Leipzig schafft blau-grüne Infrastrukturen

Prof. Dr. Roland Müller

Departement-Leiter des Umwelt- und Biotechnologisches Zentrum (UBZ) am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung

Seine Forschungsinteressen liegen unter anderem im Integrierten Wasserresourcen Management (IWRM), Verfahrensentwicklungen und –transfer in den Bereichen Umwelt- und Biotechnologie sowie Siedlungswasserwirtschaft, dezentrale Abwasserbehandlung und Implementierungskonzepte von Abwasserinfrastrukturen.

Das Neubauquartier „Leipziger 416“ steht für Richtungsweisendes. Mit dem vom Bundesforschungsministerium geförderten Forschungsprojekt „Leipziger BlauGrün“ wird dort gezeigt, wie im Sinne der Klimaanpassung Niederschlagswasser von der zentralen Abwasserkanalisation abgekoppelt werden kann.

Gastbeitrag von:

Prof. Dr. Roland Müller

Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung

Dort, wo einst unweit des Leipziger Hauptbahnhofs der Eutritzscher Freiladebahnhof stand, wird ein neues Stadtquartier geplant, in dem rund 4.000 Menschen leben sollen. Etwa 2.400 Wohnungen, ein 5,5 ha großer Park, ein Schul- und Sportcampus mit einer Geimeinschaftschule, zwei Kitas, kulturelle und soziale Einrichtungen, reduzierter Autoverkehr – so sehen die Vorstellungen für das neue Quartier „Leipzig 416“ aus. Um für dieses neue Viertel nachhaltige Wasser- und Energieinfrastrukturen zu entwickeln, kooperieren Wissenschaftler, die Stadtverwaltung, die Kommunalwirtschaft, die Investoren und Praktiker gemeinsam im Projekt „Leipziger BlauGrün“, das das Bundesministerium für Bildung und Forschung nun in einer zweiten Projektphase fördert. Die Arbeiten des Leipziger UFZ Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung, das die Projektkoordination innehat, zeigen, wie in einem neuen Innenstadtquartier das zentrale Abwassersystem entlastet, die Energieeffizienz verbessert und die Auswirkungen von Starkregen und Dürreereignissen gemindert werden können.

Die Planung zeigt die verschiedenen Funktionen im Quartier 416.

Elemente des Schwammstadkonzepts

Das Forschungsprojekt setzte mit den Praxispartnern von der Stadt Leipzig und den Investoren im kommunalen Planungsprozess des Neubauquartiers Elemente des Schwammstadtkonzeptes um. Dieses besagt, dass die in der Stadt anfallenden Niederschläge dort verbleiben und nicht über Straßen, Gehwege und Plätze in die Kanalisation geführt werden sollen. Schon jetzt haben die veralteten Kanalnetze in vielen Städten ihre Kapazitätsgrenzen längst überschritten und sind bei Starkregen überfordert, sodass in diesen Fällen das verschmutzte Mischwasser in Flüssen landet. Um das Wasser aber im urbanen Raum zu halten, sind dezentrale blaugrüne Infrastrukturen notwendig – dezentral deshalb, weil der Niederschlag an vielen unterschiedlichen Stellen gesammelt und gespeichert werden kann – und blaugrün, weil der Niederschlag mithilfe sogenannter multifunktionaler blaugrüner Wasserinfrastrukturen in den Quartieren bleiben soll.

