Energiek wegdek : drie energie- en emissiearme wegdekken...

Ministerie van Verkeer en Waterstaat ..I Directoraat-Generaal Rijkswaterstaat

Wegen naar de Toekomst

Energiek Wegdek

drie energie- en emissiearme wegdekken ontwikkeld in het kader van Wegen naar de Toekomst

februari 2003

'EC-Fics'

'Energie Route'

'Gejaagd door de Wind'

Voorwoord

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Deze brochure geeft u een kijkje in de innovatiekeuken waar nieuwe manieren van mobiliteit tot ontwikkeling komen. Een daarvan is Energiek Wegdek, waarbij de winning van energie in en rond het wegdek centraal staat.

Het concept komt voort uit het innovatie-programma Wegen naar de Toekomst (WnT). Dit programma van Rijkswaterstaat zoekt met de blik op de verre toekomst (2030) naar innovaties die reeds ‘morgen’ tot iets tastbaars leiden.

Energiek Wegdek komt voort uit wensen van de toekomstige samenleving (horizon 2030). Met betrekking tot infrastructuur werden vier concepten samengesteld. Uit het concept van de energie- en emissiearme Weg, een zelfvoorzienende weg, waar verontreiniging in grondstof en klimaat en verkeersbeweging in brandstof worden omgezet. Een handreiking naar de behoefte aan een hindervrij leefmilieu, met inachtneming van een groeiende mobiliteitsbehoefte.

Langetermijndenken en kortetermijndoen. Het korte termijn doen houdt in WnT-verband in dat we proberen om sneller demonstraties op te zetten dan je normaal gesproken in R&D zou doen. WnT is er vooral om impulsen te geven aan innovaties.

Dat heeft geleid tot de realisatie van de pilot op een proeflocatie op de A I 8 nabij Didam. Een wegdek dat dankzij thermokoppels energie levert aan de directe omgeving.

Wij hopen u met deze brochure wat diepte- en achtergrondinformatie geven, zodat u meer inzicht krijgt in de ontwikkelingen.

Namens het pilotteam Energiek Wegdek,

Rob Hofman, pilottrekker Energiek Wegdek Marcel Koeleman, themaleider Wegdek van de Toekomst

Energiek Wegdek, energie- en emissiearm 2

inhoudsopgave

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Voorwoord

Wegdek van de Toekomst

Pilotproject Energiek Wegdek

De drie innovatieve ontwerpen

E C-ïics

Energy-Route

Gejaagd door de wind

Realisatie - stand van zaken

Monitoringprogramma

Colofon

. . . . . . . .

2

4

5

8

9

12

14

16

17

18


Wegdek van de Toekomst

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Met een snelweg kunnen meer functies vervuld worden dan alleen transport. Een van die functies is het opwekken van duurzame energie. Als de weg in zijn eigen energiebehoefte kan voorzien, wordt de snelweg energetisch gezien een gesloten systeem en daarmee energiearm. Zowel de energie voor de aandrijving van de voertuigen zal (deels) van de weg kunnen komen, als de energie voor de installaties rondom de snelwegen (verkeersgeleidingsystemen, verlichting). Dan rest nog de reductie van emissies, gericht op een uiteindelijk ook emissie-arme weg.

Wegdek van de Toekomst: een trendbreuk Het WnT-thema Wegdek van de Toekomst kijkt op een (geheel) onorthodoxe manier tegen de infrastructuur, haar functies en haar componenten aan. Er wordt gezocht naar drastische verbeteringen en wellicht een heel andere invulling van wat we met infrastructuur willen of willen kunnen. Daarbij staat het wereldbeeld voor 2030 voor ogen: toenemende mobiliteit, meer schaarste, verdergaande technologische ontwikkeling, meer marktwerking en nadrukkelijk integrale ontwerpen. Hiervoor is een trendbreuk nodig in ontwerp, bouw en gebruik van infrastructuur: meer functies, minder hinder, meer comfort en meer en betere dienstverlening. Wegdek van de Toekomst bekijkt hoe hieraan in termen van samenstelling, constructie en vormgeving van de weg bijgedragen kan worden.

