Herausforderungen des 21. Jahrhunderts
Martin Aichholzer
Nachhaltigkeit bedeutet , dass ein Effekt bzw. eine Wirkung über einen längeren Zeitraum anhält. Erstmals wurde der Begriff in der Forstwirtschaft angewendet, um das Konzept zu erklären, nur so viel Holz zu fällen, als jeweils nachwachsen kann. Auf die Ökologie angewandt ist Nachhaltigkeit ein Prinzip, nach dem nicht mehr verbraucht werden darf, als jeweils nachwachsen, sich regenerieren und künftig wieder bereitgestellt werden kann. Angewandt auf den Bausektor ist damit die Langzeitbetrachtung mit holistischer Perspektive gemeint. Hierbei liegt der Fokus besonders auf dem Lebenszyklus der Materialien und der Bauten. So sollen beim nachhaltigen Bauen vor allem der Energie- und Ressourcenverbrauch minimiert und gleichzeitig der Lebensstandard erhalten werden. Weltweit werden durch den Bau und den Betrieb von Bauten 17 % des Wasserverbrauchs und 30-40 % des Energieverbrauchs verursacht.[1] Nachhaltiges Bauen ist ein wichtiger Ansatz, um den ökologischen Fußabdruck von Gebäuden zu reduzieren und langfristig eine lebenswerte Umwelt zu erhalten. Dabei spielt der effiziente Umgang mit Ressourcen eine entscheidende Rolle, da die Bauindustrie einen erheblichen Anteil am weltweiten Ressourcenverbrauch hat.
Abb. 1: Nachhaltiges Planen und Bauen (Mildrer, Joachim AKH)[2]
[1] Bauer, M., Mösle, P., & Schwarz, M. (2013). Green Building: Leitfaden für nachhaltiges Bauen. Springer Berlin Heidelberg.
Allgemein definiert steht Green Building für ein nachhaltiges Gebäude, das sowohl ökologische als auch ökonomische Aspekte miteinbezieht und Nutzeranforderungen, Komfort und Gesundheit gerecht wird. Ein einfaches Beispiel für die optimale Nutzung eines Green Buildings sind die Schneehäuser der Inuit. Die Iglus bestehen aus Eis und sind somit aus 100 % nachhaltigem Material. Sie bieten Schutz gegen den harten, langen Winter. Gleichzeitig hinterlässt der Rückbau durch das Schmelzen im Sommer keine Spuren, womit die Umwelt geschont wird. Es werden sowohl ökologische als auch ökonomische Aspekte berücksichtigt und den verlangten Anforderungen an Komfort und Gesundheit gerecht. Ein Green Building legt den Fokus besonders auf die Ressourceneinsparung bei der Planung, Sanierung als auch der entsprechenden Konstruktion. Außerdem ist die Erhöhung der Ressourceneffizienz in den Bereichen Energie, Wasser und Material entsprechend wichtig. Ein Green Building soll eine Reduktion der schädlichen Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt bewirken.
Autochthone Gebäude
Autochthone Gebäude sind traditionelle Bauten, die angepasst an das Klima und die Gegebenheiten gebaut wurden. Charakterisiert sind diese Art von Bauten durch das regionale Klima und die regional verfügbaren Baumaterialien. Über Generationen hinweg wurden sie in Anlehnung von kontextabhängigen Lösungen errichtet.
Abb. 2: Beispiele traditioneller Lösungen von Bauten mit Bezug auf Luftfeuchtigkeit & Temperatur (Klimazone)[3]
In der Abbildung 2 sieht man drei verschiedene Arten von autochthonen Bauten. Die traditionellen Gebäude zum Beispiel in der Klimazone Nordafrikas unterliegen den starken Temperaturschwankungen. Tagsüber sind mit extrem heißen Temperaturen zu rechnen und nachts mit einem starken Absinken der Temperatur. Dementsprechend wird möglicherweise in der Nacht eine Wärmequelle benötigt. Währenddessen sorgen am Tag kleine Öffnungen für Ventilation. Da es eine Klimazone mit kaum Niederschlag ist, aber tagsüber mit sehr viel Sonne und Hitze, helfen die kleinen Öffnungen zudem, die Hitze aus dem Haus fern zu halten.