Wie das Management des Niederschlagswassers im Quartier „Leipzig 416“ gestaltet werden könnte, analysierte Umweltbiotechnologe Dr. Manfred van Afferden. Er erstellte Wasserbilanzen auf Basis einzelner Häuserblöcke, von denen im Quartier mehr als 20 geplant sind. Der ehemalige UFZ-Forscher modellierte dafür ausgehend von historischen Niederschlagsvergleichswerten in Leipzig die Abflussmenge von den Dächern sowie von möglichen Gestaltungseinheiten im Innenhof eines Häuserblocks wie etwa Tiefgarage, Wege, Radstellplatz, Spielplatz, Bäume, Rasenfläche oder Blumenbeete. Unterm Strich bleiben so bei unterschiedlichen Niederschlagsszenarien Abflussmen- gen, die im Innenhof versickern oder gespeichert werden müssen. Doch das ist nicht die einzige Herausforderung: So sollen die Innenhöfe auch in trockenen Sommern grün bleiben; Bäume, Sträucher und Wiesen deswegen bewässert werden können. Zudem ist die Flächenkonkurrenz im Innenhof groß: Pflanzen, Sandkästen, Sitzgelegenheiten und Fußwege müssen dort genauso ihren Platz finden wie unterirdische Bauwerke, zum Beispiel Tiefgaragen, Retentions-, Versickerungs- und Speicheranlagen. Diese engen wiederum Bepflanzungsoptionen ein und begrenzen damit naturnahe Gestaltungsmöglichkeiten. Das zeigt sich etwa bei einem möglichen Einsatz von Zisternen. Eine andere vielversprechende Option sind Grundwasserbrunnen, die für einzelne Häuserblöcke oder zentral angelegt werden. Voraussetzung: Um den Grundwasserleiter nicht überzustrapazieren, darf nur die Wassermenge entnommen werden, die im Block als Niederschlagswasser versickert ist. Notwendig für eine ausgeglichene Wasserbilanz im Häuserblock sind zudem Gründächer.

Berechnungen für einen "Musterblock"

Unter Berücksichtigung der Klimadaten von 2010 – 2022 wurde im Berichtszeitraum exemplarisch für einen „Musterblock“ der Wasserhaushalt modelliert, und gezeigt, wie dieser durch BG-Infrastrukturen bestimmt wird. Zielvorgaben sind ein abflussloser Häuserblock und ein optimal bewässerter, auch in trockenen Jahren, grüner Innenhof. Für die Bewässerung wird das gesammelte Niederschlagwasser aus der Zisterne verwendet. Eine wesentliche Herausforderung bei der Integration der siedlungswasserwirtschaftlichen Anforderungen ist die Flächenkonkurrenz zwischen unterirdischen (Tiefgarage, Rigole, Zisterne) und oberirdischen Bauwerken (Gehweg, Spielplatz, Radstellplätze) sowie der Notwendigkeit einer naturräumlichen Flächennutzung (z.B. Baumstandorte, Grünfläche).

Über den betrachteten Zeitraum von 12 Jahren wird der Großteil des Niederschlagswasser, ca. 68% (2475 m³/Jahr) in den Kanal geleitet (Abbildung links). Die Kosten für die Kanaleinleitung des Niederschlagswassers, bei einer versiegelten Fläche von 5086 m², belaufen sich auf ca. 4781 € / Jahr[1].

Bei der Modellierung des Szenarios BlauGrün müssen verschiedene Wasserflüsse berücksichtigt werden (siehe nebenstehende Abbildung). Unter Berücksichtigung der Klimadaten von 12 Jahren (2010 – 2022) ist es möglich mit BG-Infrastrukturen eine ausgeglichene Wasserbilanz zu erreichen und Bewässerungswasser aus der Zisterne oder aus dem Brunnen für den Innenhof bereitzustellen. Dadurch wird die Verdunstung im Innenhof von ursprünglich 30% auf 70% wesentlich erhöht. Da kein Abfluss generiert wird, werden die Gesamtkosten für die Kanaleinleitung des Niederschlagswassers aus Szenario 0 eingespart.

Auch das Umweltbundesamt (UBA) will mit den neuen, im Projekt „Leipziger BlauGrün“ gewonnenen Ansätzen zum dezentralen Wassermanagement arbeiten. Damit Städte erkennen, dass es sich lohnt und angesichts des Klimawandels auch notwendig ist, mit Wirtschaft, Wissenschaft und Verwaltung innovative Ansätze zu entwickeln, hat es ein neues Tool einer vereinfachten Umweltbewertung entworfen. Diese bewertet Vor- und Nachteile dezentraler blaugrüner Infrastrukturen anhand von Parametern wie etwa dem Ressourcen- und Energieverbrauch.