Brede dialoog en samenwerking In brede dialoog met samenleving, bedrijfsleven, vakwereld en gerelateerde disciplines heeft dit geleid tot concrete resultaten in de vorm van drie pilotprojecten: Modulair Wegdek, Slim Wegdek en Energiek Wegdek. Deze pilotprojecten vormen de eerste stappen op weg naar de toekomst. De samenwerking met de bedrijven neemt toe naarmate dit gedachtegoed meer concreet wordt uitgewerkt.

Energie- en emissiearme weg In de pilot Energiek Wegdek wordt een stap gezet op weg naar een energie- en emissiearme weg. Dit is een weg die onder andere energetisch zelfvoorzienend is. Winning van (duurzame!) energie op, in, onder of naast de weg levert dan voldoende energie op voor het functioneren van de weg zelf (wegverlichting, informatiesystemen, enzovoort) en - in het ideale geval - voor de verplaatsing van de voertuigen die van de weg gebruik maken. In de meest vergaande variant is deze weg bovendien autonoom, dat wil zeggen dat de gewonnen energie rechtstreeks aan de weg en de voertuigen wordt toegevoerd, zonder tussenkomst van een extern energienet. Daarnaast wordt de verontreiniging van de weg gecontroleerd opgevangen, en in het ideale geval gerecycled tot nieuwe grondstoffen. De weg levert dan geen hinder meer op voor leefomgeving en samenleving.


I Pilotproject Energiek Wegdek

, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . < . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . , . . , . . . . . . . . . . .

Om binnen het geschetste kader een eerste stap te zetten is het pilotproject Energiek Wegdek opgezet. Doel van deze pilot is de mogelijkheden van duurzame energiewinning uit snelwegen te verkennen en te demonstreren. Deze verkenning beslaat zowel de mogelijke technieken voor energiewinning uit de weg, als het (maximale) rendement van energiewinning uit de weg.

Prijsvraag voor ontwerpen van Energiek Wegdek Voor de marktbenadering is in dit project gekozen om maar meteen een experiment te doen met een innovatieve vorm van aanbesteden:

functionele eisen en criteria zijn in een brochure beschreven; 0 op basis daarvan kon het bedrijfsleven onderbouwde ontwerpideeën

inzenden; 0 een aantal geselecteerde inzenders zouden tegen een vaste vergoeding hun

ontwerpidee mogen uitwerken tot een ontwerp, en een globaal bestek; 0 een of enkele daar weer van zouden daadwerkelijk voor de praktijktest

worden uitgenodigd.


Functionele eisen De ingezonden ontwerpideeën moesten als uitgangspunt een innovatief idee hebben voor de mogelijkheid van duurzame energiewinning uit (snebwegen. De belangrijkste voorwaarde hierbij was dat de energiewinning ook echt duurzaam was. Het mocht dus bijvoorbeeld niet zo zijn dat er energie werd onttrokken aan passerende voertuigen, als dit zou leiden tot een hoger brandstofverbruik van de voertuigen. Ook moest de toegepaste techniek vernieuwend zijn, of op een vernieuwende manier worden toegepast. De pilot is namelijk expliciet bedoeld om iets toe te voegen aan het bestaande.

Daarnaast moest de gekozen wijze van energiewinning op de lange termijn in potentie economisch haalbaar zijn. Deze lange termijn voor economische haalbaarheid was gekozen om ruimte voor innovaties zo groot mogelijk te houden. En natuurlijk mocht de energiewintechniek de verkeersveiligheid niet in gevaar brengen, en moest het dus voldoen aan de veiligheidseisen. Tijdens de voorbereiding van de prijsvraag heeft het pilotteam ook door ECN een verkennende studie laten uitvoeren naar bestaande methoden voor winning van duurzame energie. De inschrijvende partijen konden kennis nemen van de rapportage.

