Forschungsprojekt WINTERLIFE (DE)

Wien, im Januar 2022:

Taumittel wie das üblicherweise verwendete Natriumchlorid (NaCl) sind stark korrosiv und verkürzen die Lebensdauer von Verkehrsinfrastrukturen erheblich. Das FFG - Forschungsprojekt WINTERLIFE untersucht, inwieweit weniger aggressive Taumittel mit gleicher Tauwirkung sparsam, ökonomisch und ökologisch eingesetzt werden können. Der Forschungsansatz und die Bewertung basieren auf den Kriterien Auftauleistung, Ausbringungsmengen und -kosten, Korrosion und Auswirkungen auf Menschen, Tiere und Pflanzen. Diese Kriterien werden dann zu einem Entscheidungskriterium basierend auf den zusätzlichen Kosten für Alternativen im Vergleich zur notwendigen Verlängerung der Lebensdauer aus der Verringerung der Korrosion auf Basis der Korrosionstests verglichen.

Oft entfalten kleine Kristalle mehr Kraft als tonnenschwere PS-Kollosse.

Projekttitel

Winterdienst mit effektiven, nachhaltigen und nicht aggressiven Taumitteln sowie optimalen LIFE Cycle Costs der Bahn

Auftraggeber

FFG/BMK und ÖBB

Art

Forschungsprojekt (FFG-Call VIF2018)

Dauer

September 2019 bis Dezember 2021

Partner/Rolle

Technische Universität Wien – Institut für Verkehrswissenschaften & Materialchemie mit Antragsgestaltung und wissenschaftlicher Projektleitung

Projektziele

WINTERLIFE zielt auf die Entwicklung und Einsatz geprüfter, umweltverträglicher und nicht aggressiver Taumittel für einen effektiveren und nachhaltigeren Winterdienst ab.

• KRITERIUM #1 - Unschädlich für Mensch/Tiere/Pflanzen

• KRITERIUM #2 - Geringe Schädigung Anlagen (Stahl/Beton)

• KRITERIUM #3 - Gleichwertige Auftauzeit bzw. Tauleistung zu NaCl

• KRITERIUM #4 - Möglichst geringe Ausbringungsmengen

• KRITERIUM #5 - Einfache Handhabung & Ausbringung Taumittel

• KRITERIUM #6 - Kosten & Verfügbarkeit alternative Taumittel

Arbeitspakete und Verantwortlichkeiten

Zeitplan

Das Forschungsprojekt wurde nach nebenstehendem Zeitplan in 6 Arbeitspaketen von September 2019 bis Dezember 2021 durchgeführt und wird auf der PIARC World Winter Maintenace Conference im Februar 2022 in Calgary vorgestellt (online)

Methoden & Kriterien

• Gefrierkurve: Die Gefrierkurve gibt Aufschluss über den Gefrierpunkt verschiedener Enteisungsmittelkonzentrationen bis zum Erreichen eines Maximums (Eutektikum). Eine steilere Gefrierkurve mit einer geringeren erforderlichen Konzentration kann daher mit der gleichen Menge eine größere Eismenge auftauen.

• Tauleistung: Die Tauleistung wird durch Auftauversuche ermittelt, bei denen die Menge an aufgetautem Schnee/Eis bei einer bestimmten Referenztemperatur und Expositionszeit ermittelt wird. Die Tauleistung nimmt bei niedrigeren Temperaturen ab und erreicht nach langer Exposition entsprechend der Gefrierkurve ein Maximum.

• Taumittelbedarf: Basierend auf den Gefrierkurven oder der Tauleistung kann der Bedarf an Taumitteln zum Auftauen einer definierten Referenzmasse an Eis und Schnee bestimmt werden, was entscheidend für die Winterdienstplanung und die Einsatzmengen für vergleichbare Ergebnisse ist.

• Kosten & Effizienz: Auf der Grundlage von Tauleistung, Reinheit und Kosten können die Kosten für das Auftauen einer bestimmten Menge Schnee/Eis in einer bestimmten Zeit und Temperatur ermittelt werden. Die relativen Taumittelkosten geben Aufschluss über die zusätzlichen Kosten zur Erzielung vergleichbarer Ergebnisse.

