Regenwasserverdunstung: Potential zur Kühlung in Stadt und Umland

Eine Stadt aus der Luft, es sind Dächer und eine Straße zu sehen.zum Vergrößern anklicken
Der Klimawandel ist für Städte eine große Herausforderung.
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Die Nutzung von Regenwasser für die Verdunstungskühlung ist ein relativ neuer Ansatz bei der Anpassung urbaner Räume an den Klimawandel. Das UBA hat untersuchen lassen, wie sich entsprechende Techniken und Verfahren auf Gebäude-, Quartiers- und Gesamtstadtebene auswirken, welche energetischen Einsparungen sich ergeben und welche Handlungsempfehlungen sich daraus ableiten lassen.

Der Klimawandel ist für Städte durch häufigere Starkregenereignisse, Hitzewellen und Trockenperioden eine große Herausforderung. Die gleichzeitig zunehmende Urbanisierung und der damit verbundene Anstieg der versiegelten Flächen beeinflusst den Wasserhaushalt und das Abflussregime in den Städten zusätzlich negativ. Vegetationsflächen, die gut mit Wasser versorgt sind und damit durch Verdunstung kühlen, sind in der Stadt nur in begrenztem Umfang vorhanden. Als Folge heizt die Stadt sich schneller auf als die offene Landschaft; sie speichert Wärme und kühlt in der Nacht weniger schnell ab. Wärme- beziehungsweise Hitzeinseln sind ein typisches Merkmal des Stadtklimas. Klimaprojektionen zeigen, dass mit einem weiteren Anstieg der mittleren jährlichen Lufttemperatur in Deutschland bis zum Ende des Jahrhunderts gerechnet werden muss. Die Kühlung von Gebäuden mittels Strom, z.B. über Kompressionskälte ist Stand der Technik. Allerdings werden die Betriebskosten und die Umweltrelevanz der Kältetechnik oft unterschätzt. Kälte- und Klimaanlagen verbrauchen allein 14 % der Elektroenergie in Deutschland. Daher sind neue Ideen und strategische Ansätze zur Integration von Wasserwirtschaft und Stadtplanung erforderlich. Die Nutzung von Regenwasser zur Verdunstungskühlung kann einen wichtigen Beitrag zu einer intelligenten dezentralen Regenwasserbewirtschaftung für die Verbesserung der Wasser- und Energiebilanz sowie zur Minderung negativer Hitzeinseleffekte in den Städten leisten. 

In einem Forschungsvorhaben im Auftrag des Umweltbundesamts (UBA) wurden in drei Fallstudien die Wirkungen von Maßnahmen zur Regenwasserverdunstung auf ausgewählte thermische bzw. human-biometeorologische Parameter mit Hilfe von numerischen Modellierungen beispielhaft quantifiziert. Neben der Verdunstung spielt auch die gleichzeitig auftretende Verschattung eine Rolle. Zentrale Ergebnisse sind:

  • Auf Gebäudeebene lässt sich eine Energieeinsparung zur Kühlung der Innenräume im Bereich von 10 % (Dachbegrünung) bis zu 50 % (Beschattung mit Bäumen) erreichen.
  • Auf Quartiersebene wurde das Außenklima untersucht. Hier zeigen ebenfalls die Bäume (Baumrigolen) und die Fassadenbegrünungen die stärkste Wirkung. Im Gegensatz zur Dachbegrünung oder Teilentsiegelung kann durch diese Maßnahmen der ausschließlich auf die Lufttemperatur bezogene Hitzestress am Tage über einen längeren Zeitraum nachhaltig reduziert werden.
  • Auf stadtregionaler Ebene lässt sich die mittägliche bodennahe Lufttemperatur während heißer Sommertage mit Hilfe von Regenwasserverdunstung im Mittel um knapp 1 °C abkühlen.

Aus den Erkenntnissen des UBA-Forschungsprojektes wurden Handlungsempfehlungen auf Bundesebene und kommunaler Ebene hinsichtlich der Verdunstungskühlung in Städten abgeleitet und der weitere Forschungsbedarf skizziert.