Kategorie Innovation & Technologie - 31. Juli 2020

Summer in the City: Strategien für kühle Städte

Der Hochsommer hat an Fahrt aufgenommen. Nach einer fast ungewohnt wechselhaften, nach Ansicht von Meteorologen aber sehr normalen Sommerperiode, gibt es nun wieder viele auch aufeinanderfolgende Tage jenseits der 30° Celsius, sogenannte Tropennächte mit Temperaturen über 20° inklusive. In einer zweiteiligen Serie wollen wir auch heuer versuchen, den Folgen und dem Umgang mit der Hitze – zum einen in der Stadt, zum anderen auf dem Land – nachzugehen.

Dass dieses Jahrzehnt (wozu 2020 ebenfalls noch zählt) wohl als das heißeste seit Beginn der Wetteraufzeichnungen zu bewerten ist, wurde bereits im vergangenen Jahr in einem UN Bericht der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) prognostiziert.

Als Hippo lässt es sich in Wien auch im Sommer gut aushalten. Wie aber können die anderen Stadtbewohner effizient vor Hitze geschützt werden? © Tiergarten Schönbrunn/Daniel Zupanc

„Unter den zehn heißesten Sommern der 253-jährigen Messgeschichte liegen neun Sommer aus der jüngeren Vergangenheit“, konstatierte entsprechend auch ZAMG-Klimatologe Alexander Orlik. Die fünf heißesten Sommer der Messgeschichte gab es alle in den 2000er-Jahren (2003, 2019, 2015, 2017, 2018). Von den 20 wärmsten Sommern liegen zwölf im 21. Jahrhundert.

Heiße Sommer sind freilich für manche auch ein Grund zur Freude, können sie zumindest wetterbedingt die Sommer ihres Lebens genießen. Viele andere wiederum leiden stark unter Hitze und Trockenheit, ganz besonders gilt dies in der Stadt – mit durchaus ernsten Konsequenzen für den menschlichen Organismus. Inzwischen ist aber auch hier ein Bewusstseinswandel für dieses Thema zu erkennen. Für viele Menschen war der Klimawandel bisher nur eine abstrakte Theorie, doch nun ist er durch Extremwetter und dessen Auswirkungen ganz konkret erlebbar. Klar ist, dass Österreich durch seine besondere Lage von den Folgen des Klimawandels verhältnismäßig stark betroffen ist. Extremer werdende Hitzewellen sind aktuellen Klimamodellen zufolge in immer kürzerer Abfolge sehr wahrscheinlich. Wie also können sich zum einen Städte und zum Anderen ländliche Gebiete an diesen Aspekt des Klimawandels anpassen?

Wie ist es möglich, Städtebau und Infrastruktur an solche neuen Bedingungen zu adaptieren und gibt es bereits Konzepte, um auf das veränderte Stadtklima und sogenannte Hitzeinseln nachhaltig reagieren zu können?

Problemzone Stadt

Besonders starke Auswirkungen haben Hitzewellen in der Stadt. Und dort wird es sehr wahrscheinlich in den Sommermonaten im Mittel immer heißer. Laut einer Studie, die 2019 im Journal Urban Climate erschien, wird gerade Wien zum Jahrhundertende eine der am stärksten von Hitzewellen betroffenen europäischen Hauptstädte sein. Die Begründung ist vielschichtig.

Klimawandel und Mikroklima in den Ballungsräumen stehen in engem Zusammenhang. Städte haben einen großen Energie- und Ressourcenverbrauch und verursachen hohe CO2– Emissionen. Gleichzeitig zählen sie zu den kritischen Bereichen, in denen die Auswirkungen des Klimawandels besonders deutlich spürbar sind. Neben Luftverschmutzung, Staub- und Lärmbelastung wirken sich extreme Wetterereignisse, die als Folgen des Klimawandels vermehrt auftreten, negativ auf Gesundheit und Lebensqualität der Bewohnerinnen und Bewohner aus.