Low-Tech vs. High-Tech
Der Unterschied zwischen High-Tech und Low-Tech liegt in der Art der Technologie und deren Komplexität, die in einem bestimmten Bereich, Produkt oder Gebäude eingesetzt werden. High-Tech bezieht sich auf den Einsatz fortschrittlicher und komplexer Technologien, die oft auf neuesten, wissenschaftlichen Erkenntnissen und Innovationen basieren. Diese Technologien sind häufig automatisiert sowie digitalisiert und erfordern eine hohe Investition in Forschung, Entwicklung und Implementierung. High-Tech-Systeme sind oft leistungsstark, effizient und bieten meist erweiterte Funktionen und Möglichkeiten. Low-Tech hingegen bezieht sich auf den Einsatz einfacher und weniger komplexer Technologien. Diese sind oft traditionell, einfach herzustellen und erfordern weniger Ressourcen. Low-Tech-Systeme sind in der Regel leichter zu verstehen, zu warten und zu reparieren. Sie setzen meist auf bewährte und traditionelle Methoden und Materialien. Low-Tech bezieht sich zudem auf Gebäude, die einen einfachen Betrieb haben, der stark vom Nutzer beeinflussbar ist. Beispiele sind Gründerzeit-Häuser, die mit einem Ofen betrieben werden. Low-Tech-Strategien beinhalten das Bewahren von Ressourcen, die effiziente Nutzung und das Bemühen, das System möglichst lange zu erhalten. Solche Gebäude sind günstiger und einfacher zu errichten als High-Tech-Gebäude, haben weniger Wartungsaufwand und sind robuster gegenüber extremen Situationen, wenn sie richtig umgesetzt wurden. [4]
Ein Bespiel eines solchen Low-Tech-Gebäudes ist das 2226 Lustenau in Lustenau, Österreich. Das Büro und Verwaltungsgebäude wurde als Prototyp errichtet, bei dem auf jegliche Heizungs- und Kühlungsanlage verzichtet wurde. Massive Wände und Decken dienen als Dämm- und Speichermasse. Durch ein ausgeklügeltes System wird die Abwärme der anwesenden Menschen sowie der Beleuchtung und technischen Geräte genutzt, um die Temperatur konstant zwischen 22 und 26°C zu halten.[5]
Abb. 3: 2226 Lustenau, Lustenau Österreich – Prototyp eines modernen Low-Tech-Gebäudes[6]
[3] Grafik entnommen aus dem Vortrag von M.Aichholzer „Grundlagen Motivation“ (S.38)
[4] https://www.schwarz-architekten.com/uber-uns-2/low-tech-vs-high-tech/
[5] https://www.baumschlager-eberle.com/werk/projekte/projekt/2226/
Die 17 globalen Ziele der Agenda 2030 wurden 2015 von den Vereinten Nationen beschloßen und beinhalten folgende: keine Armut, kein Hunger, gesundes Leben für alle, Bildung für alle, Gleichstellung der Geschlechter, Wasser und Sanitärversorgung für alle, nachhaltige und moderne Energie für alle, nachhaltiges Wirtschaftswachstum und menschenwürdige Arbeit für alle, widerstandsfähige Infrastruktur und nachhaltige Industrialisierung, Ungleichheit verringern, nachhaltige Städte und Siedlungen, nachhaltige Konsum- und Produktionsweisen, Bekämpfung des Klimawandels und seiner Auswirkungen, Ozeane erhalten, Landökosysteme schützen, friedliche und inklusive Gesellschaften, Umsetzungsmittel und globale Partnerschaften stärken.
Abb. 4: Ziele für nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals)[7]
Bezogen auf den Bausektor sind vor allem Ressourcenerhalt, Erhaltung und Stärkung der Biosphäre – insbesondere der Biotope und des lokalen Wasserkreislaufs -, Flächen- und Bodenerhalt und Rückgewinnung sowie die Vermeidung von umweltschädlichen und humanen toxikologischen Stoffen von Bedeutung. Dazu zählt auch, den Energieverbrauch in Maßen zu halten und erneuerbare Energien einzusetzen. Weitere wichtige Ziele in Bezug auf die Baubranche und der Agenda 2030 sind die Kreislaufwirtschaft und Abfallvermeidung sowie die Senkung der Stofftransporte, um die Emissionen zu senken.