Selectieprocedure De ontwerpopgave is in januari 2001 in de markt uitgezet. Partijen hadden tot 1 maart 2001 de tijd om hun ontwerpideeën in te leveren. Op de ontwerpopgave zijn 13 ideeën ingezonden. Deze ideeën zijn beoordeeld door het pilotteam en een onafhankelijke jury van materiedeskundigen, onder leiding van Wubbo Ockels (ESTEC). Zij hebben drie ideeën geselecteerd voor verdere uitwerking. Deze drie zijn vervolgens uitgewerkt in een ontwerp met bestek en een plan van aanpak voor de realisatie. Voor de ontwerpfase ontvingen de geselecteerde bedrijven een vergoeding. De uitgewerkte ontwerpen zijn vervolgens door KEMA Nederland bv beoordeeld op de eerder genoemde voorwaarden: (mate van) duurzame energiewinning, economische haalbaarheid, innovatiewaarde en verkeersveiligheid. Op basis van deze beoordeling heeft het pilotteam één ontwerp gekozen om te worden uitgevoerd.

De vergoeding voor het uitwerken van het ontwerp was niet altijd toereikend, ook de vanuit Rijkswaterstaat beschikbare middelen voor realisatie dekken niet alle kosten. Door de consortia die betrokken zijn bij deze, en andere pilots binnen Wegdek van de Toekomst zijn, zoals van tevoren voorzien werd, eigen investeringen gepleegd. De in de praktijk gerealiseerde Wegdekken van de Toekomst zijn stuk voor stuk aan te merken als resultaat van Publiek Private Samenwerking (PPS). Fout! Geen indexgegevens gevonden. Betrokkenen Bij de totstandkoming van deze producten is de betrokkenheid als volgt geweest:

Themateam Wegdek van de Toekomst Getrokken door de RWS-dienst Weg- en Waterbouwkunde (DWW), participatie door Adviesdienst Verkeer en Vervoer, Meetkundige Dienst en Bouwdienst, en externe ondersteuning door Grontmij. Deskundigen van overheid, bedrijfsleven en onderzoeksinstellingen Brainstormsessie medio 1999: ongeveer 80 deskundigen hebben toen de eerste ideeën en toekomstconcepten gegenereerd. Ontwerpateliers najaar 1999: ongeveer 40 deskundigen hebben binnen die concepten een lijst van pilotideeën voortgebracht.


Ervaringsdeskundigen, vele in een schriftelijke enquête en een twintigtal 'actieve ANWB'-leden in een creatieve sessie. (Najaar 1999 - begin 2000). Pilotteam Energiek Wegdek Een aantal medewerkers van specialistische diensten van RWS, aangevoerd door de DWW. Ondersteund door Grontmij. Op pad gestuurd door het themateam Wegdek van de Toekomst. ECN te Petten, voor het uitvoeren van een verkennende studie naar bestaande technieken in binnen en buitenland. Inzenders Een aantal consortia dat zich uitgedaagd voelde om maart 2001 een idee in te zenden. Jury Onder leiding van Wubbo Ockels Consortia Die de uitwerking van de ontwerpen en bouw verzorgen. Daarover in deze brochure later veel meer. RWS Directie Oost Nederland Opdrachtgever voor de bouw van de pilot, en wegbeheerder van de locatie: een vluchtstrook en rechterrijstrook langs de A I 8 ter hoogte van verzorgingsplaats Geulenkamp.


De drie innovatieve ontwerpen

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Voor de prijsvraag Energiek Wegdek werd inzenders gevraagd met ideeën te komen die gebaseerd waren:

óf op de toepassing van één energiewintechniek óf op de toepassing van meerdere energiewintechnieken, mits er sprake was van synergie tussen de technieken. De verlangde synergie voor ideeën die gebaseerd zijn op meerdere energiewintechnieken moest aantoonbaar en substantieel zijn.