Eine Hitzelandkarte der © Stadt Wien: Hitzeregionen sind orange-rot eingefärbt.

Dazu kommt, dass Materialien in der Stadt die Wärme lange speichern, die Stadt viel langsamer abkühlen lassen. Besonders dunkle Flächen absorbieren Wärme. Durch die dichte Bebauung gibt es weniger Verdunstungskälte, die etwa durch Bäume und Pflanzen entsteht. Besonders eklatant zeigt sich das Problem der Hitze in der Stadt des nächtens. So ist es in einer Sommernacht um vier bis fünf Grad wärmer als im Umland. Verschärfte Bedingungen, denen man entgegenwirken muss, um auf lange Sicht lebenswerte Bedingungen in der Stadt gewährleisten zu können.

Klimaerwärmung und zunehmende Verbauung befeuern geradezu das aufgeheizte Klima in den Städten. Ein Umstand, der Österreich immer mehr zu schaffen macht, weist es im europäischen Vergleich doch einen Spitzenwert im Bodenverbrauch aus. Im Jahr 2019 hat das Umweltbundesamt für Österreich einen Flächenbedarf von 44 km² ermittelt. Um diesem Trend entgegenzuwirken, wurde im aktuellen Regierungsprogramm als Ziel festgelegt, den Flächenverbrauch bis ins Jahr 2030 auf neun km² zu senken. Hinzu kommen extreme Wetterereignisse, die in Städten besonders große Auswirkungen haben, da zum einen sehr viele Menschen und zum anderen eine komplexe Infrastruktur betroffen sind. Können wir mit gezielten Maßnahmen, wie Begrünung, reflektierende Dachfarben, geeigneter Art der Bebauung und Wasserflächen der extremen Hitzebelastung in den Städten künftig etwas Abhilfe verschaffen?

Das Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK) unterstützt und fördert im Rahmen seines Forschungs- und Technologieprogramm Stadt der Zukunft die Entwicklung von Technologien und Innovationen, die sich mit Lösungen zu explizit städtischen Problemen wie auch der Klimawandelanpassung beschäftigen. Häuser zur Sonnenreflexion in charmant strahlendes Weiß zu hüllen, wie es in südlicheren Gefilden üblich ist, kann dabei nicht der letzten Weisheit Schluss sein – besonders nicht in zunehmend versiegelten Stadtflächen. Dass auch Klimaanlagen die Hitze nicht nachhaltig bezwingen, sie stattdessen hinaus auf ohnehin heiße Straßen blasen, und sie bei tausendfacher Anwendung in dichtbesiedelten Städten vielmehr erst zur Bildung von urbanen Hitzeinseln beitragen, dürfte ebenfalls keine Neuigkeit mehr sein.

Seit 2016 gibt es einen eigenen Programmschwerpunkt zu Innovationen in der grünen Stadt, ergo zur Stadtbegrünung, um über dieses Innovationsfeld zur Anpassungsfähigkeit von Stäädten an den Klimawandel beizutragen. Grüne Infrastruktur sorgt für Kühlung in sommerlichen Hitzeperioden und erhöht gleichzeitig die lokale Biodiversität sowie die Aufenthalts- und Lebensqualität in urbanen Gebieten. Dach-, Fassaden- und Innenraumbegrünungen müssen demnach in der lebenswerten Stadt der Zukunft allgegenwärtig sein – auch um dadurch die Klimaneutralität zu begünstigen.

Neben vielfältigen ökologischen Wirkungen wie Vor-Ort-Regenwasserrückhalt bei Starkregenereignissen, Energieeinsparung durch Kühlung im Sommer und Dämmwirkung im Winter sowie einer Verbesserung des Mikroklimas, bieten Bauwerksbegrünungen auch nachhaltige wirtschaftliche Perspektiven für die regionale Wertschöpfungskette.

Seit 2013 konnten im Rahmen des Forschungsprogramms Stadt der Zukunft über 180 Forschungsprojekte im Ausmaß von rund 50 Millionen Euro in jährlichen Ausschreibungen zu unterschiedlichsten Energiefragestellungen in der Stadt unterstützt werden.

