Potenziale von Wasserquellen für Anpassung an den Klimawandel

Städtisches Grün unter Druck

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1 Realisierung einer Grauwasseraufbereitung und Nutzung des Betriebswassers in einem Mehrfamilienhauskomplex namens Klosterenga in Oslo, Norwegen. Foto: Lukas Ulrich

Städtisches Grün wird als eine wichtige Säule in der Anpassung an den Klimawandel gesehen (BMUB 2017, BMVR/BBSR 2009). Grund hierfür sind seine vielfach positiven Wirkungen. Neben den Hochwasser und Starkregen eindämmenden Retentionswirkungen von Grünflächen, die seit längerem die Fachdebatte beschäftigen, sind das zum einen die physikalischen Effekte wie Kühlung beziehungsweise geringere Erhitzung durch Verdunstungsleistungen und geringere Wärmespeicherung als Mauerwerk. Auch die Filterwirkung von Luftschadstoffen und damit die Verbesserung der Luftqualität ist ein wichtiger Aspekt. Zum anderen kommen hier die physischen und ästhetischen Wirkungen zusammen - jeder hat schon einmal an einem heißen Tag die Aufenthaltsqualität im Schatten eines Baumes genossen. Dazu zählen aber auch die mit städtischem Grün einhergehende emotionale - häufig positiv besetzte - Identifikation (z. B. "mein Baum, unter dem ich immer sitze") und die Erlebbarkeit von Stadtnatur können die physische Wirkung in der subjektiven Wahrnehmung steigern.

Anpassung an den Klimawandel bedeutet in diesem Zusammenhang: das städtische Grün erhalten, es ansprechend und zugänglich zu gestalten, und es auszuweiten. Erhalten heißt, es gut durch Trocken- und Hitzeperioden zu bringen. So dass es einerseits seine klimawirksame Wirkung insbesondere in diesen Zeiten erhält und andererseits durch solche Episoden keinen dauerhaften Schaden davonträgt, was seine Wirkung im Nachgang beeinträchtigt. Dies erfordert häufig einen erhöhten Pflegeaufwand insbesondere in anhaltenden Hitze-/Trockenperioden, wie etwa die Bewässerung von Stadtbäumen. Dies sind Maßnahmen, die sehr arbeits- und kostenintensiv sind. Werden sie jedoch nicht unternommen, können Neupflanzungen in erhöhtem Ausmaß nötig werden, die teuer sind. Gleichzeitig besteht der Wunsch beziehungsweise Anpassungsbedarf, das Stadtgrün auszuweiten. Dies geschieht häufig vor dem Hintergrund, dass aktuell schlecht durchgrünte und stark von Hitze betroffene Stadtteile dadurch für den Klimawandel gerüstet werden. Neben allen anderen Problemen und Herausforderungen wie etwa Flächenkonflikte und -verfügbarkeit, die das mit sich bringt, stellt sich auch hier die Frage der Wasserversorgung dieser Grünflächen in Trocken- und Hitzeperioden.

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2 Wasserspielplatz im Frankfurter Palmengarten, ein beliebter Aufenthaltsort von Familien an heißen Sommertagen. Foto: Martina Winker, ISOE
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3 Vertrockneter Rasen einer intensiven Dachbegrünung während einer längeren Hitzeperiode. Foto: Martina Winker, ISOE

Diese dient auch dazu, die Resilienz des Stadtgrüns zu erhalten. Kurz gesagt: klimawirksames Grün braucht Wasser, sonst wird seine Wirkung im wichtigsten Zeitraum beeinträchtigt oder fällt sogar ganz aus. Hinzu kommt die Gefahr einer mittel- bis langfristigen Schädigung, die gegebenenfalls irreversibel ist. Zusätzlich kann die Pflanzenauswahl angepasst werden, um Schwankungen besser tolerieren zu können. Alternativ muss das Stadtgrün so angepasst werden, dass die genutzten Pflanzen wie etwa Sukkulenten, mit diesen Extrembedingungen umgehen können und trotzdem ihre Ökosystemleistungen aufrechterhalten. Jedoch sind auch dann gegebenenfalls nicht mehr alle gewünschten Wirkungen zu erreichen.