Om de inzenders een indruk te geven welke energiewintechnieken er rond asfalt mogelijk zijn is in opdracht van Rijkswaterstaat een verkennende studie gedaan naar energiewintechnieken die geschkt lijken te zijn voor de winning van energie uit (snebwegen getoetst aan de eisen die aan de technieken zijn gesteld.

In de prijsvraag is ook de ruimte die het idee inneemt op de pilotlocatie afge bakend.

De drie ideeën die geselecteerd zijn voor uitwerking tot ontwerp zijn:

EC-Fics van BAM NBM Energy Route van DHV/ECN/KWS/Aveco de Bondt, Gejaagd door de Wind van Heijmans/GTI Energy Solutions

In deze brochure wordt van ieder van de ontwerpen een beschrijving gegeven

I Energiek Wegdek, energie- en emissiearm

EC-Fics

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Consortium bestaand uit BAM NBM, REMU, Shell en TU Delf3

1 Uit het juryrappott: “Zeer innovatief, met duidelijke visie over de weg in 2030. ”

Concept Het principe van EC-Fics is het genereren van energie door middel van temperatuurverschillen in asfalt. EC-Fics maakt hiervoor gebruik van thermokoppels: een zogenaamd Peltier element. Dit element bevindt zich op ongeveer 60 mm onder het wegoppervlak. Onder het Peltier-element bevindt zich een leidingenregister dat de temperatuur van de weg controleert. Om het temperatuurverschil over het Peltier-element zo groot mogelijk te maken stroomt hier in de zomer een koude oplossing doorheen en in de winter een verwarmde oplossing. Het ontwerp van EC-Fics bestaat daarnaast uit een aantal kleinere verticale windturbines genaamd Turby’s, met een Darieus rotor, die de energie leveren voor de wegverlichting.

Thermokoppels De basistechnologie van het EC-Fics systeem is de conversie van laagwaardige energie uit het wegdek (opgewekt door middel van warmte en kou) naar hoogwaardige energie (elektriciteit). Dit gebeurt door middel van in het wegdek geïntegreerde Peltier-elementen. De Peltier-elementen worden aan een zijde verwarmd door het wegdek, en aan de andere zijde afgekoeld door middel van warmteasfalt (asfalt waarvan door middel van een buizensysteem waardoor grondwater stroomt, de temperatuur beïnvloed wordt). Het wegdek ontvangt energie vanuit de omgeving in de vorm van omgevingstemperatuur en zoninstraling. Een deel hiervan wordt direct gereflecteerd, maar een ander deel wordt geabsorbeerd door het wegdek en wordt afgevoerd naar het Warmteasfalt. Bij de doorgang van de warmtestroom door het wegdek wordt door het Peltier-element een deel van de energie omgezet in elektriciteit.

Voor het asfalt wordt een nieuw composiet materiaal toegepast: C-fix, een vondst van Shell. C-fix is de afkorting van ’carbon fixation‘. De composiet bevat een speciale koolstofrijke component met een thermoplastisch karakter. Alle koolstofrijke composietproducten zijn gewone steen-/betonachtige materialen, maar gerangschikt naast elkaar kunnen zij zelf een thermokoppel vormen. Op basis hiervan worden platen geproduceerd die bestaan uit verschillende koolstofrijke componenten, en daardoor in staat zijn stroom op te wekken.


Windmolens Naast het aanbrengen van een thermokoppel in het wegdek, wordt in het EC- Fics ontwerp ook gebruik gemaakt van windmolens om duurzame energie op te wekken. Het gaat hierbij om een mini-windmolen genaamd Turby's, met een Darius-rotor, die geïntegreerd is met lichtmasten in de middenberm van de snelweg. De windmolens zijn hierbij direct gekoppeld aan de verbruikersinstallaties (wegverlichting). De windmolens hebben een verticale as, zodat ze naar verwachting minder overlast opleveren voor de omgeving. Met deze windmolens kan het aantal locaties waar windenergiewinning mogelijk is aanzienlijk toenemen.

