Nachhaltige Konzepte für die kommunale Wasserwirtschaft

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1 Nachhaltige Konzepte für die kommunale Wasserwirtschaft 1. Einleitung Martina Winker und Engelbert Schramm, Frankfurt am Main Stadtentwicklung und das Leben in den Städten ist eng mit der Ressource Wasser verknüpft. Ohne die Verfügbarkeit von Wasser in ausreichenden Mengen ist Leben in Städten nur eingeschränkt oder sogar gar nicht möglich. Das heißt, Stadtentwicklung und Wasser stehen in direkter Verbindung. Gleichzeitig greifen der Wasserbedarf und der Umgang mit Wasser in Städten und Kommunen erheblich in den natürlichen Wasserkreislauf ein und verändert diesen und die davon betroffenen Ökosysteme. Aus der Geschichte wissen wir, dass dieses sensible Gleichgewicht großer Aufmerksam bedarf. Aufgabe der Wasserwirtschaft ist es, dieses Gleichgewicht zu verwalten und zu managen und darüber den ausreichenden Zugang zur Ressource, die Verteilung des Wassers in der Stadt, aber auch zwischen Stadt und Natur, die Rückführung/Ableitung des Wassers nach Gebrauch in die Natur sicherzustellen. Name der Schriftenreihe, Aachen Jahr, ISBN Abb. 1: Die Wasserwirtschaft als Bindeglied zwischen Gesellschaft und Natur (sozial-ökologisches Versorgungssystem) (Hummel et al., 2004) In den letzten Jahren haben sich nun die Rahmenbedingungen dieses Gleichgewichts und damit für die Wasserinfrastruktur verändert. Immer stärker nehmen der Klimawandel, die sozio-ökonomische Entwicklung, die Energiewende und der demographische Wandel Einfluss. Hinzu kommen sekundäre Herausforderungen, die sich aus den zuvor genannten ergeben. Dies sind die wachsende Bedürfnisse an städtische Kühlung, grundsätzliche Ansprüche eines verstärkten Ressourcenschutzes, der

2 - 9 / 2 - Erhalt und die Generierung von erschwinglichem Wohnraum sowie der Hochwasserschutz, welcher nicht unerheblichen Einfluss auf z.b. die verfügbare Wasserqualität hat, und die bereits aktuell in Zahl und Intensität zunehmenden Starkregenereignisse. Im selben Zeitraum sind jedoch auch technologische Entwicklungen weitergetrieben worden und eine Vielzahl an neuen technischen Potentialen steht zur Begegnung dieser Herausforderungen bereit und fordert damit im positiven Sinne einen Wandel des bestehenden Systems ein. Aufgrund dieser Veränderungen der Rahmenbedingungen ergeben sich neue Aufgaben und Ansprüche an den Sachverwalter Wasserwirtschaft. Sie ist gefordert, neue Konzepte für die städtische Wasserbewirtschaftung zu entwickeln. Diese müssen sich langfristig als nachhaltig erweisen und ein ausreichendes Maß an Flexibilität besitzen, um eine dauerhafte und klimagerechte Stadtentwicklung zu erlauben. Die technischen Voraussetzungen für eine Wasserwende sind geschaffen. In den letzten zwei Jahrzehnten haben zahlreiche Ingenieure an intelligente Lösungen gearbeitet, die auf dem Prinzip der getrennten Erfassung der verschiedenen Abwasserströme, der gezielten und adäquaten Behandlung und der Rückführung der enthaltenen Ressourcen Wasser, Nährstoffe und Organik gründen. Darüber sind Systeminnovationen entstanden, die neue Lösungsansätze wie etwa die neuartigen Sanitärsysteme (kurz NASS; DWA, 2008) anbieten. Dies ermöglicht auch eine individuellere Gestaltung. Auch wurde damit ein Lösungskorridor geschaffen, der es erlaubt durch den Grad der Zentralität und der Modularität, Lösungen in