ergänzt. Datei-Upload durch TIB The overall goal of the research project was to determine the reasons for the low use of direct brine application (FS100) and to propose solutions on how the use of FS100 technology can be massively improved. At the same time, open questions regarding the test procedures for brine spray machines in the existing European standard should be clarified. In all European countries and the USA examined as part of a literature review, combating ice with salt solutions (FS100) is now an elementary part of the winter service strategy. The FS100 technology is used differently in the individual countries: There are countries that only use it as a preventive measure and countries that carry out gritting operations even during rainfall. Curative brine application is also sometimes practiced. In order to determine the current status of the application of FS100 technology in Germany, an online survey was carried out among motorway and road maintenance departments. There are highway maintenance departments in all Autobahn GmbH branches that practice FS100 spreading. The penetration of FS100 technology is already very high in individual branches, such as Northeast, Northern Bavaria, Southern Bavaria, and Westphalia. In some cases, the FS100 technology reached more than 50% of winter service operations in the winter of 2020/21. The responses received show that only 27% of the road maintenance companies participating in the survey used FS100 technology in winter 2020/21. The FS100 technology has become particularly widespread among Bavarian road maintenance departments. No application of FS100 technology has been reported from Lower Saxony, Rhineland-Palatinate, Saarland, Saxony, Saxony-Anhalt, and Schleswig-Holstein. More than 80% of master workshops use NaCl brine for the wet salt technologies FS30 and FS100. In the winter of 2020/21, the highway maintenance department used an average of 1,000 m3 of brine, 45% of which was for FS100. The road maintenance departments used an average of 900 m3 of brine, of which only 23% was used for FS100. 90% of highway maintenance departments have winter service vehicles that can apply FS100. For road maintenance departments it is only 25%. During FS100 spreading, the brine is spread using motorway maintenance vehicles, primarily using spray nozzles. From the road maintenance vehicles, the brine is spread primarily using spreading plates, followed by spray nozzles and a combination of both. As part of this research project, 2 brine spray machines were subjected to type testing in accordance with the DIN EN 15597 standard. The findings from these spreading machine tests were used to evaluate the current method for type testing of spreading machines and to recommend modifications. In particular, the standard should take the cycle path spreaders into account in the static test and the spreading width of 8 m should also be included in the dynamic test. Tests carried out in the climate chamber of the Federal Highway Research Institute confirm that there is no risk of a critical reduction in grip due to the application of high brine spray densities and subsequent drying of the applied brine. Even during field tests on a motorway with the high brine spray density of 80 g/m2, no reduction in road grip could be detected. The field tests carried out in January 2024 on the A61 at temperatures down to -10 °C showed that repeated brine sprinkling on successive days resulted in an increase in the amount of residual salt. This impregnation effect can be used, for example, to build up salt capacity on the road ahead of predicted freezing rain. FS100 is a sustainable technology, especially in terms of economic efficiency, environmental protection, and personnel deployment. For a scenario with 50 preventative gritting operations, the achievable annual salt savings are 65,000 t on motorways and 74,000 t on federal roads. In addition to reducing salt procurement costs, energy consumption and CO2 emissions in the winter service process chain, saving salt also has unquantifiable positive effects on the environment. The preventive FS100 spreading operations do not have to be carried out at night, as with FS30, immediately before an impending icy condition, but can be carried out the day before. This eliminates the particularly stressful night work for winter service employees; The employees are available the following day for other work, such as tree care. For the wider application of FS100 technology the following is necessary: - Sufficient availability of brine in the master factory, - Equipping the workshop with spreading machines that are suitable for spreading brine, - precise information about weather conditions and developments as well as road conditions, - and imparting knowledge of the FS100 technology to all employees involved through comprehensive training. For this purpose, a knowledge document entitled “Information for FS100 spreading – requirements, application recommendations and implementation” was created. This was supplemented by appropriate training materials (handout, PowerPoint lecture).