Impulsvortrag von
Prof. Dr. Michael Narodoslawsky
Institut für Prozess- und Partikeltechnik
Technische Universität Graz

Stadt:Klima
Ein Weitwinkel-Blick

Die derzeitige Debatte über den Klimawandel und die Rolle, die Städte in diesem globalen Phänomen spielen, ist stark fokussiert. Einerseits wird die Debatte auf die Reduktion des Ausstoßes von klimarelevanten Gasen, allen voran von Kohlendioxid, zugespitzt. Andererseits werden die katastrophalen Einflüsse des Klimawandels, insbesondere Extremwetter-Situationen, in der Debatte angesprochen. Ich will hier bewusst nicht diese gängigen und weithin bekannten Positionen vortragen. Ich will Ihnen vielmehr den Blickwinkel öffnen, auf Aspekte hinweisen, die gerne übersehen werden im lauten Getöse der Klimadiskussion. Aspekte, von denen ich aber überzeugt bin, dass sie gerade für Städte von großer Bedeutung sind.

Wenn man heute in den Medien Bilder von Naturkatastrophen wie Wirbelstürmen, Hochwasser oder extremer Hitze und Kälte und ihren Auswirkungen auf Städte ins Wohnzimmer serviert bekommt, so stellt sich immer stärker die bange Frage: Ist denn das noch „Wetter“ oder ist das schon „Klima“? Der allgemeine wissenschaftliche Konsens ist ernüchternd: Klimawandel ist nicht mehr etwas theoretisch Mögliches, er ist bereits im Gange, und das mit mehr Dynamik als noch vor wenigen Jahren erwartet.

Der Klimawandel ist Realität

Der Konsens geht aber noch weiter: Klimawandel ist offensichtlich „systemisch“, also einerseits durch viele Faktoren bestimmt, und andererseits mit einer Bandbreite von Auswirkungen versehen. Unter den Faktoren, die den Klimawandel bestimmen, sind natürlich Treibhausgase, wobei das Kohlendioxid zwar sicher wichtig, aber nicht allein ausschlaggebend ist. Wasser spielt in der Klimagleichung eine weit höhere Bedeutung als alle „trockenen“ Klimagase zusammen. Schließlich spielen Gase wie Methan und Lachgas, auch wenn sie vergleichsweise nur in Spuren in der Atmosphäre vorkommen, ebenfalls eine gewichtige Rolle. Mit dieser Erkenntnis ist aber nicht nur die Energieversorgung unserer Gesellschaft mit ihrer starken fossilen Ausrichtung klimarelevant. Auch die Landwirtschaft kommt damit in die Klimadebatte.

Ein wesentlicher weiterer Faktor des Klimawandels ist aber auch die Bodennutzung. Das Zurückdrängen von Urwäldern, das Trockenlegen von Feuchtgebieten, die Ausweitung von (bewässerten) Agrarflächen und die Versiegelung der Böden durch Ausbreiten von Siedlungsräumen haben für sich Klimawirkung, verändern aber auch den Wasserkreislauf, verändern die Emission von Spurengasen und lösen zusätzlichen Energiebedarf in der Gesellschaft aus. Klimawandel ist daher nicht eine Folge der Fehlentwicklung eines bestimmten Sektors unserer Gesellschaft. Er ist die Folge der Art und Weise, wie der moderne Mensch lebt.
Ein weiterer Konsenspunkt ist die Erkenntnis, dass der Klimawandel global ist. Das bedeutet aber auch, dass man sich nicht lokal vom Klimawandel freikaufen, quasi seine Klimasünden exportieren kann. Auch wenn wir hier alle mit Biotreibstoffen fahren, so werden wir doch mit den Klimafolgen eines ungezügelten Anbaus etwa von Ölpalmen und der dadurch bedingten Abholzung des Regenwaldes in Indonesien konfrontiert. Unsere Sünden kommen wieder zu uns zurück!

Schließlich besteht eindeutiger Konsens darüber, dass der Klimawandel, zumindest zu einem wesentlichen Anteil, auf menschliche (Fehl-) Handlungen zurückgeht. Damit ist auch klar, dass der Mensch aufgerufen ist, sich nicht nur gegen die Folgen des Klimawandels zu schützen, sondern dass er auch verpflichtet und in der Lage dazu ist, die gesellschaftlichen und technischen Faktoren, die zum Klimawandel führen, zurückzufahren.

Städte als Klima-Hotspots und Klimalösung

Will man die Rolle von Städten im Klimaspiel erkennen, so lohnt sich ein Blick aus dem Weltall. Satellitenaufnahmen machen deutlich, dass die Erderwärmung in den Städten bereits Realität ist: Städte sind um vieles wärmer als ihr grünes Umland. Die Gründe dafür sind vielfältig, liegen aber alle in der Versiegelung des Bodens und der damit einhergehenden Störung natürlicher Kreisläufe, insbesondere des Wasserkreislaufes. Städte sind die Kochplatten unserer Gesellschaft, Wälder und Feuchtgebiete sind die Kühlrippen unseres Planeten.

Dazu kommt, dass natürlich in Städten besonders viele Treibhausgase emittiert werden. Darauf haben aber meine Vorredner schon eingehend hingewiesen.