neuen Kombination vom Badezimmer, über Haus, Block, Quartier, Stadtviertel bis zur Gesamtstadt zu entwickeln und zu realisieren. Natürlich gilt es auch noch weiterhin, die Entwicklungen zu verbessern und zu verfeinern. Jedoch liegt ein erster Techniksatz vor, der zum Einsatz kommen kann und schon in Piloten erprobt wurde und wird. Aktuell werden etwa für neuartige Sanitärsysteme die technischen Regeln entwickelt (DWA, 2014). Daher stellt sich zunehmend die Frage, warum ihr Einsatz sich nicht wie im erwarteten Masse weiterverbreitet. Dies liegt unserer Meinung daran, dass für eine erfolgreiche Wasserwende noch die entsprechenden Voraussetzungen in weiteren Bereichen geschaffen werden müssen. Es bedarf einer Veränderung des Planungsprozesses, veränderter Institutionen sowie eines gerichteten Transformationsmanagements. 2. Veränderung des Planungsprozesses Im 19. Jahrhundert wurde die kommunale Wasserwirtschaft als Durchflusswirtschaft geschaffen. Dies führte dazu, dass das Abwasser innerstädtisch den größte Abfallstrom darstellt (Baccini et al., 1993). Wie bereits in der Beschreibung der technischen Voraussetzungen hat sich hier ein Wandel vollzogen. Das heutige Leitbild einer nachhaltigen kommunalen Wasserwirtschaft orientiert sich an (Stoff-)Kreisläufen. Dies hat in der Konsequenz zur Folge, dass graue, grüne und blaue Infrastruktur nicht länger voneinander isoliert betrachtet, geplant und umgesetzt werden dürfen. Vielmehr sind bereits in den Städten (und nicht erst außerhalb) die Kreisläufe so zu schließen, so dass der städtische Natur- und Wasserhaushalt sich weiterentwickeln

3 - 9 / 3 - kann. Das gilt für Niederschlagswasser ebenso wie für Grau- und Schwarzwasser: wenn es zu einer klugen Vernetzung grauer, grüner und blauer Infrastruktur kommt, [ist] das Gestaltungspotential immens: Einerseits können z.b. Niederschlagsund adäquat gereinigtes Abwasser für Grünflächen (Parks, Beschattung/Kühlzonen) und offene Wasserläufe zur Nahrungsmittelproduktion (Urban gardening und farming) sowie zur Sicherung von Ökosystemleistungen genutzt werden und andererseits Schutz vor Auswirkungen des Klimawandels (längere Trockenperioden und Hitzewellen, Intensivniederschläge und Überschwemmungen) bieten. (Bürgow et al., 2014; Schramm et al., 2014). Abb. 2: Illustration der verschiedenen Infrastrukturen und des diesbezüglich nötigen vernetzten Denkens in der Stadt der Zukunft (Quelle: nanami - Fotolia.com; modifiziert durch ISOE, 2014) Damit sich das Handeln an diesem (so sehr radikalen) Leitprinzip ansatzweise orientieren kann, wird allerdings eine Umkehr des Planungsprozesses erforderlich. Keineswegs darf die Wasserwirtschaft künftig als Erfüllungsgehilfe missverstanden werden, der Planentwürfe umsetzt, die ohne siedlungswasserwirtschaftlichen Sachverstand entstanden sind. Vielmehr wird eine integrierte Planung erforderlich, die frühzeitig auch den Standpunkt des Wassers einnimmt technisch ebenso wie ökologisch. Um dies zu ermöglichen, ist es an der Siedlungswasserwirtschaft den Bezug zwischen Wasserinfrastruktur und Energieinfrastruktur auf der einen sowie der Stadtentwicklung/-planung für eine Stadt der Zukunft auf der anderen Seite aufzuzeigen. Bisher sind die Schnittstellen und -mengen, die Verbindungen und Synergien einer integrierten Planung für Außenstehende (Nicht-Siedlungswasserwirte) im Bereich der Wasserwirtschaft kaum sichtbar. Eine wichtige Herausforderung ist es daher, den Stellenwert intelligenter Systemlösungen für eine integrierte Planung sichtbar zu machen. (Kluge et al., im Erscheinen)

