Adaptive und sensorgestützte Bewässerung extensiver Gründächer zur Optimierung des urbanen Wassermanagements im Hinblick auf Niederschlagsrückhalt und Verdunstungskühlung

Hintergrund

ln der Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS) von 2008 sowie in deren Fortschreibung von 2015 werden die Gefahr von urbanen Sturzfluten in Folge von Stark- bzw. Extremregenereignissen einerseits sowie die zunehmende Hitzebelastung im städtischen Raum andererseits als Handlungsfelder mit hoher bis sehr hoher Gewissheit und erheblichem Gefährdungs- bzw. Schadpotential identifiziert. Da gegenwärtig schon in beiden Bereichen negative Auswirkungen zu verzeichnen sind (Fenner et al., 2015; Günthert und Faltermaier, 2016), wird es immer dringlicher, möglichst zeitnah wirkungsvolle Anpassungsstrategien zu entwickeln. Begrünte Dachflächen spielen eine wichtige Rolle im städtischen Wassermanagement und sind in zweierlei Hinsicht zentrale Bausteine von Mitigationsstrategien bezogen auf die Auswirkungen des Klimawandels im urbanen Raum. Einerseits sollen sie bei Starkregenereignissen das Risiko von Sturzfluten durch eine Verzögerung des Regenwasserabflusses reduzieren. Für diesen Zweck wurden spezielle Retentionsdächer entwickelt, bei denen der Wasserablauf durch zusätzliche Drainelemente stark verzögert wird. Zum zweiten soll durch die Evapotranspiration der Flächen das thermische Milieu verbessert und die Entstehung von städtischen Hitzeinseln verhindert werden. In der praktischen Umsetzung jedoch stellen die gleichzeitige Maximierung von Verdunstungsleistung und Regenwasserrückhalt einen nur schwer zu lösenden Zielkonflikt dar. Um eine hohe Verdunstungskühlung zu erzielen, müssen die Flächen gut mit Wasser versorgt sein, was aber ihr Wasserrückhaltevermögen mindert.

Dachbegruenung bauamt freising cimg3798 20120718 dieter neumaier
Extensive Dachbegrünung auf dem Gebäude des Staatlichen Bauamts Freising
Pflanzmodule dachbegruenung schmitz 2015
Typische Bepflanzungen bei extensiver Dachbegrünung, links: 80 % Kräuter und 20 % Gräser, rechts: Sedum-Mix

Zielstellung

Zur Lösung dieses Konflikts soll ein sensorgestütztes, adaptives Bewässerungssystem für Dachbegrünungen entwickelt werden, in dem der bisher nur temporäre Wasserspeicher von Retentionsdächern aktiv für ein effizientes Niederschlagsmanagement genutzt wird. In das System sollen dabei sowohl Daten über den Wasservorrat im Retentionselement und den Wassergehalt des Substrats als auch lokale Wetterdaten sowie die Wettervorhersage einfließen. Die Bewässerungstrategie wird auf Basis dieser Informationen fortlaufend an die aktuelle Situation adaptiert. Kernstück des Projekts sind realitätsnahe, kleinmaßstäbliche Dachbegrünungsmodelle zur Simulation unterschiedlicher Wetter- und Bewässerungsszenarien. Das hierbei entwickelte Bewässerungssystem soll dann anschließend auf Freilandflächen validiert werden. Das Forschungsvorhaben bietet dabei den Vorteil, dass die Ergebnisse relativ kurzfristig umgesetzt werden können, da es sich auf etablierte extensive Dachbegrünungen stützt und die Ergebnisse mit einem vertretbaren Aufwand auch in bereits bestehenden Begrünungen integrierbar sind Außerdem bietet das Forschungsvorhaben die Möglichkeit, innovative Dachbegrünungssysteme (z.B. Retentionsdächer), bei denen deutsche Firmen derzeit schon weltweit führend sind, noch weiter zu optimieren und damit Marktanteile zu sichern bzw. neue Märkte, z.B. im mediterranen Raum, zu erschließen.

Erwarteter Nutzen

Durch ein intelligentes Bewässerungsmanagement von extensiven Dachbegrünungen kann der Zielkonflikt zwischen einem möglichst hohen Rückhalt von Niederschlagswasser bei Starkregenereignissen und einer möglichst hohen Evapotranspiration zur Verbesserung des stadtklimatischen Milieus gelöst werden. Gleichzeitig wird durch die Integration unterschiedlicher Wasserressourcen (Trinkwasser, Regenwasser, Grauwasser) in das adaptive Bewässerungsmodell sowie die Vermeidung von Wasserverlusten ein Beitrag zu einem nachhaltigen Wassermanagement geleistet.

Zitierte Literatur

- Fenner, 0., Mücke, H.-G., Scherer, D. (2015): Innerstädtische Lufttemperatur als Indikator gesundheitlicher Belastungen in Großstädten am Beispiel Berlin. UMID 1, 30-38. - Günthert, F.W., Faltermaier, S. (2016): Studie Niederschlagswasser: Anpassung der quantitativen Niederschlagswasserbeseitigung an den Klimawandel. Auftraggeber Bundesverband Deutscher BaustoffFachhandel e.V.