• Korrosivität: Die Korrosivität basiert auf Korrosionstests und dem Massenverlust von Stahl, verzinktem Stahl und Kupfer bei verschiedenen Taumitteln unter gleichen Bedingungen und gibt Aufschluss über die nachteiligen Auswirkungen auf die Nutzungsdauer. Obwohl die Alterung von Bauwerken komplex ist, wird die Korrosivität als Schlüsselgröße betrachtet.

• Lebenszykluskosten: Da die Verwendung alternativer Taumittel in der Regel zu einem erheblichen Kostenanstieg führt, wird die notwendige Verlängerung der Lebensdauer für ausgewählte Verkehrsinfrastrukturen berechnet, um die zusätzlichen Kosten auszugleichen. Anhand der Korrosivität lässt sich abschätzen, ob diese Verlängerung der Lebensdauer mit einem alternativen Taumitteln erreicht werden kann, sofern keine signifikanten negativen ökologischen Auswirkungen auftreten.

Ausgewählte Ergebnisse:

Der nachstehende Auszug zeigt die ermittelten Gefrierkurven für alle relevanten Grundtaumittel sowie die Einheitskosten aus der Marktuntersuchung (Großhandelspreise). Der relative Kostenzunahme ergibt sich aus dem Taumittelbedarf bei vergleichbarer Tauleistung einer Referenztemperatur und den Einheitskosten.

Empfehlungen:

Zusammenfassend hat die Entscheidung für alternative Taumittel unmittelbar erhebliche wirtschaftliche, technische, praktische und umweltrechtliche Konsequenzen. Auf Basis der Ergebnisse von WINTER-LIFE wird empfohlen, ausgewählte Alternativen an Bahnhöfen für 1-2 Winter in Bezug auf Bestellung, Handhabung und Anwendungsgrenzen zu testen.Weiters werden Untersuchungen im Labor empfohlen, um negative Überraschungen zuverlässig auszuschließen. Aufgrund des hohen Wertes der von Betonschäden und Korrosion betroffenen Anlagen der ÖBB rechnen sich die Mehrkosten der gezeigten Alternativen, wenn die Lebensdauer im Schnitt auch nur 1-2 Jahre verlängert werden kann. Angesichts des gezeigten Reduktionspotenzials der Korrosivität ist dies mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit mit den gezeigten Alternativen erreichbar. Da alternative Taumittel erhebliche Mehrkosten im Lebenszyklus verursachen, die positiven Konsequenzen einer verlängerten Lebensdauer aber erst spät sichtbar werden, sind weitergehende (Umwelt-)Untersuchungen zu Inhibitoren und Korrosion sowie an ausgewählten Betonen vor einer Entscheidung zu empfehlen. Aus der starken Beschleunigung der Korrosion bei wärmeren Temperaturen ergibt sich weiters die Empfehlung die Eintragung von Taumitteln in geheizte Innenräume (Fußgeher) möglichst zu minimieren bzw. regelmäßig zu reinigen. Zudem ist es sinnvoll vor längeren Trockenperioden bzw. insbesondere am Ende des Winters alle Bereiche gründlich von Taumittelresten zu reinigen

Finanzierung und Danksagung:

Das Forschungsprojekt WINTER-LIFE ist Teil des Programms "Mobilität für die Zukunft" und wäre ohne die Förderung durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG), die Österreichischen Bundesbahnen (OEBB-INFRA) und das Bundesministerium (BMK) nicht möglich gewesen. Der vollständige Bericht zum Forschungsprojekt ist unter https://projekte.ffg.at/projekt/3290215 zu finden.

Hoffmann, M., Gruber, M., Leubolt, J., Grothe, H. Koyun, A. N., Seifried, T., Stinglmayr, D., Hofko, B. (2021), WINTER-LIFE - WINTERdienstmiteffektiven, nachhaltigen und nicht aggressiven Taumitteln sowie optimalen LIFE Cycle Costs der Bahn; Endbericht, 130 Seiten; Wien (Deutsch)