Material- und Energieträgereinsatz

Die Grundlage der Berechnung des kumulierten Energieaufwands und der kumulierten Emissio-nen bildet die Analyse der während der Lebenszyklusphasen Herstellung und Nutzung einge-setzten Materialien und Energieträger. Diese werden im folgenden für die Straßenaggregate Erdbau, Oberbau, Kunstbauten und Straßenausrüstung sowie für den Betrieb und die Instand-haltung der Straßen ermittelt.

Erdbau

Die zum Bau von Straßen notwendigen Erdbewegungen hängen sehr stark von der örtlichen Topologie ab und unterscheiden sich entsprechend stark. Die Arbeiten werden hauptsächlich mit dieselbetriebenen Baumaschinen durchgeführt. /Beyert, 1985/ beziffert den Endenergieaufwand für den Erdbau einer Autobahn bezogen auf die befestigte Straßenfläche auf 0,24 GJ/m² bzw.

einen Dieselkraftstoffeinsatz von 5,7 kg/m². Die Lebensdauer der Erdbauwerke beträgt nach /Enderlein, 1992a/ 116 Jahre.

Oberbau

Basierend auf den streckenspezifischen Oberbaudaten in /LfS, 1995/ ist es möglich, den Bau-stoffeinsatz für die Erstellung des Oberbaus der im Rahmen der vorliegenden Studie

betrachte-ten Strecken konkret zu bilanzieren. Der Baustoffeinsatz je Straßenschicht wird über die Schichtdicke, die Straßenbreite und die spezifische Dichte des Baustoffes berechnet. Die Ergeb-nisse zeigen deutliche Unterschiede bezüglich des Materialeinsatzes zwischen den verschiede-nen Straßenklassen sowie auch innerhalb der Straßenklassen. Je nach der Bauklasse des Ober-baus ergibt sich bei Betondecken ein hoher Zementeinsatz (z. B. bei der A 5) oder bei bituminö-sen Fahrbahndecken ein hoher Bitumeneinsatz (z. B. bei der A 81). Erwartungsgemäß ist der Baustoffeinsatz von Bundesautobahnen am höchsten und der von Kreisstraßen am geringsten.

Der gesamte Material- und Energieträgereinsatz wird über die mittlere Lebensdauer der einzel-nen Oberbauschichten linear abgeschrieben /Enderlein, 1992a, Hoffmann, 1995/. Diese liegt je nach Schicht zwischen 17 und 55 Jahren.

Der Bedarf an Energieträgern für die Oberbauerstellung ergibt sich zum einen aufgrund der Mischgutherstellung und zum anderen im Zusammenhang mit dem Einbau der Oberbauschich-ten. Dabei wird Energie hauptsächlich für die Bereitstellung von Prozeßwärme und den Betrieb von Baumaschinen benötigt. Der Energieeinsatz nach Energieträgern für den Einbau der Ober-bauschichten für die verschiedenen Straßenklassen basiert auf den Angaben von /Beyert, 1985/

und von /Hoffmann, 1995/ und wird auf eine mittlere Lebensdauer des Oberbaus von 35 Jahren /Enderlein, 1992a/ bezogen.

Kunstbauten

Unter dem Begriff Kunstbauten werden im wesentlichen Brückenbauwerke, Tunnelbauwerke und Stützmauern zusammengefaßt. Der Bedarf an Kunstbauten und damit der Materialeinsatz hängt von der örtlichen Topologie ab und variiert entsprechend stark. Zur Berücksichtigung der streckenspezifischen Unterschiede werden daher die Brücken- und Tunnellängen auf den be-trachteten Strecken mit Hilfe der Angaben aus /LfS, 1995/ bestimmt.

Der Brückenanteil der betrachteten Autobahnen beträgt rund 65 m/km im Vergleich zu 8 m/km auf Kreisstraßen. Generell ist der mittlere Brückenanteil in Baden-Württemberg aufgrund der Topologie höher als der entsprechende Durchschnittswert in der Bundesrepublik Deutschland.

