Infrastruktur in der Hitze So wappnet Deutschland seine Straßen und Schienen gegen die Klimakrise

Sommerliche Hitzewellen mehren sich, die hohen Temperaturen werden zum Risiko für die Infrastruktur. Noch sind Straßen und Schienen künftigen Heißperioden kaum gewachsen. Doch Ingenieure arbeiten an Lösungen.
Gleisverwerfung am ehemaligen Bahnhof Gütersloh Ost: Packt Deutschlands Infrastruktur den Klimawandel? (Symbolbild)

Gleisverwerfung am ehemaligen Bahnhof Gütersloh Ost: Packt Deutschlands Infrastruktur den Klimawandel? (Symbolbild)

Foto: ABproTWE / CC BY-SA 3.0 / Wikimedia Commons

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Die meisten Menschen in Deutschland haben von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) vermutlich noch nie gehört. Mit der meist im Hintergrund arbeitenden Forschungseinrichtung des Bundes aber haben sie sehr wohl zu tun, denn sie berät das Verkehrsministerium in allen wichtigen Fragen rund um das Thema Straßen. Rund 400 Personen sind bei der BASt beschäftigt, zehn von ihnen haben jedoch eine besondere Aufgabe: Sie arbeiten »an Lösungen für die Auswirkungen des Klimawandels«, erklärt ihr Abteilungsleiter Straßenbautechnik, Ulf Zander. Konkret heißt das: Sie kümmern sich um das Überleben eines deutschen Heiligtums: dem Straßennetz.

Denn die Klimakrise macht der deutschen Verkehrsinfrastruktur zu schaffen. Eine Studie des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) für die Deutsche Bahn, die klimatische Veränderungen in Deutschland bis 2060 untersucht, kommt zu dem Schluss, dass die Zahl der Hitzetage bis 2060 deutlich steigen  wird, während die Winter milder werden.

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Anstatt im Mittel 8,1 Hitzetage wie von 1991 bis 2020 ist demnach von 2031 bis 2060 mit 10,9 heißen Tagen zu rechnen – während die Zahl der Eistage von 16,9 auf 8,0 fällt. Vor allem um Mainz, Karlsruhe und in Teilen Nordost-Deutschlands drohen demnach immer mehr heiße Tage, während die südlichen Bundesländer und die Region Hagen am stärksten von Starkregen betroffen sein werden. Doch was bedeutet das für die Schienen und Straßen des Landes? Müssen sich Autofahrerinnen und Bahnfahrer künftig auf Staus, Ausfälle und Umleitungen einstellen?

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Blow-ups und Spurrinnen drohen

»Wir müssen uns im Straßenbau auf den Klimawandel vorbereiten und Lösungen finden, die in Deutschland von der dänischen Grenze bis in die Alpen funktionieren«, sagt Matthias Paraknewitz, Präsident der Bundesvereinigung der Straßenbau- und Verkehrsingenieure.

Das deutsche Straßennetz leidet vor allem unter den immer längeren Wärmeperioden. Sogenannte Blow-ups zerstören Betonfahrbahnen, deren Anteil an den Autobahnen bei rund 30 Prozent liegt. Sie dehnen sich aufgrund der Hitze aus, bis sie sich an den Stoßstellen aufwerfen. Doch auch Asphaltfahrbahnen, die auf einen Anteil von rund 70 Prozent kommen, sind durch die Hitze gefährdet. Sie werden bei hohen Temperaturen weich und verformen sich, warnt Ingenieur Paraknewitz. Sobald Autos und Lkw vor allem auf einer Spur fahren oder stehen bleiben und anfahren, »führt das zu Rinnen oder Wellen in der Fahrbahn«. Diese verstärken bei Regen die Gefahr von Aquaplaning-Unfällen.

Entstehende Kosten sind bislang unklar

Wie kann man die Straßen also auf größere Hitze einstellen – und welche Kosten verursacht das? »Die Mehrkosten können wir noch nicht überblicken, wir stehen hier erst am Anfang«, sagt BASt-Abteilungsleiter Ulf Zander. Erschwert werde der Erhalt der Infrastruktur auch dadurch, dass es künftig mehr heiße Nächte gebe, warnt Zander, wodurch die Straßen nicht mehr so stark abkühlen.

Von den knapp 13.000 Autobahnkilometern kann man zumindest jene mit Asphaltdecken wohl einigermaßen auf die steigenden Temperaturen einstellen, indem man die Härte des verwendeten Bitumens anpasst. Härtere Decken halten Zander zufolge bei Hitze besser, können im Winter aber Risse bekommen, weil sich harter Asphalt dann nicht ausreichend zusammenziehen kann.