Die Verstetigung über die Projektlaufzeit hinaus wird auf Initiative des Forschungsprojekts durch das ämterübergreifende Lenkungsnetzwerk „Wassersensitive Stadtentwicklung“ sichergestellt. Hier werden Verwaltungs- und Genehmigungsprozesse für die „blaugrüne Stadtentwicklung“ unter Federführung der Leipziger Wasserwerke bewertet, priorisiert und die Umsetzung vorbereitet. Nachdem in Projektphase 1 in erster Linie der Planungsprozess des großen Neubauquartiers am Eutritzscher Freiladebahnhof wissenschaftlich begleitet wurde, werden in der im März 2023 angelaufenen Phase 2 Potenziale bewertet und analysiert. Ziel ist es, Investitionsplanungen auch für Bestandsquartiere übertragen und zur blaugrünen Transformation der Abwasserinfrastrukturen nutzen zu können. Im Rahmen einer Bestandssanierung bei der Leipziger Wohnungsbaugesellschaft mbH soll dies modellhaft vertieft werden.

Neben der Evaluierung öffentlicher Liegenschaften und einer Bewertung der Funktionalitäten realisierter Infrastrukturen hat die Aufstellung eines Leipziger Aktionsplans für den künftigen Einsatz blaugrüner Investitionsvorhaben zudem große Bedeutung. Der Ausbau blaugrüner Infrastrukturen kann auf rechtliche Probleme stoßen, die etwa die Anforderungen an den Überschwemmungs- und Umweltschutz, die Sicherheit oberirdischer Anlagen, die Planung und Finanzierung sowie die Möglichkeiten der Durchsetzung gegenüber den Eigentümern und Investoren betreffen, sollten diese nicht freiwillig zum Bau etwa von Gründächern oder Versickerungsanlagen bereit sein.

Ziel ist es, Investitionsplanungen auch für Bestandsquartiere übertragen und zur blaugrünen Transformation der Abwasserinfrastrukturen nutzen zu können.

Der UFZ-Umweltrechtler Dr. Moritz Reese untersucht deswegen in dem Projekt, wie diese Fragen nach geltendem Recht beantwortet werden können und in welchen Bereichen es eine Option wäre, das Recht zu ändern, damit es für eine blaugrüne Stadtentwicklung Anreize liefert und sie nicht unnötig behindert. „Was vor allem fehlt, ist eine zukunftsweisende, gesetzlich geregelte Fachplanung zur Abwasserinfrastruktur, welche die Kommunen verpflichtet, integrierte blaugrüne Konzepte in Abstimmung mit relevanten Ressorts der Stadtplanung und unter Beteiligung der Bürger zu entwickeln und formal zu beschließen“, sagt er. Ohne eine abgestimmte und bindende Planung könne die grundlegende Transformation zu dezentralen Infrastrukturen nicht gelingen und die Widerstände von Eigentümern und Investoren nicht überwunden werden. Das geltende Recht stehe ressourcen- und umweltschonenden Quartiersinfrastrukturen bei progressiver Auslegung nicht entgegen, insbesondere wenn Kommune und Investor beziehungsweise Grundeigentümer zur Umsetzung bereit seien.

[1] Kostenberechnung nach: https://www.l.de/wasserwerke/preise/wasserpreisrechner/wasserpreisrechner-2020-2021

Dieser Beitrag ist die Aktualisierung eines Artikels in der DW(7/23).