4 - 9 / 4-3. Veränderte Institutionen Die Entwicklung von nachhaltigen Konzepten für die kommunale Wasserwirtschaft birgt die Notwendigkeit eines anderen Umgangs und Managements der involvierten Akteure. Die Diversifizierung der Wasser- und Abwasserströme und die daraus erfolgenden Veränderung im Umgang erfordern, dass es für die verschiedene Wassersorten und Abwassertypen ein paralleles Management in unterschiedlichen räumlichen Dimensionen bedarf. Diese neue Form des Managements ist zu koppeln mit neuen Schnittstellen zu/zwischen der Landschaftsgestaltung in Freiflächen und Parks, Niederschlagsmanagement, Abfallmanagement und Energieversorgung. Hierin wird das Abwasser zunehmend mehr als Ressourcenträger (Kreislaufprinzip) gesehen. Dies bedeutet, dass neue Fragestellungen, Faktoren und Aspekte in der Gestaltung sowie in Management und Betrieb der Wasserinfrastruktur hinzukommen und andere Gesichtspunkte, die bisher von Bedeutung waren, ggf. an Brisanz verlieren. An die Stelle einer Einheitlichkeit der Lösungen ( Trinkwasser für alle Versorgungszwecke, einheitliches Abwasser ) könnte eine Lösungsvielfalt treten, die auch neue Kooperationsformen zwischen den Sparten der Kommunalbetriebe (z.b. Trinkwasser/Abwasser oder Abwasser/Müll/Energie) nach sich zieht. Dies bedeutet, dass sich nicht alleine technische Regeln und Planungsverfahren für ein nachhaltiges Konzept kommunaler Wasserwirtschaft verändern müssen, sondern ebenso auch die involvierten Institutionen. In Zukunft werden nicht nur Abwasserbehandlungsanlagen als Gas-, Strom- und Wärmeproduzent fungieren, sondern auch Abwassernetze so betrieben werden, dass sie die Entnahme von Abwärme oder den Transport einer höher konzentrierten Fracht erlauben. Dabei wird es darauf ankommen, die Energieerzeugung so zu organisieren, dass hier keine Sachzwänge entstehen, die zu ihrem Primat gegenüber der Gewässerreinhaltung und der innerstädtischen Ökologie führen, z.b. wenn Fließgewässer zu stark abgekühlt (oder auch erhitzt) werden. Andere Kooperationsbeziehungen sind zu einer Vielzahl von Akteuren erforderlich. Richtungssicherheiten etwa für Hausbesitzer hinsichtlich der zukünftigen Hausinstallationen im Bestand sind z.b. rechtzeitig mit ortsteilspezifischen Satzungen zu schaffen (Meinecke und Vack, 1996). Auch in Neubaugebieten ist es erforderlich, den Hausbesitzern, ihren Architekten und dem ausführenden Gewerbe Handreichungen zur Verfügung zu stellen, wie sie z.b. im Hamburger Quartier Jenfelder Au für die Verlegung und Wartungssicherung von Sanitärinstallationen entwickelt worden sind (Oldenburg et al., 2015; Wuttke et al., in Vorbereitung). Grundsätzlich gilt, dass neue Geschäfts- und Betätigungsfelder für kommunale als auch private Unternehmen entstehen, aber auch von diesen erkannt und besetzt werden müssen, um eine Umsetzung nachhaltiger Konzepte zu ermöglichen. Hierin könnte der Kommune die Rolle des richtungsweisenden Entscheiders und Koordinators zuwachsen, der die Richtung vorgibt und die Aktivitäten und Betätigung der einzelnen Institutionen der Siedlungswasserwirtschaft und verwandter Sektoren (Energie- und Abfallwirtschaft, Umweltgestaltung) koordiniert und abstimmt (Trapp, 2015).