Um der wachsenden Bedeutung von Bauwerksbegrünung in Österreich Rechnung zu tragen, wurde vom BMK der „Austrian Green Market Report“ in Auftrag gegeben. Entstanden ist ein umfassender Bericht, der die aktuellen Trends und Wachstumschancen der heimischen Bauwerksbegrünung veranschaulicht. Darin wird einmal mehr das große Potential von innovativer Stadtbegrünung deutlich: Begrünte Fassaden und Dächer kühlen im Sommer, senken Energiekosten, fördern die Artenvielfalt, verbessern Mikroklima, Luftqualität, Lebensqualität und stärken die Gesundheit. Ein nicht zu unterschätzender Nebeneffekt: Mehr als 8.000 direkte und weitere 25.000 indirekte neue und zukunftssichere Arbeitsplätze könnten in diesem Zusammenhang entstehen. Neben der Vereinigung aller gesundheits-, wirtschafts-, energie- und umweltpolitischen Ziele könnten sich gezielte Begrünungsmaßnahmen also auch als dauerhaft wirksamer Konjunkturmotor erweisen.

 

Allein in Wien könnten demnach 18 Millionen Quadratmeter Dachfläche mit geringem Aufwand begrünt werden und für mehr Grünraum, Wohlbefinden und Arbeitsplätze sorgen, gibt der Report Auskunft. “Um die verfügbaren Potenziale und die Dynamik des EU Green Deals in Österreich als Konjunkturmotor und für nachhaltige, grüne Stadtentwicklung zu nutzen, bedarf es einer koordinierten, branchenübergreifenden Herangehensweise zur Modernisierung des Gebäudebestands, die Gebäudebegrünung integrieren muss“, so die GRÜNSTATTGRAU Co-Geschäftsführerinnen Susanne Formanek und Vera Enzi.

GRÜNSTATTGRAU, ein vom BMK über die FFG gefördertes Innovationslabor mit dem Themenschwerpunkt „Innovationen für die grüne Stadt“, war bei der Erstellung des Reports hauptverantwortlich tätig und hat darin erstmalig die bisherige Entwicklung, den aktuellen Status und die Zukunftsaussichten der Bauwerksbegrünung in Österreich erfasst. Zur Ermittlung von Marktdaten wurden umfangreiche Online Befragungen bei österreichischen Gemeinden mit mehr als 10.000 Einwohnern und bei Vertretern der gesamten grünen Wertschöpfungskette durchgeführt. Von den 86 angefragten Städten haben Vertreter aus 55 Gemeinden verwertbare Antworten geliefert. Zudem wurde das Feedback von 139 Unternehmen, die in Österreich in der Bauwerksbegrünung tätig sind, im Report berücksichtigt.

Formen von Fassadenbegrünungstechnologien © GRÜNSTATTGRAU

Das Begrünen von Bauwerken hat übrigens eine lange Tradition in verschiedenen Baukulturen weltweit. In modernen Gebäude- und Siedlungskonzepten nehmen Dach-, Fassaden- und Inenraumbegrünungen eine immer wichtiger werdende Rolle ein. Bekannte Beispiele für historische Dachbegrünungen reichen von nordeuropäischen Grasdächern bis zu überwachsenen Wein- und Bierkellern in Bayern und Österreich. Auch Fassadenbegrünungen dürften eine sehr lange Tradition als Wetterschutz haben – ob gewollt gepflanzt oder zufällig gewachsen, sei dahingestellt. In Mitteleuropa gibt es zumindest seit dem Mittelalter Erkenntnisse darüber, Fassadenbegrünung populär zu machen.