Eine effektive Strategie für nachhaltiges Bauen ist die Verlustminimierung. Hierbei geht es darum, den Energieverbrauch und Wärmeverlust in Gebäuden zu reduzieren. Ein bekanntes Konzept, das diese Strategie verfolgt, ist das Passivhaus. Passivhäuser sind durch ihre kompakte Bauweise, dichte Hülle und geringen Wärmebrücken besonders energieeffizient. Durch diese Maßnahmen wird der Wärme- und Energieverlust minimiert, was zu einem geringeren Ressourcenverbrauch führt. Auf der anderen Seite steht die Gewinnmaximierung als nachhaltige Strategie. Hier geht es darum, erneuerbare Energiequellen zu nutzen, um den Energiebedarf eines Gebäudes zu decken. Die Ausrichtung eines Gebäudes nach Süden zur optimalen Nutzung der Sonneneinstrahlung ist ein Beispiel für diese Vorgehensweise. Auch der Einsatz von aktiven Systemen wie Photovoltaikanlagen zur Stromerzeugung oder Solarthermie zur Warmwassergewinnung sind Beispiele für Gewinnmaximierung durch erneuerbare Energien. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Kompaktheit von Gebäuden. Durch eine kompakte Bauweise wird nicht nur der Energieverlust minimiert, sondern auch der Ressourcenverbrauch reduziert. Weniger Baumaterialien und weniger Flächenverbrauch bedeuten eine geringere Belastung für die Umwelt. Auch die Verwendung nachhaltiger Baumaterialien, die ressourcenschonend gewonnen und recycelt werden können, spielt eine entscheidende Rolle für nachhaltiges Bauen. Ein zentraler Aspekt beim nachhaltigen Bauen ist die Anpassung an das lokale Klima. Gebäude sollten so gestaltet sein, dass sie den klimatischen Bedingungen vor Ort gerecht werden. In heißen Regionen ist es wichtig, effiziente Möglichkeiten zur Beschattung und natürlichen Kühlung zu integrieren. In kälteren Regionen hingegen sollte der Fokus auf einer guten Wärmedämmung und effektiven Heizungsmaßnahmen liegen. Durch diese Anpassungen wird der Energiebedarf eines Gebäudes reduziert und der Einsatz von Ressourcen minimiert.
Nachhaltiges Bauen sollte auch den Prinzipien der Kreislaufwirtschaft folgen. Das bedeutet, dass Materialien und Ressourcen so lange wie möglich im Wirtschaftskreislauf gehalten werden sollten. Die Verwendung von recycelten Baumaterialien und die Wiederverwertung von Abfällen sind hierbei wichtige Ansätze, um den Ressourcenverbrauch zu verringern und den ökologischen Fußabdruck von Gebäuden zu minimieren.[8]
Abb. 5: Energie- und Stoffweg: Von der Wiege bis zur Bahre (Holger König)[9]
[8] Vogt, M. (2021). Nachhaltiges Bauen und Wohnen. Jahrbuch für Christliche Sozialwissenschaften, 62, 221-242.
