Schwammintelligenz in den Städten

Wie Technologien beim Umbau für die Umwelt helfen

„Nach uns die Sintflut“ ist keine gute Taktik, wenn Überflutungen, Dürren und Brände immer näher rücken. Institute, Verbände und Technologie-Entwickler wollen deshalb dazu beitragen, mithilfe von smarter Stadtplanung und Gebäudesanierung das Klima zu schützen. Hier ein Überblick.

Von Annegret Handel-Kempf

Verlässliche Projektionen, robuste Modellberechnungen und Beobachtungen aus verlässlichen Quellen, wie dem HYRAS-Datensatz des Deutschen Wetterdienstes, sind wichtig, um sich zu orientieren. Die Ausgangsfrage lautet: „Was passiert, wenn…?“ Starkregentage, Hitzetage, Windgeschwindigkeiten und Temperatur gehören zu den siebzehn Kenngrößen, an denen sich die Forschenden des Climate Service Center Germany (GERICS), einer Einrichtung des Helmholtz-Zentrums Hereon, orientieren. Sie haben nach einjähriger Datenauslese hierzu „Klimaausblicke“ für 401 Regionen und Landkreise entwickelt. Politiker, Verwaltungen und Privatleute sollen so mit klareren Aussichten, über Veränderungen in der Energieversorgung oder in der Infrastruktur entscheiden. Denn die Klimaausblicke stellen verschiedene Welten vor, die Menschen in ihrem aktuellen Handeln beeinflussen sollten: Fast ortsgenau jeweils ein Szenario mit viel Klimaschutz, ein Szenario mit mäßigem Klimaschutz und ein Szenario ohne wirksamen Klimaschutz.

Smarte Technologie hilft dabei, relativ verlässliche Prognosen zu erstellen. Für die Datenanalyseverfahren der aktuellen Berichte wurde im GERICS eine Auswerte-Software namens CLIMDEX neu entwickelt. Die Ergebnisse sind fein akzentuiert und deutlich: Wenn weiter so viele Emissionen ausgestoßen werden, wäre beispielsweise in den Gebirgsregionen der Alpen oder des Schwarzwalds besonders starke Erwärmung zu erwarten. „Es gibt nach unseren Untersuchungen nicht einen einzigen Landkreis, bei dem alles beim Alten bliebe, falls sich die Emissionen weiterhin auf gleichem Level bewegen oder sogar noch steigen würden. Die Frage ist: Was können wir durch wirksamen Klimaschutz vermeiden, und auf welche Veränderungen müssen wir uns auf alle Fälle vorbereiten?“, sagt Autorin Diana Rechid.

Verwaltungen, Politik, Unternehmen oder Eigenheimplaner finden auf einer Landkarte die sie betreffende Region, und können so mit einem Klick einen individuellen Klimaausblick herunterladen (https://www.gerics.de/products_and_publications/fact_sheets/landkreise/index.php.de).

Saugstarke Städte

Was ist zu tun? Sogenannte „Sponge Cities“, die Versiegelungen der Böden und somit Niederschlagsstauungen entgegenwirken, gehören zu Maßnahmen, die Stadtplaner und Bewohner beeinflussen können. Ebenso vertikale Gärten an den Häuserfassaden, die CO2 aufnehmen und kühlen, Recycling- und Biobaumaterialien, die möglichst klimaneutral zu verwenden sind oder intelligente Gebäudetechnik.

Hamburg und Berlin orientieren sich schon länger an wassersensibler Gestaltung der Kommunen. In Mexiko ist eine Stadt geplant, die große Wassermengen wie ein Schwamm aufsaugen soll. In Bayern ist beispielsweise die Stadt Pfaffenhofen an der Ilm engagiert darin, etwa städtische Grün- und Erholungsflächen so anzulegen, dass sie Hochwasser abmildern können.