5 - 9 / 5-4. Gerichtetes Transformationsmanagement Die Gelegenheit für eine Transformation hin zu einer nachhaltigen Wasserinfrastruktur ist nicht überall in gleichem Masse gegeben. Die Möglichkeit der Transformation hängt sehr stark von der Entwicklungsdynamik und dem Transformationsaufwand der einzelnen Quartiere/Teilräume ab (Kluge und Libbe, 2010; siehe auch Abb. 2). Insbesondere dort wo eine hohe Entwicklungsdynamik auf einen geringen Transformationsaufwand trifft, sind die Entwicklung und das Denken in nachhaltigen Konzepten besonders vielversprechend. Dies zeigen schon die heutigen Umsetzungen etwa in der Jenfelder Au, einem Konversionsgebiet (Augustin et al., 2013), und im Gelände der WHE in Qingdao, China, einem Entwicklungsgebiet (Bieker, 2013). Beide Gebietstypen beinhalten aufgrund ihrer Lage und Verfügbarkeit eine zeitnahe Nutzung bei gleichzeitig gering ausgeprägter Infrastruktur im Bestand. Abb. 3: Die Modellstadt networks differenziert teilräumlich nach unterschiedlichen Stadtteilen mit ihren jeweils typischen Merkmalen. Die Teilräume lassen sich nochmals über ihre Lage in die Kategorie Innenstadt, Innenstadtrandlage, Peripherie und Außengebiet einteilen (Quelle: Forschungsverbund networks, in Kluge und Libbe, 2010). Es hängt also stark vom Siedlungsstrukturtyp in Kombination mit seiner räumlichen Lage in der Stadt ab, wann sich die Gelegenheiten zur radikalen Umwandlung der technischen Wasserinfrastruktur und ihrer Vernetzung mit der blauen und/oder grünen Infrastruktur bietet. Um auf Dauer nicht nur zufällige und kleinmaßstäbliche Abänderungen auf Haus-

6 - 9 / 6 - und/oder Blockebene zu haben, ist es seitens der Stadt nötig, ein gerichtetes Transformationsmanagement zu verfolgen, in dem die unterschiedlichen Wandlungsprozesse wie Energie, Wasser, Verkehr, Grün- und Freiflächen und Kommunikation gemeinsam betrachtet werden. Nur so lassen sich hier hochgesteckte Ziele erreichen und Konzepte zu einer nachhaltigen Wasser- und Gewässerbewirtschaftung realisieren. Gleichzeitig ist es Aufgabe der Siedlungswasserwirtschaft, ihre Forschungsergebnisse in Bezug zu diesen Teilraumtypen zu setzen und ihre Ergebnisse mit Blick auf diese Typen zu übersetzen. 5. Akzeptanz bei Nutzern und städtischen Akteuren Neben den drei zuvor genannten Bereichen, in denen Änderungen vollzogen werden müssen, kommt ein großes Gewicht in der Einführung nachhaltiger Konzepte den Nutzerinnen und Nutzern zu. Schlussendlich entscheiden ihr Umgang mit den innovativen Konzepten im Alltag und ihre Akzeptanz darüber, ob eine Transformation erfolgreich ist. Daher ist es wichtig, ihren Umgang mit Wasser und Haustechnik, ihre Einstellungen und Bedürfnisse zu verstehen. Eine qualitativ-sozialwissenschaftliche Untersuchung von Bewohnern in vier Berliner Wohnanlagen, in denen jeweils Grauwasserbehandlung und Wärmerückgewinnung implementiert sind, ergab grundsätzlich, dass die Anlagen im Alltag so gut wie kein Thema und die Nutzerinnen und Nutzer überwiegend zufrieden damit sind. Als besonders positiv wird deren unauffälliges Funktionieren benannt. Als Vorteile sehen die Bewohnerinnen und Bewohner vor allem die Ressourceneinsparung, wohingegen Kosteneinsparungen nicht im Vordergrund stehen. Besonders der vermutete Umweltnutzen ist für die Bewohner mit einem hohen symbolischen Gehalt besetzt. Mittels einer Analyse der Einstellungen, Wahrnehmungen und Bewertungen der Befragten ließen sich fünf Nutzertypen identifizieren (vgl. Abb. 4 und Hefter et al., im Erscheinen). Diese unterscheiden sich deutlich in ihrer Aufgeschlossenheit und ihrem Interesse gegenüber der in ihrem Gebäude installierten Technik der Grauwasserbehandlung und Wärmerückgewinnung. Die Ergebnisse der Untersuchung können als erstes Indiz dafür gewertet werden, dass die Akzeptanz von Bewohnern gegenüber einem veränderten Umgang mit Wasser in deutschen Städten im Grundsatz gegeben sein kann.