Nutzungskonflikt Wasser

Deutschland gilt mit Jahresniederschlägen von durchschnittlich 105 Liter pro Quadratmeter als ein wasserreiches Land (statista 2019). Daher stellte eine ausreichende beziehungsweise episodische Bewässerung von städtischem Grün bisher kein Problem dar. Sofern das Grün mit aufwändig aufbereitetem Trinkwasser bewässert wurde, wurde in den zuständigen Verwaltungen vor allem wahrgenommen, dass dies in Jahren mit heißen und langen Sommern durchaus kostenintensiv werden kann (mündliche Information aus der Diskussion bei der Vorstellung von Ergebnissen aus dem Projekt netWORKS 3 gegenüber Akteuren der Stadt Frankfurt am Main). Vor diesem Hintergrund wurde nach Alternativen geschaut, wie etwa die Verfügbarkeit von Wasser aus lokalen Brunnen, Regenwasserzisternen oder auch Betriebswasser soweit zweite Leitungsnetze vorhanden sind.

Nun zeigt sich jedoch, dass sich durch den Klimawandel die Situation verändert. Dies haben der vergangene Sommer und das damit verknüpfte Bild der Flussläufe mit historisch niedrigen Wasserständen, die sogar zur nahezu kompletten Einstellung des Schifffahrtverkehrs führten, deutlich gezeigt. Gleichzeitig steigt der Wasserbedarf in Zeiten großen Hitze- und anhaltenden Trockenperioden auch in anderen Bereichen: Menschen duschen häufiger, Planschbecken, Swimmingpools und Schwimmbäder werden verstärkt betrieben, die diversen Kühlungen benötigen größere Wassermengen. Das heißt, der Wasserbedarf ist insbesondere bei Hitzeereignissen höher als normal.

Nun steigt er nochmals durch den zusätzlichen Bedarf für den Erhalt des Grüns und seiner klimawirksamen Wirkung. Damit steigt der Druck auf die Trinkwasserressourcen und es kann zu Nutzungskonflikten kommen. Auch dies hat der vergangene Sommer eindrücklich demonstriert. So haben etwa einige Städte am Taunusrand in Hessen aufgrund von Wasserknappheit ihre Wasserbedarfe priorisiert und das private Bewässern von Gärten und Grün wurde untersagt (FNP 2018b). Hessenwasser, der Wasserversorger des Rhein-Main-Gebiets sucht nach neuen Ressourcen oder Alternativen (Hessenwasser 09.08.2018, FNP 2018a). Auch die Talsperren in Harz und Erzgebirge kamen an ihre Grenzen. Daher planen zum Beispiel die Harzwasserwerke, die Stauseekapazität im Harz zu erhöhen (gwf aktuell 13.11.2018).

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4 Abwassertrennung in Gebäuden in Schwarzwasser (Abwasser aus der Toilette) und leichtverschmutztes Grauwasser (Abwasser aus Dusche, Handwaschbecken, Waschmaschinen) ist eine Möglichkeit für alternative Wasserressourcen. Grauwasser lässt sich relativ einfach aufbereiten und als Betriebswasser etwa für Bewässerungszwecke einsetzen. Foto: Martina Winker, ISOE
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5 Ein Wohngebäude in Berlin, in welchem die Trennung in unterschiedliche Abwasserströme zur Betriebswassergewinnung praktiziert wird. Foto: Tomas Hefter, ISOE
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6 Abholung von Bewässerungswasser auf Schwarzwasserbasis durch Tanklastwagen in Qingdao, China. Foto: Martina Winker, ISOE