Bau- und Planungsverbände in Bayern hatten bereits 2019 eine Kooperation vereinbart, aus der ein Leitfaden für Kommunen zur wassersensiblen Siedlungsentwicklung entstand, der im Januar dieses Jahres vorgestellt wurde. Die Beteiligten sprachen bei dessen Präsentation von Städten, die im Sommer kühl bleiben und im Winter Wärme speichern können, von grüner und blauer Infrastruktur mit Gewässern und Grünstreifen. Professor Dr. Wolfgang Günthert, Vorsitzender des DWA-Landesverbandes Bayern in der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V., äußerte: „Alle wasserwirtschaftlichen Maßnahmen zur Anpassung an die Klimafolgen müssen zielführend und rechtssicher sein. Ich empfehle daher die Anwendung der technischen Regeln der DWA für Planung, Bau und Betrieb der wasserwirtschaftlichen Infrastruktur, um Schäden so weit wie möglich zu vermeiden.“

Zum internationalen Tag des Ingenieurwesens für nachhaltige Entwicklung, dem „World Engineering Day“ der UNESCO, zeigte die Bayerische Ingenieurekammer-Bau zwei Monate später technische Möglichkeiten auf. „17 Ziele für eine nachhaltige Entwicklung der Welt hat die UN in ihrer „Globalen Agenda 2030“ definiert. Mindestens acht davon betreffen unmittelbar die Aufgaben der am Bau tätigen Ingenieure“, betonte Professor Dr. Norbert Gebbeken, Präsident der Bayerischen Ingenieurekammer-Bau. Deshalb forderte er unter anderem, Städte nach dem Prinzip der „Schwammstadt“ zu errichten. Der Klimawandel führe verstärkt zu Starkregen und Hochwasser. „Städte, die so gebaut sind, dass sie Wasser aufnehmen und speichern können, sind deutlich besser gegen Schäden durch Wetterkapriolen geschützt. In Trockenperioden steht das gespeicherte Wasser den Pflanzen und Tieren zur Verfügung“, sagt Gebbeken. Dächer und Fassaden dürften nicht ungenutzt bleiben. Durch die Begrünung von Dächern oder der Installation von Photovoltaikanlagen entstehe ein wertvoller Beitrag zum Klimaschutz. Begrünte Fassaden trügen ebenfalls zu einem gesünderen Stadtklima bei und verhinderten das Aufheizen der Städte in den heißen Sommermonaten. Zudem plädiert Gebbeken dafür, Flächen zu entsiegeln und in (als Überflutungsflächen nutzbare, Anmerkung der Redaktion) Retentions- und Grünflächen umzuwandeln: „Wer Büsche und Bäume pflanzt, sollte finanziell bessergestellt werden als diejenigen, die ihr Grundstück großflächig versiegeln und Steingärten anlegen.“ Die Sanierung von Bestandsgebäuden sei in sehr vielen Fällen möglich und deutlich ressourcenschonender als Abriss und Neubau. Auch fordert der Kammer-Präsident, beim Abriss von Gebäuden die Baustoffe konsequent zu recyclen und wiederzuverwenden. Der Einsatz von nachwachsenden Naturbaustoffen, wie Holz, Lehm oder Stroh, müsse verstärkt geprüft werden. Praktische Ansätze für mehr Nachhaltigkeit im Bauwesen finden sich unter www.bayika.de/de/klimaschutz.

Revitalisierte Bürobauten

Vor einem Jahr trat das Gebäudeenergiegesetz mit dem Ziel in Kraft, bauenergetische Maßnahmen zu bündeln und die CO2-Emissionen von Gebäuden bis 2030 auf 70 Millionen Tonnen zu reduzieren.  Bei Neubauten ist häufig Beton, dessen Herstellung viel Energie verbraucht und Emissionen verursacht, ein Problem.

Den vor knapp 40 Jahren verwendeten Rohbeton zu erhalten, zu entkernen und neu zu gestalten, ist deshalb das Ziel bei der Revitalisierung des Bürokomplexes „Kustermannpark“ in München. Dabei geht es um insgesamt 40.000 Quadratmeter Flächen für Büros. „Alleine im Rohbau stecken 80 Prozent des CO2-Äquivalents“, so Timo Brehme, geschäftsführender Gesellschafter des Beratungs- und Architekturunternehmens CSMM. „Das zeigt, wie wertvoll und bedeutsam der Beton für die Ökobilanz ist. Es geht nicht nur darum, Dämmung und Heizung auf den neuesten Stand zu bringen. Ganzheitlich gedacht, ist eine Sanierung sogar klimafreundlicher, als es die vorgeschriebenen Energiestandards beim Neubau derzeit sind.“ Für den bereits fertiggestellten und im Oktober an das Personal- und Organisationsreferat der Stadt übergebenen Abschnitt an der Rosenheimer Straße hat CSMM elf Stockwerke und zwei Untergeschosse entkernt und saniert. Teile der Fassade und die Büroflächen wurden zusätzlich ausgebaut.