Rendement en haalbaarheid De Peltier-elementen in de pilotopstelling leveren volgens de berekeningen van KEMA bruto zo'n 9,85 kWh per m2 per jaar op. Van de bruto opbrengst is tussen de 21 % en 42% nodig om het systeem zelf van warmte en koude te voorzien. Netto blijft er dan 58% over, wat neerkomt op 5,7 kWh per m2 per jaar. Deze energieopbrengst kan belangrijk worden verbeterd door integratie van het thermokoppel in het wegdek, maar dat kan vooralsnog technisch niet gerealiseerd worden. Het rendement van het EC-Fics syteem is met 5,7 kWh per m2 per jaar laag, maar door gebruik te maken van het grote oppervlakte kan het nettoresultaat toch zeer groot zijn. Uitgaande van 75 m2 asfalt in Nederland, kan de opbrengst per jaar oplopen tot zo'n 427.500.000 kWh.

De prijs voor een vierkante meter Peltier-element is (nog) erg hoog, het kost op dit moment bijvoorbeeld 25 tot 30 maal zo veel om Peltier-elementen aan te leggen als om zonnepanelen te installeren. Daarbij is het rendement van de Peltier-elementen laag, en daarmee de financiële opbrengst. Deze techniek is daardoor op dit moment niet economisch haalbaar te gebruiken. Om in de toekomst toch goedkope duurzame energie te produceren zal het rendement hoger moeten zijn of de kostprijs per m2 aanzienlijk lager.

De windmolens leveren zo'n 240 kWh per jaar per windmolen aan energie. Bij een plaatsing om de 100 meter (afhankelijk van de plaatsing van de lichtmasten) levert dit 2400 kWh per km per jaar. Door de directe koppeling met de lichtmasten, zal het onderhoud in potentie vereenvoudigd worden, waardoor kostenreductie hiervan mogelijk is.

Innovatieve aspecten van EC-Fics op een rij

Energiewinning Peltier-elementen in wegdek zetten energie van het wegdek om in elektriciteit C-fix, composiet materiaal waaruit thermokoppel kan worden opgebouwd. Kleine windmolens, direct gekoppeld aan de verbruikersinstallaties.

0

Rendement Peltier-elementen: laag rendement maar grootschalig toepasbaar. Windmolens: redelijk rendement, door verticale as op veel locaties toepasbaar.

0

0

Haalbaarheid Peltier-elementen zijn nog niet financieel haalbaar, wellicht op langere termijn. Koppeling windmolens zorgt voor voordelig onderhoud.

0

0


Doorkijk naar toekomst uit het juryrapport 'De EC-Fics oplossing is zeer innovatief. Het in het aan te leggen ontwerp toegepaste Peltier-element kan een aanzienlijke bijdrage leveren voor de toepassing van toekomstige geavanceerde materialen om in de toekomst laagwaardige warmte om te zetten in hoogwaardige elektrische energie. Toepassingen hiervan zijn in dat geval nadrukkelijk niet beperkt tot het wegennet.'

~~ ~ ~~ ~


E nergy - Route

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Consortium bestaand uit DHV Milieu & Infrastructuur BV, Energieonderzoek Centrum Nederland, Aveco de Bondt bv, Koninklijke Wegenbouw Stevin bv.