Lösungsmöglichkeiten und Beispiele

Da davon auszugehen ist, dass diese Wetterextreme eher zunehmen, bedarf es anderer Ansätze als der Nutzung von Trinkwasser, um die Versorgung von Stadtgrün mit Wasser sicherzustellen. Hier braucht es eine Vielzahl von Maßnahmen, die ineinandergreifen, um dem Erhalt und benötigten Ausbau von Grün und seinen Bedürfnissen gerecht zu werden. Daran wird aktuell intensiv geforscht (siehe z. B. Winker et al. 2019, Walker et al. 2016 sowie u. a. die Forschungsprojekte netWORKS 4 und INTERESS-I) und neue Möglichkeiten umgesetzt. Diese Aktivitäten lassen sich in vier Bereiche einordnen:

  • Alternative Wasserquellen sind einzubinden und es ist aktiv mit ihnen zu planen.
  • Temporär unterschiedliche Wasserverfügbarkeiten sind zu beachten.
  • Neue Verknüpfungen von grüner und Wasserinfrastruktur sind technisch neu zu denken.
  • Die institutionelle Verknüpfung zwischen Stadtgrün und alternativen Wasserressourcen sind nicht systematisch vorhanden und müssen entwickelt werden.

Beispielsweise haben viele Kommunen bisher nicht gezielt nach anderen Wasserquellen geschaut. Dabei sind die möglichen Potenziale sehr groß, wie das Beispiel des Flughafens Frankfurt am Main verdeutlicht. Nicht nur über die Dachflächen, sondern auch über die Verkehrsflächen wird dort eine gewaltige Menge an Niederschlagswasser aufgefangen, bis zu 600.000 Kubikmeter pro Jahr. Insgesamt gibt es auf dem gesamten Flughafengelände 25 Regenrückhaltebecken. Aus einigen der Regenrückhaltebecken kann Niederschlagswasser ins Grundwasser versickert werden, aus den meisten wird es nach Aufbereitung in den Main gepumpt, Daneben dient aber Regenwasser auch als Betriebswasser. So wird es im Bereich des Terminal I zur Bewässerung der Grünflächen genutzt. Insgesamt konnte 2017 auf dem Flughafen für 23 Prozent der benötigten Wassermenge Betriebswasser aus Niederschlagswasser, aufbereitetem Flusswasser und Grundwasser verwendet werden (Vgl. Fraport 2018).

Zweitens gibt es temporär unterschiedliche Wasserverfügbarkeiten. So zeigt etwa die Arbeit von Warzcok (2019), dass das verfügbare Niederschlagswasser aus Regenwasserzisternen in Ein- und Zweifamilienhäusern ausreicht, wenn es ausschließlich für die Bewässerung genutzt wird für Trockenperioden von 21 Tagen. Will man jedoch durchgängig über das ganze Jahr eine möglichst hohe Nutzungseffizienz des Zisternenwassers erreichen und setzt es daher parallel zur Toilettenspülung und zum Beispiel für die Waschmaschine ein, reicht es nicht aus und es empfiehlt sich, Grauwasser als zweite und konstant verfügbare Wasserressource mitzudenken (siehe auch Winker et al. 2019).

Drittens braucht es die entsprechenden technischen Verknüpfungen. Bereits seit mehr als 20 Jahren sind in Frankfurt auf der linken Mainseite in einigen Stadtteilen Hydranten installiert, aus denen sich die kommunale Stadtreinigung und das Grünflächenmanagement aufbereitetes Flusswasser als Betriebswasser in Tanklastwagen zapfen kann, dass zur Grünpflege ebenso wie zur Straßenreinigung Verwendung findet. Auch im chinesischen Qingdao wird Betriebswasser soweit aufbereitet, dass es bedenkenlos für diese Zwecke eingesetzt werden kann (Winker et al. 2018).