Im Laufe der Jahrhunderte wurden das wachsende Angebot geeigneter [Kletter]Pflanzen, teils durch Importe aus anderen Kontinenten, durch den Einfluss von Geistesströmungen wie der Romantik, den Wirkungen der modernen Landschafts- und Gartenarchitektur sowie neuerer Architekturbestrebungen von der Gartenstadtbewegung bis Hundertwasser, zu Faktoren, die nun auch wieder von der Stadtplanung aufgegriffen werden. So ist die Bauwerksbegrünung inzwischen ein anerkanntes Mittel nicht nur zur Aufwertung sowohl einzelner Gebäude als auch von Baugebieten, sondern gilt als wichtiger Baustein für das ökologische Bauen mit den oben genannten Verbesserungen für das Stadtklima.

Insbesondere für hoch versiegelte Arbeits- und Lebensräume und urbane Ballungsräume erfüllen die vielfältigen Bauwerksbegrünungstechnologien wichtige Funktionen für Städte und Gebäude im Zeichen der sich rasch vollziehenden Erderwärmung. Für spezifische Anforderungen an die Bauwerksbegrünung wurden im Laufe der Zeit vielfältige Lösungsansätze erforscht, entwickelt und zur Marktreife gebracht. Mittlerweile stehen für sämtliche Anwendungsbereiche qualitätsgesicherte Begrünungslösungen zur Verfügung.

Das Innovationslabor GRÜNSTATTGRAU ist in dieser Hinsicht quasi die Kompetenzstelle für Bauwerksbegrünung und hat in den letzten zwei Jahren unterschiedliche Infrastrukturen aufgebaut, um Wirtschaft, Wissenschaft, Bevölkerung und öffentlicher Hand den Zugang zu Fachwissen über Bauwerksbegrünung zu erleichtern. Mittlerweile ist das Netzwerk auf über 300 Partnerinnen und Partner in ganz Österreich angewachsen. Unternehmen, Einrichtungen, Forschungsinstitutionen sowie Privatpersonen finden in diesem Netzwerk eine Innovations- und Kooperationsplattform, um neue  Lösungen und Anwendungen zur Bauwerksbegrünung zu entwickeln, zu testen und umzusetzen. Neben einer nachhaltigen Marktentwicklung sichert GRÜNSTATTGRAU die Leistbarkeit von Technologien und deren breite Anwendbarkeit.  Der dabei verfolgte Grundsatz der Open Innovation ermöglicht allen beteiligten Parteien einen offenen und fairen Zugang zu den vorhandenen Innovationsressourcen und  -infrastrukturen sowie langfristige Qualitätssicherung.

GRÜNSTATTGRAU auf dem Marktplatz Innovation der IÖB-Servicestelle: Mit dem Qualifizierungsprogramm BAUWERKSBEGRÜNUNG gibt es ein modulares Ausbildungssystem für alle Personen, die eine qualitätsgeprüfte Kompetenzerweiterung im Bereich Bauwerksbegrünung (Dach-, Fassaden- und Innenraumbegrünung) absolvieren wollen Der IÖB Marktplatz Innovation ist virtuelles Schaufenster für verwaltungstaugliche Innovationen und Vertriebskanal zu öffentlichen Auftraggebern.

Wege zur kühlen Stadt

2018 bereits iniitiert, kommt über das Projekt 50 Grüne Häuser mit BeRTA ein eigens entwickeltes Grünfassaden-Modul zum Einsatz, welches für einfache Fassadenbegrünung sorgen soll. BeRTA steht dabei für Begrünung, Rankhilfe, Trog – All-in-One und hat es inzwischen zur Marktreife gebracht. Mittels Baukastensystemen, die jeweils aus einem Pflanzengefäß mit 300 Litern Fassungsvermögen, einer Rankhilfe (Stahlseile), dem benötigten Substrat und zwei Kletterpflanzen bestehen. Ein modularer Aufbau, bei dem die Komponenten aufeinander abgestimmt sind, angepasst und individuell erweitert werden können.