7 - 9 / 7 - Abb. 4: Positionierungsmodell von Nutzerinnen und Nutzern in Wohngebäuden, die mit Grauwasserbehandlung und Brauchwassernutzung und in zwei Fällen zusätzlicher Wärmerückgewinnung aus Grauwasser ausgestattet sind (Hefter et al., im Erscheinen). Hingegen herrscht in der wasserwirtschaftlichen Praxis teilweise ein erhebliches Unwissen über die mit den neuartigen Sanitärsystemen (DWA, 2008), oder allgemeiner den intelligenten Wassertechnologien, vorhandenen Gestaltungsalternativen vor, wie aktuelle Befragungen im Rahmen des Projektes networks 3 zeigen (Kluge et al., im Erscheinen). Da bisher Erfahrungen mit den neuartigen Sanitärsystemen in einem großen Maßstab fehlen, sind zahlreiche Akteure hinsichtlich einer Realisierung noch skeptisch: Weniger die Technik als vielmehr die Einbindung in die institutionellen und die Tarifstrukturen und evtl. Flankierungen durch neue Geschäftsmodelle bereiten hier Sorgen. Häufig werden als hemmend auch der bestehende rechtliche Rahmen und die zugrundeliegenden Pfadabhängigkeiten genannt. Wobei darüber hinaus auch mentale und psychologische Barrieren identifiziert wurden, die ein Aufbrechen von Routinen und Denkstrukturen behindern. Teilweise werden derzeit aufgrund der Debatte über die Erhöhung der Grundpreise im Verhältnis zu den verbrauchsabhängigen Preise Tarifierungen eingeführt, die die Pfadabhängigkeiten von den derzeitigen Infrastrukturen zementieren können und Anpassungs- und Transformationsspielräume minimieren. Dies hat zur Folge, dass das Wassersparen und Substituieren durch Betriebs- und Niederschlagswasser deutlich unattraktiver werden kann. Was also zunächst ein logischer und konsequenter Schritt für den Erhalt der bestehenden Infrastruktur ist, kann den Übergang hin zu intelligenten Lösungen im nächsten Schritt deutlich erschweren.

8 - 9 / 8-6. Ausblick Um nachhaltige Konzepte für die kommunale Wasserwirtschaft zukünftig umsetzen zu können, bedarf es neben einer weiteren Verbesserung der Technik insbesondere der Entwicklung von Lösungen und deren Umsetzung mit Blick auf den Planungsprozess, der nötigen Veränderungen der Institutionen und der Entwicklung eines gerichteten Transformationsmanagements. Dies beinhaltet nicht nur Teillösungen für attraktive Gebiete sondern mittel- und langfristig auch die Stadt insgesamt der Transformation zu unterziehen, also auch Lösungen im Bestand zu entwickeln und zu implementieren. Hierbei ist es wichtig, eine stärkere Verbindung zwischen Wasserwirtschaft und Stadtentwicklung herzustellen, um einen ganzheitlichen Lösungsansatz zu definieren und verfolgen zu können. Nur dann werden sich intelligente Lösungen, und insbesondere auch die neuartigen Sanitärsysteme, in der Breite etablieren lassen. Literatur Augustin, K., Meinzinger, F., Skambraks, A. (2013). Hamburg Water Cycle in der Jenfelder Au. wwt wasserwirtschaft-wassertechnik 2013(1-2), pp Baccini, P., Daxbeck, H., Glenck, E., Henseler, G. (1993). METAPOLIS. Güterumsatz und Stoffwechselprozesse in den Privathaushalten einer Stadt. EAWAG news 35(D), pp Bieker, S. (2013). TU Darmstadt implementiert Forschungsansatz Semizentral. Ressourceneffiziente Infrastruktur für China. Hessen-Umwelttech NEWS 2/2013, pp. 13. Bürgow, G., Kluge, T., Million, A., Schramm, E., Winker, M Das Memorandum Klimagerechte Stadt. Ein Aufruf an Politik, Wissenschaft und Akteure aus der Praxis. Planerin (6), pp DWA (2008). Neuartige Sanitärsysteme (NASS). DWA-Themenband. Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.v., Hennef, Deutschland. DWA (2014). Arbeitsblatt DWA-A 272, Grundsätze für die Planung und Implementierung Neuartiger Sanitärsysteme (NASS). Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.v., Hennef, Deutschland. Hefter, T., Birzle-Harder, B., Deffner, J. (im Erscheinen). Akzeptanz von Grauwasserbehandlung und Wärmerückgewinnung im Wohnungsbau. Ergebnisse einer qualitativen Bewohnerbefragung. net- WORKS-papers 27, Berlin. Hummel, D., Hertler, C., Niemann, S., Lux, A., Janowicz, C. (2004). Supply systems as subjects of socio-ecological research: food and water. Versorgungssysteme als Gegenstand sozialökologischer Forschung. demons working paper 2, Frankfurt am Main, pp. 14. Kluge, T., Libbe, J. (Hrsg.) (2010). Transformationsmanagement für eine nachhaltige Wasserwirtschaft. Eine Handreichung zur Realisierung neuartiger Infrastrukturlösungen im Bereich Wasser und Abwasser, Berlin. Kluge, T., Schramm, E., Kerber, H. (im Erscheinen). Neuartige Sanitärsysteme in der Umsetzung auf Quartiersebene: Zur Notwendigkeit von integrierter Koordination und Innovationsmanagement, ISOE-Diskussionspapiere, Frankfurt am Main. Meinecke, C., Vack, A. (1996). Handlungsfolgenabschätzung Abwassersatzung. Materialien soziale Ökologie 11, Frankfurt am Main. Oldenburg, M., Rohde, R., Wuttke, M., Kuck, W. (2015). Unterdruckentwässerung in der Jenfelder Au - Leitfaden für die Installation in Gebäuden. Hamburg Wasser, Hamburg. Schramm, E., Kluge, T., Winker, M., Libbe, J., Stockman, A., Million, A., Bürgow, G., Londong, J., Hartmann, M., Koziol, M., Scholten, L. (2014). Memorandum Klimagerechte Stadt, Eine klimagerechte Stadt erfordert integrierte Stadt- und Infrastrukturplanung. Frankfurt am Main, Deutschland.

9 - 9 / 9 - Trapp, J. (2014). Strategieoptionen der Geschäftsfeldentwicklung - networks 3: Intelligente wasserwirtschaftliche Systemlösungen in Frankfurt/M und Hamburg. Vortrag im Rahmen der Arbeitsgruppe Kleine und Mittlere Unternehmen des BDEW, , Berlin. URL: ( ). Wuttke, M., Oldenburg, M., Flerlage, J., et al. (In Vorbereitung). Akzeptanz von Unterdrucktoiletten in der Siedlungswasserwirtschaft Teil 2: Gewährleistung von Zuverlässigkeit und transparenten Serviceangeboten. Danksagung Die diesem Text zugrunde liegenden Projekte "networks 3: Intelligente wasserwirtschaftliche Systemlösungen in Frankfurt am Main und Hamburg" und KREIS - Kopplung von regenerativer Energiegewinnung mit innovativer Stadtentwässerung werden vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter den Förderkennzeichen 033W006A (networks 3) und 033L047F (KREIS) gefördert. Anschrift der Verfasser: Dr.-Ing. Martina Winker ISOE Institut für sozial-ökologische Forschung Hamburger Allee Frankfurt am Main winker@isoe.de Dr. Engelbert Schramm ISOE Institut für sozial-ökologische Forschung Hamburger Allee Frankfurt am Main schramm@isoe.de