Klimaanpassung Quartiersentwicklung Stadtentwicklung Wasser

Das Komplizierte ist in Deutschland normal. Gerade auf das Bauen trifft dieser Satz zu. Denn die Normen für den Wohnungsbau sind zahlreich und kompliziert, sie einzuhalten ist technisch anspruchsvoll und immer teurer geworden. Inzwischen ist jedoch auch in der Politik der Wunsch zu spüren, zu einfachen Regeln zurückzukehren. Gerade beim Bauen. Einfach ist etwas dann, wenn nur wenige Faktoren zu seinem Entstehen beigetragen haben und das Zusammenspiel der Faktoren durch wenige Regeln erklärt werden kann. Soweit die Definition von Wikipedia. Das Bauen fällt in Deutschland definitiv nicht in diese Kategorie: Dem Deutschen Institut für Normung (DIN) zufolge gibt es derzeit etwa 35.000 DIN-Normen, 3.900 davon sind für das Bauen relevant, davon wiederum 350 speziell für den Geschosswohnungsbau. Und die Entwicklung scheint nur eine Richtung zu kennen: Seit 2008 sind etwa 750 baurelevante Normen hinzugekommen, eine Steigerung um circa 25 Prozent – auf die eben genannten 3.900. Das Problem an komplizierten Regeln ist nicht nur, dass sie zum Teil schwierig zu verstehen sind, sie sind in der Regel auch teuer in der Umsetzung, zumindest beim Bau von Wohnungen.

Unterwegs

Wohnen geht in Serie

Ein Mehrfamilienhaus aus vorgefertigten Modulen wie Legosteine aufeinandersetzen: Ein einfaches Prinzip senkt die Kosten und verringert die Bauzeit. Entwickelt sich eine neue Technik gerade zum Gamechanger im Geschosswohnungsbau? Ein Besuch vor Ort. Ein offener Modulrahmen reiht sich an den nächsten. Es wird gesägt, getackert und geschweißt. Funken fliegen, mit Robotern werden Fenster durch die Halle transportiert. In einer 500 Meter langen Fabrikhalle mitten auf dem Land, zwischen Kuhweiden und kleinen Wäldchen, in Friesenhagen bei Siegen entsteht gerade ein Mehrfamilienhaus. Christoph Zielinski, Leiter Geschosswohnungsbau bei der ALHO Systembau GmbH, führt eine Gruppe Interessierte, darunter VdW-Mitarbeiterin Jennifer Rickmann, durch die Halle und erklärt die Technologie hinter der modulbasierten Bauweise. Zunächst werden Metallrahmen für Böden und Decken konstruiert und ausgefacht. Die Boden- und Deckenrahmen werden über Eckstützen miteinander verbunden. So entsteht die tragende Stahlrahmenkonstruktion, in die später die exakt passenden, vorkonstruierten Holzwände eingelassen werden – inklusive Dämmung, Leitungen und Rohre. Durchgänge werden ausgespart. Zum Schluss werden die Fenster eingebaut. Fertig ist das Modul, das später auf der Baustelle mit seinen Artgenossen kombiniert wird, in flexibler Anordnung. „Die modulare Bauweise ermöglicht es uns, nicht nur schneller, sondern auch flexibler und nachhaltiger zu bauen“, sagt er, während er auf die laufenden Maschinen zeigt, die an den entstehenden Raummodulen arbeiten. Mit Modulen kennt sich das Familienunternehmen aus, seit mehr als 55 Jahren stellt es auf diese Art Gebäude her. Die modulare Bauweise verspricht eine Antwort auf insbesondere zwei Schwierigkeiten zu sein, denen Bauherrinnen und Bauherren sich bei Neubauten gerade ausgesetzt sehen: die Baukosten sind hoch, und die Bauzeit ist lang.

Aussenansicht

Einfach schön?