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7 Überblicksplan des Landschaftsparks Duisburg-Nord, wo nach den Plänen von Peter Latz und Partner eine alte Industrielandschaft entlang des Flusses Emscher in Stadtgrün eingebettet wurde und der Fluss das Bewässerungswasser stellt. Foto: Ra\'ike, Wikimedia
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8 Windrad im Landschaftspark Duisburg-Nord das zwei Zwecke erfüllt: es belüftet das Wasser der Emscher mit Sauerstoff und transportiert das Flusswasser in die Bunkergärten zur Bewässerung. Foto: Oceancetaceen, Wikimedia
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9 Pflanzenkläranlage zur Grauwasseraufbereitung. Das Wasser wird danach in einen kleinen Bach eingeleitet. Eine Möglichkeit für Grün und hohe Verdunstungsraten in Zeiten von Hitze und Trockenheit. Foto: Claudia Wendland

Im Landschaftspark Duisburg-Nord, wo eine alte Industrielandschaft entlang des Flusses Emscher in Stadtgrün eingebettet wurde, wird der Fluss als Ressource für Bewässerungswasser verwendet. Aus den Erzbunkern der früheren Sinteranlage wurde dort ein Kette sogenannter Bunkergärten errichtet, mit einander kontrastierende "ungewöhnliche Gartenkabinette" (Weilacher 2008), die mit Spezialsägen aus dem massiven Beton geformt und üppig begrünt wurden. Daneben wurde ein auffälliges großes Windrad installiert, das zwei Zwecke erfüllt: Mit seiner Hilfe wird das Wasser der Emscher mit Sauerstoff belüftet. Andererseits wird das Flusswasser in die Bunkergärten transportiert, um dort die gepflanzte Pracht zu erhalten. Auch andernorts, wo wiederbelebte Flüsse und Stadtbäche kommunale Parks durchqueren, können diese zu deren Wasserversorgung herangezogen werden.

Ein schönes Beispiel ist auch die Realisierung der Grauwasseraufbereitung und Nutzung des Betriebswassers in einem Mehrfamilienhauskomplex namens Klosterenga in Oslo (Jenssen 2005). So wird das Grauwasser aus dem Gebäudekomplex in der Hofmitte aufbereitet und anschließend über einen kleinen Wasserlauf umgeben von einem Schilfgürtel und anderen wasserliebenden Pflanzen durch den Hof geführt. Zudem gibt es eine Handpumpe über die Betriebswassergefördert werden kann. Im Hof befindet sich auch ein kleiner Spielplatz und andere Aufenthaltsgelegenheiten wie Bänke. Dabei wurde darauf geachtet, dass die Kinder nicht in den Wasserlauf gelangen können.

Viertens erfordert die Wiederverwendung von Regen- und Grauwasser neue Formen der institutionellen Verknüpfung und Kooperation. Diese reichen von der Finanzierung und Errichtung entsprechender Infrastruktur über die Beachtung von Hygienemaßnahmen in der Wasserverwendung bis zur regelmäßigen Wartung.

So fordern die politischen Akteure der Stadt Frankfurt am Main etwa ab sofort ein zweites Leitungsnetz für alle Neubaugebiete (Deutschlandfunk 27.08.2018, Frankfurter Rundschau 28.08.2018, FAZ 30.08.2018). Entsprechende Vorschriften auf kommunaler Ebene sind beispielsweise in der Metropolregion Barcelona und in Kalifornien seit einigen Jahren etabliert. In San Cugat de Vallès (Barcelona) wird Grau-/Regenwasser in privaten Mehrfamilienhäusern auf Grundlage einer Verordnung zur Wiederverwendung von Duschwasser in der Toilettenspülung genutzt (Domènech/Vallès 2014). Zusätzlich wird in einigen Städten der Metropolregion geklärtes Abwasser hygienisiert und in vorhandenen älteren Leitungen heranführt, so dass es zur Parkbewässerung verwendet werden kann (Schramm/Zimmermann, 2018). In Santa Monica (Kalifornien) wird Niederschlagswasser in einer öffentlich begehbaren Anlage (Santa Monica Urban Runoff Recycling Facility) zur Verwendung für Bewässerung von Grünflächen, industrielle Zwecke und Toilettenspülung aufbereitet. Abnehmer sind öffentliche Einrichtungen ebenso wie private Unternehmen. Als erste Aufbereitungsanlage dieser Art in den USA stand die Einbindung der Öffentlichkeit im Vordergrund und ist sie in Zusammenarbeit mit Künstlern zu einem publikumswirksamen Ausflugsziel ausgestaltet worden (vgl. Philp et al. 2008). Auch hier steht die Maßnahme im Zusammenhang einer Verordnung zur Wiederverwendung bei Neubauten. Damit bekommen Bürger (insbesondere Hausbesitzer) eine aktive Rolle in der Bereitstellung von Wasser und -Infrastruktur (Cousins 2017, 2018).