Uit het juryrapport: "Innovatieve koppeling van overkapping en duurzame energiewinning. Ook is onderzoek naar het gebruik van overkappingen voor de reductie van emissie van verbrandingsgassen de moeite waard. "

Concept Het ontwerp voor Energy-Route is gebaseerd op de veronderstelling dat in 2030 het hoofdwegennet zal zijn voorzien van een overkapping. Deze overkapping biedt mogelijkheden om systemen te installeren waarmee op een schone manier energie kan worden opgewekt. Daarnaast kan met een overkapping de emissie van uitlaatgassen worden gereguleerd. De overkapping is bij Energy-Route bekleed met photo-voltaïsche panelen die naar de zon kunnen worden gericht. Door een scharniersysteem kunnen de panelen in alle jaargetijden gericht worden op de meest optimale hoek van inval van zonnestralen. Daarnaast zijn op het dak kleine windturbines gemonteerd.

Overkapping en windturbines De kap heeft de vorm van een cirkelsegment. Op de overkapping wordt een dakbedekking aangebracht die voor ongeveer 60% van het oppervlak bestaat uit photo-voltaïsche (pv) panelen. De rest van het oppervlak bestaat uit transparante glas-panelen. De nok van de overkapping is open in verband met de ventilatie. Boven deze opening bevindt zich een opbouw die dienst doet als steunconstructie voor de masten van de windturbines. Het gaat hierbij om een mini-windmolen genaamd Turby's. Deze Turby's draaien om een verticale as, waardoor horizonvervuiling beperkt blijft. Zowel de photo-volatïsche cellen als de windturbines kunnen per locatie geoptimaliseerd worden door de oriëntatie aan te passen.

Rendement een haalbaarheid De totale overkapping in het ontwerp is 108 meter lang. Per meter snelweg wordt 30 vierkante meter zonnepanelen met photo-voltaïsche (pv) cellen aangebracht. Dit levert in totaal zo'n 3240 vierkante meter zonnepanelen op. De gezamenlijke opbrengst van deze panelen is 262 MWh per jaar. Om de tien meter staat op de overkapping een windmolen. De elf windmolens leveren waarschijnlijk in totaal zo'n 3 M W h per jaar. Dit onder voorbehoud, want het gaat om een nieuw type windmolen dat nog getest moet worden. De kosten van pv-elementen zijn hoog, voor de 108 meter overkapping in het ontwerp komen ze op ruim 3 miljoen euro. Daarnaast moet er nog geïnvesteerd worden in de overkapping. Dit levert energie op tegen een kostprijs gelijk aan 'groene


stroom'. Er is daarbij echter nog geen rekening gehouden met bedrijf en onderhoud van de elementen.

Een overkapping van de weg, alleen voor energiewinning lijkt dan ook financieel niet haalbaar. Wordt de weg echter om een andere reden overkapt, bijvoorbeeld voor geluidreductie, dan is Energy-route mogelijk wel een haalbaar ontwerp. Wel heeft het ontwerp mogelijk gevolgen voor de verkeersveiligheid. Aspecten als de bereikbaarheid van rijbanen door een traumahelicopter bij ongevallen, en explosie- en brandgevaar moeten nader onderzocht worden.

Innovatieve aspecten van Energy-route op een rij

Energiewinning Overkapping met photo-voltaïsche (pv) panelen Mini windturbines met verticale as. Pv cellen en de windturbines kunnen geoptimaliseerd worden door de oriëntatie aan te passen.

Rendement Pv panelen: goed rendement bij juiste oriëntatie. Windmolens: redelijk rendement, door verticale as op veel locaties toepasbaar.

Haalbaarheid Overkapping van de weg, alleen voor energiewinning financieel niet haalbaar. Bij overkapping van de weg om andere reden zijn pv cellen zinvolle toevoeging. Naar verwachting voldoende vraag uit de markt voor verdere ontwikkeling van de combinatie overkapping en pv cellen.

Doorkijk naar toekomst uit het juryrapport 'Daar waar ideeën zijn om de weg, bijvoorbeeld voor geluidsreductie, (gedeeltelijk) te overkappen is het zeer zeker mogelijk het gebruik van pv panelen en windmolens te overwegen. Daarbij kan met name ingestoken worden op het beleidsstreven naar meervoudig gebruik van schaarse ruimte. Ook is een onderzoek naar het gebruik van een overkapping, al dan niet gekoppeld aan duurzame energie, voor de reductie van emissie van verbrandingsgassen de moeite waard.'