Großwohnsiedlungen und die dazugehörigen großmaßstäblichen Geschosswohnbauten, die in vielen europäischen Städten seit den Sechziger- und Siebzigerjahren errichtet wurden, haben das Negativbild von serieller und modularer Architektur nachhaltig geprägt. Die Ansammlung von oft als trist und monoton empfundenen, standardisierten „Betonburgen“ mit geringer Nutzungsmischung und vorgelagerten Parkplatzflächen ist Synonym für einen fehlgeleiteten Wohnungs- und Städtebau geworden. Doch ist das serielle, modulare und systemische Bauen von damals vergleichbar mit dem von heute? Die technischen und gestalterischen Möglichkeiten von heute unterscheiden sich maßgeblich von denen der Vergangenheit. Der Fortschritt in der Fertigungstechnologie sowie die Verbesserung der architektonischen Planungsansätze eröffnen ein weites Spektrum an Gestaltungs- und Nutzungsspielräumen, die auch den weitreichenden Klimazielen entsprechen. Die Digitalisierung spielt hier eine entscheidende Rolle, denn dank moderner Planungstools lassen sich heutige Serien und Systeme in vielfältiger Weise bereits miteinander kombinieren, anpassen und variieren. Diese Flexibilität ermöglicht eine große Bandbreite an architektonischen Formen und Erscheinungsbildern, die sich auch städtebaulich in Bestandsquartiere individuell einfügen können. Verschiedenartige Fassaden-, Wand- und Deckenelemente und -materialien, Farben und Strukturierungen, aber auch der Einsatz von vielfältigen Vor- und Rücksprüngen, Balkonen oder Loggien führt zu einer heterogenen Gestaltung. Die serielle Produktion von Gestaltungselementen in unterschiedlichen Detaillierungsgraden und Maßstäben ist heute längst fester Bestandteil architektonischer Gestaltung geworden – ob im Neubau oder Umbau.

Fachwissen

Die Geschichte einer einfachen Idee

Strom vom Dach den Mieterinnen und Mietern zukommen lassen. Klingt einfach. Doch ein Blick in §42 c des Gesetzes „zur Änderung des Energiewirtschaftsrechts im Bereich der Endkundenmärkte, des Netzausbaus und der Netzregulierung“ zeigt: Die gemeinschaftliche Gebäudeversorgung umzusetzen, ist komplizierter, als es zunächst den Eindruck macht. Wie aus einer einfachen Idee ein etwas aufwendigeres Konstrukt wurde. Wenn die Sonne scheint, wird Wäsche gewaschen. Für viele Eigenheimbesitzende mit Photovoltaikanlage auf dem Dach ist das Alltag. Denn in dieser Zeit bezahlen sie für den Strom keinen Cent, er wird schließlich von der eigenen Anlage produziert und fließt direkt in den Haushaltsstromkreislauf. Über die Jahre rechnet sich die Anschaffung einer solchen Anlage in der Regel. Was bei Eigenheimen funktioniert, muss doch auch bei vermieteten Gebäuden funktionieren, dachte sich nicht nur der Gesetzgeber. Auch die sozial orientierte Wohnungswirtschaft setzte sich für die Umsetzung dieser einfachen Idee „Strom vom Dach für den Haushalt ohne viel Aufwand“ ein. Mit dem so genannten Solarpaket, mehreren Gesetzesinitiativen, die den Ausbau von Photovoltaik-Anlagen beschleunigen sollen, führte das Bundeswirtschaftsministerium deshalb die „gemeinschaftliche Gebäudeversorgung“ ein. „Mehr Solarstrom, weniger Bürokratie“ überschrieb das Ministerium die Pressemitteilung Ende September 2024, nachdem der Bundesrat dem Gesetz zugestimmt hatte, in dem auch die gemeinschaftliche Gebäudeversorgung geregelt ist. Ein geringes Maß an Bürokratie? Michel Böhm, Wissenschaftlicher Mitarbeiter des GdW Bundesverband deutscher Wohnungs- und Immobilienunternehmen, ist davon nicht zu 100 Prozent überzeugt. Böhm hat an zwei Leitfäden zur Umsetzung der gemeinschaftlichen Gebäudeversorgung mitgeschrieben. „Im Gegensatz zu Mieterstrommodellen ist die gemeinschaftliche Gebäudeversorgung wirklich einfacher zu händeln. Ein Wohnungsunternehmen muss jetzt nicht mehr alle Anforderungen an einen Energieversor

Quelle: Roland Baege/VdW Rheinland Westfalen

Klimaanpassung Quartiersentwicklung Stadtentwicklung Wasser

Leipzig schafft blau-grüne Infrastrukturen