Entwickelt wurde BeRTA von einem Forschungsteam gemeinsam mit der Stadt Wien. Ein interdisziplinäres Team aus tatwort Nachhaltige Projekte GmbH, der Universität für Bodenkultur (BOKU) Wien, dem Institut für Ingenieurbiologie und Landschaftsbau (IBLB), der Umweltberatung, GRÜNSTATTGRAU Forschungs- und Innovations- GmbH, erprobt dieses Modul gemeinsam mit der Stadt Wien (MA22) weiterhin in einen Testbetrieb. Künftig können sich aber auch weitere Firmen aus der Begrünungsbranche – beispielsweise Planer, Garten- und Landschaftsbau-Betriebe, Lieferanten von Systemkomponenten – qualifizieren und Teil des BeRTA-Netzwerks werden.

 

Inkludiert in das All-in-One-Paket sind von der ersten Besprechung an Ort und Stelle über die Planung bis hin zur Montage sämtliche Arbeitsschritte des Vorhabens. Auch die Begleitung bei der behördlichen Genehmigung gehört dazu. Die Begrünungswilligen werden online durch den gesamten Prozess geführt. Gepflanzt werden Kletterpflanzen in Trögen. Die Bewässerung erfolgt je nach Wahl entweder automatisch oder manuell – sprich mit Gießkanne oder Schlauch.

Die Kosten für die Grünfassadenmodule variieren je nach Lage (straßenseitig oder nicht) und dem damit verbundenen Genehmigungsaufwand. Der Preis startet bei rund 7.300 Euro für zwei Module. Je mehr Module genommen werden, desto günstiger werden sie. Zur Veranschaulichung: Für die Begrünung einer kompletten Fassade eines „typischen“ Wiener Gebäudes werden zwischen fünf und acht Modulen benötigt. Das sich eine solche Bepflanzung auszahlt, wurde auch durch eine in der Urban-Heat-Island-Strategie der Stadt Wien veröffentlichten Studie festgestellt, wonach die gefühlte Temperatur bis zu 14 Grad kühler ist, wenn alle Straßenfassaden (ohne Innenhöfe) begrünt werden.

Wissensvermittlung im Dschungel-Container

Neben diesen praktischen Anbauhilfen zur Stadtbegrünung gibt es auch Aufklärung über Maßnahmen zur zukünftigen Stadtentwicklung. Wie sinnvolle Begrünung funktioniert, können Passanten so in einem Showcontainer namens MUGLI erkunden. Dieser gehört ebenfalls zum BMK Innovationslabor GRÜNSTATTGRAU und wird in einer Art Tournee an verschiedenen Orten österreichweit zu begehen sein. Das Showlabor verbindet Bürgerbeteiligung, Stadtentwicklung und Forschung mit Klimawandelanpassungsmaßnahmen.

 

Bis Ende September 2020 gastiert MUGLI in Wien Favoriten. Danach folgt ein Standortwechsel zur internationalen Bauausstellung 2022 (IBA_Wien) im Sophienspital. Das vom Innovationslabor Bauwerksbegrünung just im Rekordsommer 2018 präsentierte Projekt zeigt, welche Arten von Begrünung möglich sind, und sammelt umfangreiche Messdaten. MUGLI präsentiert sich so als Schauraum zur Wissensvermittlung und zeigt öffentlich zugänglich Technologien über Klimawandelanpassung mit Begrünungsmaßnahmen.

Grüne und resiliente Stadt

Welche Maßnahmen an welchen Orten notwendig sind und welche konkreten klimatischen Effekte diese haben, lässt sich nur mit (mikro-)klimatischen Simulationen nachweisen. Im Projekt Grüne und resiliente Stadt, das ebenfalls im Rahmen des BMK Programms Stadt der Zukunft gefördert wird und unter Leitung der Universität für Bodenkultur BOKU durchgeführt wird, werden verschiedene Klimasimulationsinstrumente kombiniert und für die Landschafts- und Stadtplanung nutzbar gemacht.

 

Ziel des Projekts ist ein Proof of Concept eines Regelkreises und Tool-Sets zur Steuerung, Optimierung und Evaluierung einer grünen und klimasensiblen Landschafts- und Stadt(teil)planung. Es besteht aus städtebaulichen und freiraumplanerischen Instrumenten sowie Klimasimulationen auf unterschiedlichen Maßstabsebenen. Im Rahmen des Projekts wird das erste mehrskalige Tool-Set für eine grüne und klimasensible Stadt(teil)planung entstehen.