Gejaagd door de wind

' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Consortium bestaand uit Heijmans Infrastructuur & Milieu BV, CTI Energy Solutions, Ecofys

Uit het juryrapport: ' I Het wind-mee concept is een innovatieve toepassing voor energiebesparing. "

Concept Het ontwerp voor Gejaagd door de Wind zorgt ervoor dat de automobilist altijd 'wind mee' heeft. Het is gericht op het reduceren van de luchtweerstand op de weg. Hiermee wordt het brandstofverbruik van de voertuigen op de weg verlaagd. In het ontwerp wordt gebruik gemaakt van twee soorten schermen: een scherm in de middenberm en een scherm langs de zijkant van de weg. Het scherm in de middenberm zorgt ervoor dat de door passerende voertuigen geïnduceerde luchtstromingen elkaar niet nadelig be'invloeden. De schermen aan de zijkanten van de weg reduceren de negatieve bijdrage van tegen- en zijwind. In het middenscherm zijn photo-voltaïsche celen verwerkt om energie op te wekken voor de elektrische systemen van de weg.

Windschermen De schermen zijn ontworpen vanuit de eisen en wensen die vanuit aërodynamisch oogpunt aan het ontwerp worden gesteld. Het scherm in de middenberm deelt de weg op in twee afzonderlijke compartimenten, waarvan de windstromingen geen invloed op elkaar hebben. Dit scherm is 4,67 meter hoog en heeft luchtopeningen, om ervoor te zorgen dat er niet of nauwelijks luchtwervelingen ontstaan achter het scherm. De onderste 80 centimeter is zelfs helemaal open, om zo een vluchtroute bij calamiteiten open te houden. Het middenscherm bevat pv panelen met een naar boven afnemende pakkingsdichtheid, zodat de schermen minder massief overkomen. Voor het middenscherm staat aan beide wegkanten een dichte voertuigkering, tevens ter bescherming van de pv panelen.

De schermen in de zijbermen zijn lager dan het middenscherm, ze bevatten geen pv panelen en ze zijn volledig luchtdicht. Deze schermen staan diagonaal op de weg, in een hoek van 30'. Voor de positionering van de schermen is een compromis gekozen tussen de hoeveelheid door te laten wind en de richting van luchtstroming.

Haalbaarheid M e t de windschermen wordt geen duurzame energie uit snelwegen gewonnen. Het levert echter wel een substantiële energiebesparing op van fossiele brandstoffen, met het bijkomende milieuvoordeel. Hoeveel die besparing is

~


moet nog getest worden, maar de schatting is zo'n 12 procent. Nadeel van de schermen is dat landschappelijke inpassing moeilijk zal zijn. De kosten van de schermen zijn nog onduidelijk, maar zijn zeker aanzienlijk. De kosten kunnen niet worden terugverdiend door de investeerder met de opgewekte energie, maar komen ten bate van de weggebruiker. Economisch zal het wind-mee concept daardoor alleen haalbaar zijn als de investeerder bijvoorbeeld tol kan heffen.

De pv panelen op het middenbermscherm zijn verticaal geplaatst, wat ongunstig is voor de opbrengst in verband met verlies aan invallend zonlicht. De opbrengst zal zo'n 105 MWh per jaar per kilometer snelweg zijn. De opbrengst kan omhoog door een verbeterde plaatsing van de panelen. Met de huidige geschatte opbrengst is de terugverdientijd van de panelen tweehonderd jaar. En daarmee geen haalbare optie.

innovatieve aspecten van Gejaagd door de wind op een rij

Energiewinning Beperking energiegebruik voertuigen op de weg door creëren 'wind mee' Photo voltaïsche cellen op schermen verzorgen energie voor wegsystemen.