Die Ermittlung des Materialeinsatzes für Straßenbrücken erfolgt mit Hilfe der Angaben zum flächenspezifischen Baustoffeinsatz für die verschiedenen Brückenbauarten /Lünser, 1996/ so-wie der entsprechenden Brückenfläche /Knoll, 1994/. Der Anteil der Materialbereitstellung am gesamten KEA einer Brücke beträgt nach /Beyert, 1985/ rund 96 %. Daher werden Transport-und Bauprozesse vernachlässigt. Die Lebensdauer der Brückenbauwerke wird nach /Enderlein, 1992a/ mit 70 Jahren angenommen.

Der Tunnelanteil liegt mit Werten von 5 m/km auf Autobahnen und 3 m/km auf Bundestraßen weitaus geringer. Spitzenreiter ist dabei die A 81 mit einem Tunnelanteil von 14 m/km. Auf den betrachteten Landes- und Kreisstraßen befinden sich keine Tunnels. Der Baustoffeinsatz für

Straßentunnels wird näherungsweise anhand der Werte für Bahntunnels abgeschätzt (vgl. Kap.

7.3.3.2). Vereinfachend wird angenommen, daß der Baustoffeinsatz für ein Tunnel einer zwei-spurigen Straße demjenigen einer zweigleisigen Neubaustrecke entspricht. Für Autobahntunnels wird der Baustoffeinsatz verdoppelt. Die Lebensdauer der Straßentunnels wird nach /Enderlein, 1992a/ mit 70 Jahren angenommen.

Straßenausrüstung

Unter dem Begriff der Straßenausrüstung werden Anlagen der Straßenbeleuchtung und der Verkehrsleittechnik, Beschilderungen, Leitplanken und -pfosten sowie Schallschutzwände zu-sammengefaßt. Eine grobe Abschätzung des Materialeinsatzes erfolgt mit Hilfe der Angaben in /Hoffmann, 1995/ und /Enquete, 1995/. In den genannten Quellen werden Angaben zum Ge-samtmaterialeinsatz für die Ausrüstungen aller Straßen in den alten Bundesländern gemacht. Die Zuordnung des Materialeinsatzes auf die einzelnen Straßenklassen erfolgt über deren Flächen-anteil. Bezogen auf die Straßenlänge nach Straßenklassen /BMV, 1995c/ erhält man den jährli-chen spezifisjährli-chen Materialeinsatz für Straßenausrüstungen nach Straßenklassen. Die mittlere Lebensdauer von Straßenausrüstungen beträgt nach /Enderlein, 1992a/ 20 Jahre.

Instandhaltung und Betrieb

Die Instandhaltung von Straßen umfaßt Tätigkeiten zur Wartung und Inspektion sowie Ma ß-nahmen zur Instandsetzung (vgl.Abb. 7.3-2). Die Instandsetzung wird wiederum unterteilt in die bauliche Unterhaltung als eine Maßnahme der laufenden Unterhaltung sowie in Erneuerungs-und Veränderungsmaßnahmen. Die letzteren beiden Maßnahmen werden kostenseitig als Ersat-zinvestionen bezeichnet /Enderlein, 1992a/. Die Maßnahmen der baulichen Unterhaltung ver-hindern den vorzeitigen Ausfall der Straßenaggregate. Die Arbeiten werden von den Straßen-bzw. Autobahnmeistereien ausgeführt. Der Baustoff- und Energieträgereinsatz für die Maßnah-men der Straßenerneuerung und -veränderung ist durch die Abschreibung des Herstellungsauf-wands über die mittlere Lebensdauer bereits berücksichtigt.

Für Maßnahmen der baulichen Unterhaltung auf der A 81 wurden den Angaben von /ABA, 1996/ zufolge 13,7 t bituminöses Mischgut pro km im Jahr 1995 benötigt. Dies entspricht in etwa 4 % des jährlichen Baustoffeinsatzes für die Herstellung des Oberbaus. Der jährliche Farb-einsatz auf einem untersuchten Autobahnabschnitt für die Fahrbahnmarkierung beträgt nach /ABA, 1996/ 0,4 t/km. Für Bunde sstraßen wird die Hälfte, für Landes- und Kreisstraßen ein Viertel dieses Wertes angenommen.