Am Beispiel von zwei Wiener Stadtteilen – dem Stadterneuerungsgebiet Innerfavoriten/Kretaviertel im 10. Wiener Gemeindebezirk sowie dem Stadterweiterungsgebiet Aspern Seestadt – wird die Umsetzbarkeit und Wirksamkeit des Tool-Sets zur Entwicklung grüner und klimaresilienter Stadtteile in der Praxis geprüft.

In der Seestadt wurde der städtebauliche Wettbewerb Quartier Seeterrassen durch das Forschungsprojekt begleitet und der gemeinsame Einsatz der Instrumente erfolgreich getestet. Mit dem Grün- und Freiflächenfaktor wurde ein Zielwert vorgegeben, um einen ausreichenden Durchgrünungsgrad zu erhalten.

Drohnen zur Pflege

Bleibt nur noch die Frage der Pflege des kommenden Grüns an Fassaden und Dächern. Die Schwierigkeit hierbei: Trotz geringer Grundstücksfläche und einem breiten Anwendungspotenzial mit allen günstigen Auswirkungen auf das Stadtklima zeigen Praxiserfahrungen, dass Wartung und Pflege vertikaler Begrünungen im Innen- und Außenraum häufig vernachlässigt wird. Insbesondere innovative Fassadenbegrünungen werden oft ausschließlich als „technologisches Produkt“ gesehen und fundierte Hinweise und Konzepte für eine langfristige Pflege und Wartung für das jeweilige Begrünungssystem, das mit dem „lebendigen Baustoff Pflanze“ arbeitet, werden meist außen vor gelassen. Diesem entgegenwirken soll das „Stadt der Zukunft“- Projekt greening UP!, um über Analysen von bestehenden vertikalen Gebäudebegrünungen in Außenräumen und vertikalen Innenraumbegrünungen passgenaue Grünpflege-, Wartungs- und Instandhaltungskonzepte zu erarbeiten. Damit sollen vertikale Begrünungen langfristig intakt gehalten und infolgedessen großflächige vertikale Begrünungsvorhaben in den Städten der Zukunft ermöglicht werden.

Einen Schritt weiter geht man im Projekt DRoB an der BOKU Wien, in dem Drohnen und Robotik für Monitoring und Pflege von Gebäudebegrünungen zum Einsatz kommen sollen. Ziel des ebenfalls im BMK Programm Stadt der Zukunft angesiedelten Projektes ist es, geeignete Sensoren (z.B. multispektral, thermal) für das Vegetationsmonitoring zu entwickeln, die dann von Drohnen getragen werden und die vertikale Begrünung unlimitiert im Blick haben können. Zudem wird im Projekt die Entwicklung eines Roboters für die Pflege von Bauwerksbegrünungen vorangetrieben. So könnte demnächst das Gedeihen des innerstädtischen Grüns von Drohnen überwacht und über schienengeführte Mäh- und Schneideroboter die Pflege von Fassadenbegrünung übernommen werden.

URBAN GREENING: Größere vernetzte Grünflächen in städtischen Gebieten wie Parks, Grasflächen, grüne Korridore, Gemeinschaftsgärten, Dach- und Fassadenbegrünungen, Baumbepflanzungen, Regengärten etc. wirken dem Flächenverbrauch und der Bodenversiegelung entgegen, verbessern das Mikroklima und verringern wirksam den UHI-Effekt. Gleichzeitig tragen sie dazu bei, Luftverschmutzung, Lärm- und Staubbelastung sowie CO2-Emissionen zu reduzieren. Grüne Freiflächen im öffentlichen Raum erfüllen als Begegnungszonen wichtige soziale Funktionen und schaffen mehr Lebensqualität für die StadtbewohnerInnen.

Titelbild © Stadt Wien/Christian Fürthner