Trotz dieser Maßnahmen gilt in Fachkreisen folgender Konsens: die Wirkung von kommunalem Grün ist in diesen Wetterextremen nicht ausreichend. Genauso wenig sind es die alternativen Wasserressourcen, die sich in kommunaler Hand befinden. Es braucht die Einbindung öffentlicher und privater Flächen und Wasserressourcen, um wirksame Änderungen zu erreichen und hierfür braucht es einen stadtgesellschaftlichen Diskurs und Ideen, wie relevante Akteure zur Problemlösung beitragen können.

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10 Wasserspiel im Hof des Mehrfamilienhauskomplexes Klosterenga in Oslo, das mit Betriebswasser gespeist wird. Foto: Lukas Ulrich

Ausblick und aktueller Forschungsbedarf: Fokus Stadtgesellschaft kommunale Prozesse

Die Frage, die sich hier stellt: Wie kann das geschehen? Was braucht es dafür? Diesen Fragen will das ISOE - Institut für sozial-ökologische Forschung im Rahmen des BMBF-geförderten Forschungsprojekts INTERESS-I nun nachgehen.

Bislang ist die oben geschilderte Problematik den wenigsten Bewohnern und Gebäudeeigentümern bewusst und auch kaum, wie sich urbane Grünstrukturen in Zukunft erhalten lassen. Deshalb ist es wichtig, dass beispielhaft die Anforderungen und Bedarfe der unterschiedlichen städtischen Akteure an urbanes Grün offengelegt werden. So ist zum Beispiel zu vermuten, dass Gebäudeeigentümer verstärkt wirtschaftliche Aspekte der Begrünung betrachten, während Anwohner städtisches Grün unter Aspekten von Aufenthaltsqualität und gegebenenfalls privatem Pflegeaufwand sehen. Die klimatische Funktion und die Anforderungen, die zum Funktionserhalt nötig sind, wie etwa eine ausreichende Wasserversorgung, sind kaum im Blick beziehungsweise werden als selbstverständlich hingenommen. Damit verbundene Nutzungskonflikte werden erst in Extremsituationen sichtbar, wenn etwa eine eingeschränkte Nutzung des Wassers für Grün seitens der Kommune ausgesprochen wird. In dem Projekt sollen daher Zukunftsbilder aus Bewohnersicht in Beispielgebieten in Frankfurt am Main und Stuttgart entwickelt und mit Gebäudeeigentümern abgeglichen werden: Welche Grünstrukturen und neue Formen von Stadtgrün sind möglich und gewünscht? Welche Wasserquellen können zur Bewässerung genutzt werden?

Daraus sollen gemeinsam mit den kommunalen Akteuren Argumente und Empfehlungen für die kommunale Planung zur Stärkung von grün-blauen Infrastrukturen entwickelt werden. Dabei steht die Frage im Mittelpunkt, wie die Potenziale durch die integrierte Planung von privaten und öffentlichen Flächen und Wasserressourcen konstruktiv eingebunden werden können. Dazu braucht es die Kooperation zwischen privaten Akteuren und kommunaler Planung. Das Projekt will hierfür Lösungsvorschläge erarbeiten.