Für die Ausführung der Unterhaltungsarbeiten wurde auf einem untersuchten Autobahnabschnitt jährlich rund 1,4 t Dieselkraftstoff je Kilometer von einer Autobahnmeisterei benötigt /ABA, 1996/. Mit Hilfe der Unterhaltungskosten wird der entsprechende Wert für die übrigen Straßen-klassen auf 0,49 t/km abgeschätzt /BMV, 1995a/.

Als Betriebsenergie für Straßen wird insbesondere Strom für die Straßenbeleuchtung sowie für den Betrieb der Anlagen der Verkehrsleittechnik eingesetzt. /Hoffmann, 1995/ beziffert den Strombedarf in den alten Bundesländern für die Straßenbeleuchtung im Jahr 1992 auf 2.899 GWh und für die den Betrieb der Lichtsignalanlagen auf 400 GWh. Die angegebenen Werte werden vereinfachend auf die Gesamtstraßenlänge der alten Bundesländer bezogen.

Ergebnisse der Stoffbilanz

Damit wird der Baustoff- und Energieträgereinsatz für den Bau, Betrieb und die Instandhaltung der Straßeninfrastruktur ermittelt. In Tabelle 7.3-1 sind die Mittelwerte für Bundesautobahnen (BAB), Bundesstraßen (B), Landesstraßen (L) und Kreisstraßen (K) je Kilometer dargestellt.

Erwartungsgemäß liegt der Baustoff- und Energieträger einsatz bei Autobahnen am höchsten.

Auch innerhalb der Gruppe der Autobahnen ergeben sich Unterschiede, die insbesondere davon abhängen, ob eine bituminöse Fahrbahndecke oder eine Betondecke eingebaut ist. So liegt z. B.

Instandhaltung

Wartung Inspektion Instandsetzung

Ziel: Bewahrung des Sollzustandes

Ziel: Beurteilung des Istzustandes

Ziel: Wiederherstellung des Sollzustandes

Bauliche Unter-haltung

Erneuerung, Veränderung Ziel: Beseitigung

von Einzelfehlern

Ziel: Erneuerung bzw.

qualitative Verbesserung kompletter Straßenaggregate

Abbildung 7.3-2: Schema der Straßeninstandhaltung nach DIN 31051

der Zementanteil der A 5 und der A 8 höher als bei der A 81, die dagegen einen höheren Bitu-meneinsatz aufweist.

Tabelle 7.3-1: Bilanzierte Baustoffe und Energieträger für die Bereitstellung der Str aßeninfra-struktur

Aggregat Aufwendungen Einheit BAB B L K

Erdbau Dieselkraftstoff [GJ/km] 6.491 2.093 1.623 1.324

Oberbau Bitumen [t/km] 476 432 164 196

Hydr. Bindemittel (Kalk) [t/km] 53 9 0 0

Zement [t/km] 1.187 0 0 0

Sand/Kies [t/km] 18.863 13.990 567 0

Gebr. Erden [t/km] 4.283 567 480 445

Stahl [t/km] 37 0 0 0

Strom [GJ/km] 181 125 50 64

Heizöl [GJ/km] 1.818 399 269 202

Erdgas [GJ/km] 46 17 11 9

Dieselkraftstoff [GJ/km] 1.327 399 269 202

Kunstbauten Zement [t/km] 596 409 87 49

Sand/Kies [t/km] 3.583 2.458 524 297

Stahl [t/km] 226 147 28 16

Strom [GJ/km] 17 12 3 1

Bahntransport [1000 tkm/km] 86 59 13 7

Straßentransport [1000 tkm/km] 432 296 63 36

Ausrüstung Zement [t/km] 24 8 6 5

Sand/Kies [t/km] 149 52 39 32

Stahl [t/km] 227 79 60 48

Aluminium [t/km] 2 1 1 1

Betrieb und Instandhaltung Bitumen [t/km] 19 17 7 8

Zement [t/km] 47 0 0 0

Sand/Kies [t/km] 755 560 239 293

Markierungsfarbe [t/km] 0,4 0,2 0,1 0,1

Dieselkraftstoff [GJ/km] 60 25 25 25

Strom [GJ/km] 24 24 24 24