Standardisierte Sanierungen und dekarbonisierte Wärmeversorgung

Die Deutsche Energie-Agentur (dena), ein bundeseigenes Unternehmen, das Dienstleistungen erbringen soll, um die energie- und klimapolitischen Ziele der Bundesregierung zu Energiewende und Klimaschutz auszugestalten und umzusetzen, veröffentlichte im Oktober den Abschlussbericht der dena-Leitstudie „Aufbruch Klimaneutralität“. Beteiligt seien mindestens zehn wissenschaftliche Institute mit ihrer Expertise sowie mehr als 70 Unternehmen mit ihren Branchenerfahrungen und Markteinschätzungen. Ebenso ein 45-köpfiger Beirat „mit hochrangigen Expertinnen und Experten aus Wissenschaft, Politik und Gesellschaft“, verlautbarte die dena zur Veröffentlichung der aus dem Internet herunterladbaren Leitstudie: https://www.dena.de/fileadmin/dena/Publikationen/PDFs/2021/Abschlussbericht_dena-Leitstudie_Aufbruch_Klimaneutralitaet.pdf.

Die Beteiligten hätten gemeinsam untersucht, welche Technologiepfade aus heutiger Perspektive realistisch seien und welche Rahmenbedingungen es brauche, um diese bis 2045 in einem integrierten, klimaneutralen Energiesystem in Deutschland zu realisieren. Dabei seien konkrete Lösungssätze und CO2-Reduktionspfade für einzelne Sektoren (Bau, Verkehr, Industrie, Energieerzeugung sowie zu „Landnutzung, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft“, LULUCF), analysiert und identifiziert worden.

„Im Gebäudebereich haben wir sehr gute Erfahrungen mit Veränderungen gemacht“, sagte Andreas Kuhlmann, Vorsitzender der Geschäftsführung der dena, bei der Vorstellung der Studie in der Bundespressekonferenz – einerseits. Andererseits gab der dena-Chef zu bedenken, dass der Gebäudesektor „mindestens genauso schwierig“ umzuwandeln sei „wie die Industrie“.

Technologiepfade, die der neuen dena-Leitstudie „Aufbruch Klimaneutralität“ zufolge aus heutiger Perspektive realistisch sein sollen, sowie zugehörige Rahmenbedingungen, lesen sich folgendermaßen:

  • Im Gebäudebereich müssen die CO2-Emissionen allein bis 2030 um 44 Prozent sinken (von rund 120 auf rund 67 Mio. Tonnen in Kohlendioxid-Äquivalenten CO2ä).
  • Der Großteil der Minderungen (46,5 Mio. t CO2ä) entfällt auf Maßnahmen an der Gebäudehülle und technische Anlagen.
  • Der Einsatz von Wärmepumpen, der Ausbau der Anschlüsse an Wärmenetze muss massiv vorangetrieben werden. Im Szenario KN100 werden für das Jahr 2030 bereits 4,1 Millionen Gebäude mit Wärmepumpen versorgt, im Jahr 2045 sieht die Studie neun Millionen Wärmepumpen.
  • 2030 werden 1,3 Millionen weitere Wohnungen (gegenüber 2019) durch Wärmenetze versorgt werden, 2045 sind es dann 2,7 Millionen.
  • Auch der Einsatz von klimaneutralen Brennstoffen müsse sich bereits bis 2030 mehr als verdreifachen, von heute neun auf dann 32 Terawattstunden (TWh). Bis 2045 erfolgt eine weitere Vervierfachung auf 120 TWh.
  • Aufgrund der Vielschichtigkeit des Gebäudesektors mit seinen sehr spezifischen Herausforderungen sei aus heutiger Perspektive ein klimaneutraler Gebäudebestand ohne Wasserstoff und klimaneutrale Gase nicht denkbar. Eine besondere Herausforderung sei der dafür erforderliche Umbau der Infrastruktur.

„Um Klimaneutralität im Gebäudebestand zu erreichen, braucht es tiefgreifende Veränderungen mit hoher Geschwindigkeit. Gebäude mit dem schlechtesten Standard müssen zuerst angepackt, Sanierungsverfahren standardisiert, massiv intensiviert und die Wärmeversorgung schnell dekarbonisiert werden“, so Kuhlmann.

Foto-Copyright: Annegret Handel-Kempf