Danksagung

Die Autoren bedanken sich beim Bundesministerium für Bildung und Forschung, welches die beiden zugrundeliegende Forschungsvorhaben "Reslient networks: Beiträge von städtischen Versorgungssystemen zur Klimagerechtigkeit - netWORKS 4" und "INTERESS-I: Integrierte Strategien zur Stärkung urbaner blau-grüner Infrastrukturen" unter den Förderkennzeichen 01UR1622A und 01LR1705C1 gefördert hat. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren.

Literatur

BMVBS/BBSR (Hg.) (2009): Klimawandelgerechte Stadtentwicklung - Planungspraxis. BBSR-Online-Publikation 25/2009, www.bbsr.bund.de/cln_032/nn_21890/BBSR/DE-/Veroeffentlichungen/BBSROnline/ 2009/ON252009.html (18.02.2016).

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) (2017): Weißbuch Stadtgrün, Grün in der Stadt - Für eine lebenswerte Zukunft, Brandenburgische Universitätsdruckerei und Verlagsgesellschaft Potsdam mbH, Deutschland. URL: www.bmi.bund.de/SharedDocs/downloads/DE/publikationen/themen/bauen/wohnen/weissbuch-stadtgruen.html (07.03.2019).

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Cousins, Joshua J. (2017): Structuring Hydrosocial Relations in Urban Water Governance. In: Annals of the American Association of Geographers 107 (5), S. 1144-1161. DOI: 10.1080/24694452.2017.1293501.

Domènech, Laia; Vallès, Maria (2014): Local regulations on alternative water sources. Greywater and rainwater use in the Metropolitan Region of Barcelona. In: INGEO 61 (61), S. 87-96. DOI: 10.14198/INGEO2014.61.06.

FNP (2018a): Kann Frankfurt mit diesem System Trinkwasser sparen? Frankfurter Neue Presse 27.04.2018.

FNP (2018b): Das Trinkwasser wird in vielen Kommunen knapp. Frankfurter Neue Presse 07.08.2018.

Fraport AG (2017): GRI-Bericht 2017. Frankfurt am Main 2018, S. 11.

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Jenssen, Petter D. (2005): Decentralised urban greywater treatment at Klosterenga Oslo. In: von Bohemen, H. (Ed.), Ecological Engineering - Bridging between Ecology and Civil Engineering. Æneas Technical Publishers, The Netherlands, pp. 84-86. www.susana.org/en/resources/library/details/248.

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Weilacher, Udo (2008): Syntax der Landschaft: Die Landschaftsarchitektur von Peter Latz und Partner. Basel, Boston, Berlin: Birkhäuser.

Winker, Martina; Dornseifer, Ruth; Schramm, Engelbert (2018): Integriert und semizentral hergestelltes Betriebs- und Bewässerungswasser für das Quartier. Wasser und Abfall 20 (11), 55-59.

Winker, Martina; Gehrmann, Simon; Schramm, Engelbert; Zimmermann, Martin; Rudolf-Cleff, Annette (2019): Greening and cooling the city with the use of local wastewater streams. In: Sharma, Ashok; Gardner, Ted; Begbie, Don (Eds.), Approaches to water sensitive urban design, Elsevier Inc., Chapter No. 21, pp. 431-454.

Dr. Jutta Deffner
Autorin

Forschungsschwerpunktleiterin Mobilität und Urbane Räume am Institut für sozial-ökologische Forschung (ISOE)

Dr. Fanny Frick-Trzebitzky
Autorin

Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für sozial-ökologische Forschung (ISOE)

Dr. Engelbert Schramm
Autor

Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für sozial-ökologische Forschung (ISOE)

Dr.-Ing. Martina Winker
Autorin

Mitglied der Institutsleitung

ISOE – Institut für sozial-ökologische Forschung

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