[9] https://informationsdienst-holz.de/urbaner-holzbau/kapitel-3-zukunftsfaehiger-baustoff/die-erstellung-von-oekobilanzen (Zugriff am 31.07.23)
Der Bausektor ist (in Deutschland) derzeit der einzige Sektor, der 2020 sein Ziel gemäß des Klimaschutzgesetzes verfehlt hat. Trotz aller Fortschritte in den letzten Jahren werden immer noch zu wenige Gebäude energetisch verbessert, also saniert, und die dabei erzielten Einsparungen nutzen nicht das volle Potenzial aus, um den gesetzlichen Anforderungen gerecht zu werden. So ist die sogenannte Sanierungstiefe einfach zu gering. Die optimierte Nutzung von Gebäuden, um unkontrollierte Flächenversiegelung und den Anstieg des Ressourcenverbrauchs zu stoppen, wird noch nicht erreicht. Die Sanierungen müssen bezwecken, dass die sanierten Gebäude ähnlich wie Neubauten kaum noch Energie verbrauchen, aber gleichzeitig für die Energieabdeckung erneuerbare Energien eingesetzt werden. Darüber hinaus muss der Anstieg der Gebäudeflächen durch intelligentere Nutzungskonzepte gebremst oder gestoppt werden, während gleichzeitig bezahlbarer Wohnraum zur Verfügung stehen muss.[10]
Zu den erneuerbaren Energien gehören die Sonnenenergie (Photovoltaik, Solarthermie), Wasserkraft, Windkraft, Geothermie und Umgebungswärme, Bioenergie und Meeresenergie. Es sind Energieformen, die sich erneuern oder praktisch unerschöpflich zur Verfügung stehen. 2030 ist das Ziel für erneuerbare Energien für die gesamte EU 32 %. In Österreich ist die wichtigste Stromversorgungsquelle die Wasserkraft. Aktuell bringt sie mehr als die Hälfte auf. 2020 wurde 75 % des Stromverbrauchs mit erneuerbarem Strom abgedeckt.[11] Jedoch geschieht der Umbau von Öl- und Gasheizungen auf Fern- bzw. Nahwärme oder Solarthermie sowie der Einsatz von grünem Strom noch zu langsam, um das Klimaziel einzuhalten. Hinzu kommen die auftretenden sozialen Probleme. In Deutschland gibt es eine Energiearmut bei Menschen, die ein geringes Einkommen haben, aber hohe Energiekosten in schlecht gedämmten Mietgebäuden tragen müssen. Selbst bei einer energetischen Sanierung bleiben häufig die Mieter auf höheren Kaltmieten sitzen, da die Sanierungskosten als Umlage in die Kaltmiete miteinberechnet werden. Hinzu kommen die Heizkosten, so dass eine energetische Sanierung eine Erhöhung der Mietkosten für den Mieter bedeutet und somit nicht warmmietenneutral ist.[12]
[10] Thomas, Stefan et al. (2021) : CO2-neutrale Gebäude bis spätestens 2045: Ein Diskussionsbeitrag für eine ambitionierte und sozialverträgliche Politikstrategie, Zukunftsimpuls, No. 21, Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie, Wuppertal.
[11] https://www.umweltbundesamt.at/energie/erneuerbare-energie
[12] Thomas, Stefan et al. (2021) : CO2-neutrale Gebäude bis spätestens 2045: Ein Diskussionsbeitrag für eine ambitionierte und sozialverträgliche Politikstrategie, Zukunftsimpuls, No. 21, Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie, Wuppertal.
In Mitteleuropa, insbesondere in Österreich, zeigt sich bei genauerer Betrachtung in Google Earth ein dicht verbauter Raum mit wenig Naturraum. Die Nutzung dieser Flächen ist ein wichtiges Thema, das nicht ignoriert werden sollte. So steigt der versiegelte Boden in Österreich stärker als die Bevölkerungszahl im Lande.
Abb. 6: Flächenverbrauch steigt stärker als Bevölkerungszahl[13]
Viele Menschen wünschen sich ein Leben in einem ein Einfamilienhaus im Grünen. Dies führt allerdings zu einer erhöhten Verkehrsbelastung und einem hohen Flächenverbrauch pro Einwohner. Eine effiziente Nutzung des Raums, vor allem in urbanen Gebieten, ist notwendig.[14]
Freiräume, also unbebaute Räume, übernehmen viele Funktionen wie den Lebensraum für Menschen, Tiere und Pflanzen. Sie sind bestimmend für den Wasserhaushalt, das Klima und den Stoffaustausch sowie für die Luftqualität. Freiräume weisen auch eine soziale Funktion auf, durch die Nutzung zur Freizeit, Erholung oder Begegnungen im Alltag. Ausreichendebioaktive Grünflächen im Stadtraum sind notwendig. Freiräume in der Stadt dienen darüber hinaus zur Biotopvernetzung für Arten- und Biotopschutz. Wichtig hierbei ist das nachhaltige Flächen- und Bodenmanagement und der bestandsorientierte Städtebau.