0

Rendement Wind mee-schermen: brandstofreductie, hoeveelheid moet nog getest. Pv panelen: goed rendement bij juiste oriëntatie.

Haalbaarheid

Levert voordeel op voor weggebruiker, maar dat kan (zonder tolwegen) niet terugverdiend worden door investeerder. Moeilijk in het landschap in te passen.

Vraagt grote investeringen.

0

Doorkijk naar toekomst uit het juryrapport 'In situaties met een sterk overheersende windrichting en bij een grote maatschappelijke acceptatie - dus als energiebesparing prevaleert boven de landschappelijke inpassing - kan dit systeem absoluut meegenomen worden in de overwegingen. Het systeem heeft een belangrijk pluspunt op locaties waar de wind een gevaar voor de weggebruikers kan opleveren. In dit geval kunnen de schermen misschien ook uitgerust worden met windmolens met een verticale as, waardoor de baten (duurzame energie) beter op zullen wegen tegen de (investerings) kosten. Ook dient dit ontwerp genoemd te worden in de in het NVVP aangeduide analyse om voor 2005 alle bestaande infrastructuur te onderzoeken op mogelijkheden voor efficiënter energieverbruik.'


Realisatie - stand van zaken

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . < . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Het wegdek met thermokoppels, de basis van het hiervoor beschreven ontwerp EC-Fics, is ondertussen gerealiseerd op een proeflocatie langs de A18 (op de verzorgingsplaats Geulenkamp vanuit Doetinchem). De windmolens konden hier niet gerealiseerd worden. Ook is het nieuwe composiet materiaal C-fix niet toegepast. Vanaf oktober 2002 wordt de pilot een jaar lang wetenschappelijk gemonitord worden, zie ook het volgende hoofdstuk.

Voor de werkelijke actualiteit verwijzen we u naar de pers, en naar de website, www.minvenw.nl/rws/wnt/wt , die gedurende de monitoring up-to-date gehouden zal worden.


Monitoringprogramma

I

. . . . . . . . . . . . . < . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . < . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

De doelstelling van het monitoringsprogramma van Energiek Wegdek is als volgt geformuleerd:

Het volgen en vastleggen van functionele en constructieve aspecten van het ontwerp EC-fics gedurende de bouw- en de gebruiksfase. Nevendoelstelling is het bepalen van verbetermogelijkheden zodanig dat de technische levensduur kan worden geoptimaliseerd.

Het monitoringsprogramma maakt een duidelijk onderscheid in de functionele- en constructieve aspecten. Het onderzoek naar de functionele aspecten heeft tot doel vast te kunnen stellen of het ontwerp EC-fics voldoet aan de functionele eisen die aan een wegverharding worden gesteld. Het onderzoek naar de constructieve aspecten heeft enerzijds ten doel een uitspraak te kunnen doen over de levensduur van de constructie. Daarnaast worden kwantitatieve grootheden geregistreerd zodat het gedrag van de constructie onder verkeer en bij diverse weersomstandigheden kan worden geïnterpreteerd.

Het monitoringsprogramma is tot stand gekomen in samenspraak met het pilotteam en BAM/NMB.


Colofon

Pu blicatienummer DWW -2002-01 4

Rijkswaterstaat Wegen naar de Toekomst P/a Dienst Weg- en Waterbouwkunde Voor meer informatie over de pilot Energiek Wegdek en voor meer informatie over het thema Wegdek van de Toekomst kunt u contact op nemen met themateamleider Marcel Koeleman (DWW) telefoon: 015 251 82 10 telefax: 015 251 85 55 e-mail: [email protected]

Realisatie en coördinatie Rutten Communicatie-advies

Ontwerp, vormgeving en druk Grontmij Studio

I Energiek Wegdek, energie- en emissiearm 18

Energiek wegdek : drie energie- en emissiearme wegdekken...

Documents

Transcript of Energiek wegdek : drie energie- en emissiearme wegdekken...