Während der Winterzeit sind die Verkehrssicherheit und der Verkehrsfluss auf Straßen und Gehwegen aufgrund auftretender Glätte erheblich beeinträchtigt. Herkömmliche Methoden, wie der Einsatz von Tausalzen, sind nicht zuletzt wegen ihrer Schäden an der Umwelt, den Fahrzeugen und dem Straßenkörper nur bedingt zukunftsträchtig. Die Erfahrungen aus früheren Projekten, sowie die Kenntnisse der beteiligten Projektpartner halfen bei der Modellierung, der Definition und dem Test unter-schiedlicher Konstruktionsparameter von fünf verschiedenen Varianten in einer Teststrecke. Diese verfolgt das Ziel, im Sommer Wärmeenergie aus einer wasserdurchströmten Zwischenschicht des Straßenkörpers zu gewinnen, welche in geothermalen Wärmespeichern aufbewahrt und im Winter zur Temperierung der Straße genutzt wird. Im Zuge dessen wurden für den Aufbau des Straßenkörpers zwei Varianten unter Verwendung von Rohrleitungssystemen, sowie drei Varianten mit einem Einbau einer Polyurethan-gebundenen, durchströmten Zwischenschicht entwickelt, durch welche jeweils Wasser floss. Dabei wurde sowohl die Korngröße als auch die Schichtdicke der Zwischenschicht variiert, um die Menge und die Fließgeschwindigkeit des Wassers zu kontrollieren. Die anschließende Untersuchung widmete sich der Definition von Eigenschaften, welche den maximalen, thermischen Gewinn jeder Variante versprachen. Dazu standen Informationen einer nahegelegenen Wetterstation, sowie die vorher definierten Schichtparameter zur Verfügung. Hierauf folgte die Analyse und Bestimmung verschiedener Eigen-schaften der Wärmespeicher. Daraus resultierend erfolgte die Darlegung eines Gesamtsystems, in dem jeder Teil (Wärmepumpen, Ventile etc.) detailliert konstruiert und dimensioniert wurde. Schließlich wurde ein Überwachungsmodell zur genauen Beobachtung der Teststrecke beschrieben um diese nach deren Erbauung zu beaufsichtigen. Dieses Forschungsprojekt legt die Informationen dar, welche zum Bau einer maßstabsgetreuen Demonstrationsstrecke einer temperierten Straße auf dem Testgelände der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) erforderlich sind.

Mit den Veröffentlichungen der IPCC (2018) und Bundesregierung (2022) wird die Dringlichkeit der Anpassung der Dimensionierung der Straßen an den Klimawandel deutlich. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde ein Verfahren zur Anpassung der Regelwerke zur rechnerischen und empirischen Dimensionierung der Straße an den Klimawandel auf Basis projizierter Klimadaten erstellt. Hierfür wurde zunächst entsprechende Referenz- und Zukunftsdatensätze vorbereitet. Im Anschluss daran wurde ein umfangreiches thermisches Finite-Volumen-Methode (FVM)-Modell mit Open Source Field Operation and Manipulation (OpenFOAM) erstellt, um den Temperaturverlauf in der Straßenkonstruktion durch die Fourier-Gleichung zu berechnen. Das Modell wurde für mehrere von Dakota beliebig gewählte räumliche Probepunkte innerhalb Deutschlands in der Cloud berechnet. Die Ergebnisse des Modells wurden verwendet, um Klimainduzierte Straßentemperaturkarte (KiST-Karte) für die Betonbauweise zu erstellen. Für die Asphaltbauweise wurde die KiST-Karte nach der Regressionsmethode aus Augter und Kayser (2016) (KiST-Methode) erstellt. Die KiST-Karten zusammen mit der Frosteinwirkungszonenkarte (FWZ-Karte) bieten dabei eine Orientierungshilfe, um Anpassungsmaßnahmen zu priorisieren und umzusetzen. Danach wurden mechanische Modelle für Beton und Asphalt erstellt, um die Auswirkungen der Temperaturänderung auf die Nutzungsdauer (ND) der Verkehrsflächenbefestigungen (zulässige Lastwechselzahl) zu bewerten. Nach der Sensitivitätsanalyse der ND mithilfe der Modelle zeigte es sich, dass die Sonnenstrahlung (SSR) und Lufttemperatur in 2m Höhe (T2M) einen großen Einfluss auf die ND der Beton- und Asphaltbauweise haben: ΔNDB = 2,78ΔSSR + 6,88ΔT2M, ΔNDA = 10ΔT2M. Auf Grundlage der Erkenntnisse wurde ein Schwellenwert von 5 Jahren für die Aktualisierung der KiST-Karten für die Beton- und Asphaltbauweise vorgeschlagen. Für FWZ-Karte ist die Sensitivitätsanalyse nicht möglich und die Schwellenwert für die Aktualisierung wurde nicht festgelegt. Das Ziel, ein Verfahren zur Anpassung der Regelwerke zur rechnerischen und empirischen Dimensionierung an den Klimawandel auf Basis projizierter Klimadaten zu erstellen, wurde erreicht. Die Erweiterbarkeit dieses Verfahrens und des entsprechenden Programmiercode ermöglichen eine zukünftige Aktualisierung der KiST-Karten mit den neuen Klimaszenarien, neuen Dimensionierungsmodellen, neuen Klimamodellen sowie neuen Daten für die Nachhaltigkeitsbewertung.