Das Stadtklima wird vor allem geprägt durch die Abwärme und Schadstoffemissionen, durch Veränderungen der Bodenoberfläche, dadurch eingeschränktem Wasserspeichervermögen sowie die erhöhte Wärmespeicherung. Das Bauen kann einen wahrnehmbaren und anhaltenden Einfluss auf das Stadtklima haben. Ausreichend Grün- und Wasserflächen sowie Luftbahnen können zum einen der erhöhten Wärmespeicherung im Stadtklima entgegenwirken. Zum anderen können sie der verminderten Kühlung wegen mangelnder Verdunstung im Stadtklima entgegensteuern. Ein wichtiger Planungsfaktor ist dabei auch der Sonnenstand. Obwohl die Stadtplanung ihre eigenen Herausforderungen hat, zeigt sich, dass eine gewisse Verdichtung in urbanen Gebieten eine sinnvolle Lösung ist, um den Flächenverbrauch zu reduzieren, und dass zugleich die Anordnung und Gestaltung der Freiräume im Stadtraum enorm wichtig sind.[15]
[13] Grafik von https://vcoe.at/grafiken/detail/oeffentlicher-raum-und-raumordnung
[14] https://www.umweltbundesamt.at/umweltthemen/boden/flaecheninanspruchnahme
[15] Mehra, SR. (2021). Städtische Atmosphäre und Stadtklima. In: Stadtbauphysik. Springer Vieweg, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-30449-2_5
Wasser ist eine der essentiellsten Ressourcen für das Leben auf der Erde. Die Erde ist zu etwa 70 % von Wasser bedeckt, aber nur etwa 2,5 % sind davon Süßwasservorkommen. Tatsächlich ist nur ein winziger Anteil von 0,3 % des Wassers für uns zugänglich und direkt nutzbar. Der Wasserbedarf ist drastisch gestiegen. Obwohl sich die Bevölkerung seit 1930 nur verdreifacht hat, haben wir heute einen sechsfachen Verbrauch im Vergleich zu 1930. Die steigende Nachfrage nach Wasser hat weitreichende Auswirkungen auf die Umwelt und die Gesellschaft. Da die Wasserressourcen nicht überall gleichmäßig verteilt sind, gibt es in einigen Regionen bereits jetzt eine kritische Wasserknappheit. Die Prognosen zur Wasserentwicklung bis 2025 zeigen, dass vor allem in bevölkerungsreichen Gebieten wie Nordamerika eine extreme Trockenheit droht.
Der Klimawandel beschleunigt diese Problematik und erhöht den Druck auf die Wasserverfügbarkeit. Aber auch die Neubildung von Grundwasser wird durch den Klimawandel negatv beeinflusst. Schneearme Winter und ein trockener Frühling resultieren in einem Verlust an Grundwasserneubildungen.[16]
Das Bauwesen ist einer der Sektoren mit erheblichem Wasserverbrauch. Die Industrie nutzt weltweit etwa 56 % des Süßwassers, gefolgt von Haushalten mit 39 % und der Landwirtschaft mit 5 %. Der durchschnittliche Trinkwasserverbrauch in österreichischen Haushälten beträgt etwa 130 Liter pro Tag pro Kopf, ohne Einbeziehung von Gewerbe, Industrie oder Großverbrauchern.[17]
Es gibt bereits Technologien wie wassersparende Sanitäranlagen und alternative Bewässerungssysteme, die helfen, den Wasserbedarf zu reduzieren. Die Implementierung von Technologien, die den Wasserverbrauch minimieren, ist von großer Bedeutung, um nachhaltige Bauweisen zu fördern und einen positiven Beitrag zum Umweltschutz zu leisten. Die Stadtplanung, aber auch die gesamte Gesellschaft muss sich mit diesen Herausforderungen auseinandersetzen und nach zukunftsfähigen Lösungen suchen. Nur durch eine effiziente Raum- und Ressourcennutzung können die Bedürfnisse der Bevölkerung erfüllt und gleichzeitig die Umwelt geschützt werden.
[16] https://www.ovgw.at/wasser/themen-wasser/klimawandel-und-trinkwasserversorgung/ (Zugriff am 31.07.23)
[17] https://info.bml.gv.at/dam/jcr:75a703dd-9c25-452a-ac06-5240abbd118a/Bericht_Wasserschatz.pdf (Zugriff am 31.07.23)