Hellere Straßen können helfen

»Grundsätzlich hat man immer eine Spanne von etwa 70 Kelvin, die man problemlos abdecken kann, wir müssen die Spanne dann einfach nach oben verschieben«, erklärt der BASt-Experte. »Das verursacht aber keine höheren Kosten und ist auch nicht zeitkritisch«, so Zander, »man kann hier bis zur nächsten Erneuerung warten und dann eine härtere Deckschicht verbauen.«

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Eine weitere Lösung sind hellere Straßen, indem man zum Beispiel beim Bau der Fahrbahnen Split aus hellerem Gestein auf die oberste, noch heiße Schicht streut. »Diese wenige Millimeter dicke, hellere Schicht wird dann eingewalzt und senkt durch die höhere Reflexion der Sonneneinstrahlung die Temperatur im Sommer um rund fünf Grad. Das kann entscheidend sein, um Hitzeschäden zu verhindern«, so Zander. Und auch die Temperaturspanne, die der Belag aushalten kann, lässt sich verbreitern. So fügt man laut Zander auf stärker belasteten Straßen dem Bindemittel Bitumen bereits standardmäßig Polymere bei. Die bilden eine Netzstruktur und machen den Belag elastischer. So könne man die ertragbare Temperaturspanne um circa 20 Kelvin steigern.

Laserscans sollen Windschäden vorbeugen

Nicht nur die Straßen haben mit den veränderten klimatischen Bedingungen zu kämpfen, auch für das deutsche Schienennetz wird die Hitze zum Problem. Schienen dehnen sich bei Wärme ebenfalls aus. Da sie aber miteinander verschweißt sind, ist das nicht unbegrenzt möglich. Sobald sie zu heiß werden, knicken die Schienen seitlich aus – ähnlich wie beim Blow-up im Straßenbau. Betroffene Abschnitte können dann nicht mehr befahren werden, Verspätungen und Zugausfälle sind die Folge, wie beispielsweise im Jahr 2019 im schweizerischen Bern. Durch Hitze verbogene Schienen unterbrachen 2019 auch den Bahnverkehr zwischen Paris und Genf, in Deutschland stellte die Schmalspurbahn »Molli« bei Heiligendamm den Verkehr zeitweise ein.

»Eine Lösung für dieses Problem ist eine Anpassung der Neutraltemperatur, also der Temperatur, bei der die Schiene verschweißt wird und keine Spannung hat«, erklärt Stephan Freudenstein von der Technischen Universität München. Eine Schiene kann Temperaturunterschiede von 80 Grad abfedern – egal ob man in Deutschland oder heißen Ländern wie Saudi-Arabien ist. Hierzulande liege sie derzeit bei 20 bis 26 Grad, es seien also Schienentemperaturen zwischen minus 20 und 60 Grad Celsius machbar. »Diese Spanne ist in Saudi-Arabien identisch, dort liegt die Neutraltemperatur aber bei 42 Grad, also rund 20 Grad höher«, erklärt der Wissenschaftler. Die Schienen künftig bei höheren Temperaturen zu verschweißen hilft also, Hitzeschäden zu verhindern.

Die Bahn setzt vor allem darauf, Probleme frühzeitig zu erkennen. Als Teil der Klima-Resilienz-Strategie des Konzerns sollen Sensoren künftig rund um die Uhr die Temperaturen der Anlagen und die Umgebungsbedingungen analysieren. Mögliche Störungen durch Klimaschäden sollen so früh erkannt und rechtzeitig behoben werden. Die Schienen analog zum helleren Straßenbelag weiß anzustreichen, wie es in mehreren Ländern erprobt wird, hält Freudenstein dagegen für keine echte Alternative – denn der Anstrich sei nur etwa ein halbes Jahr wirksam.

Doch die steigende Zahl an Hitzewellen ist nur ein Problem, mit dem die Infrastruktur klarkommen muss. Aufgrund des Klimawandels nehmen die Wetterextreme insgesamt zu – etwa lokal konzentrierte Unwetter mit orkanartigen Winden und Starkregen. Hier hat die Infrastruktur der Bahn einen klaren Vorteil: »Stärkere Winde und mehr Niederschlag sind auf der Schiene kein Problem«, erklärt Freudenstein von der Technischen Universität München. Trotzdem führen Unwetter immer wieder zu Ausfällen durch umgestürzte Bäume und herunterfallende Äste. Die Bahn gelobt Besserung und will Bäume entlang der Trassen in Zukunft besser kontrollieren – räumt jedoch ein, dass es mit Blick auf den Klimawandel auch in Zukunft Wetterextreme geben werde, bei denen die Bahn trotz aller Vorbereitungen »nicht völlig außen vor ist«.

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Auf der Straße reagiert man laut BASt-Mann Zander auf die Herausforderungen in dieser Hinsicht bereits. Rohre und Regenrückhaltebecken werden laut BASt bereits größer ausgelegt, zusätzlich kartografiert man derzeit, wo sich das Wasser sammelt, um solche Abschnitte eventuell zu erhöhen. Außerdem messe man per Laserscan, »wo kritisch hohe Bäume stehen, die dann gekürzt werden«, so Zander.

»Der Klimawandel wird auf Straße und Schiene Kosten verursachen«, so Freudenstein, das Problem sei mittlerweile aber auf der Agenda. Und die Infrastruktur in Deutschland sei sehr gut, so der Ingenieur, »auch wenn gern gemeckert wird«. Man dürfe den Klimawandel auf keinen Fall kleinreden, beim Fitmachen der Infrastruktur sei man aber auf einem guten Weg. Diese Einschätzung teilt auch BASt-Experte Ulf Zander. »Wir betreiben umfangreiche Vorsorge«, so Zander. Auch bei künftigen Hitzewellen kann man offenbar einen kühlen Kopf bewahren. Der Asphalt, so Zander, »wird sich nicht sprunghaft verflüssigen«.

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