Aus dieser Erkenntnis kann man natürlich eine simplifizierende Lösung ableiten: Willst du das Klima heilen, musst du die Städte auflösen. So einfach ist es jedoch nicht. Tatsache ist, dass der Trend der Urbanisierung ständig stärker wird. Wir werden nicht nur mehr Menschen auf diesem Planeten, wir ziehen auch zunehmend in die Stadt. Bereits heute leben mehr Menschen in Städten als auf dem Land, 2030 werden zwei von drei Menschen in der Stadt leben. Die Stadt ist der Lebensraum des modernen Menschen, dieser Trend ist nicht umkehrbar.

Akzeptiert man, dass ein wesentlicher Anteil des Klimawandels menschgemacht ist, so muss man auch die zentrale Rolle von Städten bei der Reduzierung jener Faktoren, die den Klimawandel auslösen, akzeptieren. Man kann nicht ein menschgemachtes Problem lösen wollen ohne die zwei Drittel der Menschheit, die in Städten leben, in diese Lösung einzubeziehen!

Ein neuer Blickwinkel

Ich könnte es mir an dieser Stelle einfach machen und Sie mit den üblichen Lösungsansätzen im Klimaschutz konfrontieren. Ich könnte Ihnen von den Vorteilen der Elektromobilität in Städten erzählen, auf die positive Klimawirkung eines verstärkten ÖPNV-Angebotes hinweisen, Ihnen die Klimavorteile von mehr Radwegen und von Fußläufigkeit in Städten darlegen, Ihnen gute Beispiele für die thermische und überhaupt energetische Sanierung von Gebäuden und Infrastruktur anbieten oder ein paar schöne Bilder von Solar-, Wind- oder Biomassekraftwerken zeigen. Aber all dies wissen Sie schon und ich bin überzeugt davon, dass das hier (anders als in meiner engeren Heimat Österreich) schon intensiv umgesetzt wird, die Ausführungen des Herrn Ministers haben mich darin noch weiter bestärkt.

Ich will daher etwas ganz anderes mit Ihnen machen. Ich will Ihnen den Blick auf drei oft übersehene Aspekte des Klimaschutzes und der Rolle der Städte in diesen Bemühungen lenken:
auf die Ressourcen der Städte,
auf den Zusammenhang zwischen Zeit und Klima und
auf neue Funktionen, die auf Städte aus dem Titel des Klimaschutzes zukommen können, insbesondere im Hinblick auf das Verhältnis von Stadt und Umland.

Die verborgenen Ressourcen

Beginnen wir mit der Ressourcenlage. Städte haben weit mehr Ressourcen im Kampf gegen die Erderwärmung zur Verfügung, als gemeinhin angenommen wird. Üblicherweise werden Städte ja nur als Ressourcenverbraucher gesehen. Dem ist aber nicht so.

Betrachtet man die ursprünglichste erneuerbare Energie, die Sonnenenergie. Selbst eine so dicht bevölkerte (und daher mit relativ wenig Fläche ausgestattete) Stadt wie Köln hat einen enormen Solarenergieüberschuss verglichen mit ihrem Verbrauch: Die Sonne strahlt etwa acht mal soviel Energie auf die Stadtfläche von Köln ein, als diese Stadt (Industrie, Verkehr und Wohnen mit eingerechnet!) verbraucht. Selbst bei heute gängigen Wirkungsgraden in der Solarthermie und der Photovoltaik könnte sich Köln energetisch selbst versorgen, ohne auch nur ein Gramm Treibhausgase auszustoßen. Wir haben also kein „Energieproblem“, wir haben vielleicht ein Investmentproblem, vielleicht auch ein Problem, ob wir wirklich den Kölner Dom mit PV Panelen überdecken wollen.

Aber keine Angst, das ist vielleicht auch nicht notwendig. Die Stadt hat auch noch ganz andere Ressourcenpotenziale. Rechnet man etwa den Anfall von Altpapier in einer Stadt auf die Fläche um, so ergibt sich eine höhere (energetische) Flächenproduktivität, als sie etwa ein dichter Wald aufweist: Sie leben in jeder Stadt eigentlich mitten in einem Wald, wenn es um Bioenergie geht! Nehmen wir den Müll und rechnen auch den energetisch um, dann ergibt sich sogar eine Flächenproduktivität, die um mehr als 30 % über jener von Kurzumtriebsplantagen für Energieholz liegt. Die Stadt als „Turbowald“, als eine Fläche, die jeden Land- und Forstwirt ob ihrer Produktivität die Blässe des Neids ins Gesicht treibt? Das ist sicher eine ganz neue Sichtweise auf Stadt!

Natürlich könnten Sie einwenden, dass das noch immer nicht die Energieprobleme der Stadt löst. Nein, für sich allein genommen nicht. Aber man kann mit diesen Ressourcen zwischen einem Drittel und fast hundert Prozent des Heizbedarf einer Stadt decken (abhängig vom Zustand der Bausubstanz) und immerhin einen interessanten Anteil des Strombedarfs.

Was ich mit diesen Beispielen sagen will: Die Stadt verfügt über substanzielle eigene Ressourcen! Es lohnt sich Ressourcenmanagement aus der Sicht des Klimaschutzes zu betreiben und diese Ressourcen zu heben, damit die Stadt nicht hilflos am „fossilen Tropf“ hängt.

Zeit und Klima

Wenn sich die Menschheit vom eben erwähnten fossilen Tropf entwöhnen will, muss sie auf erneuerbare Ressourcen setzen. Sonne, Wasser, Biomasse und Wind sollen die Energiebedürfnisse nachhaltig decken. Eine wesentliche Eigenschaft dieser Ressourcen ist aber, dass sie zeitlich nicht kontinuierlich anfallen: Die Sonne scheint nur am Tag, die Biomasse wird gepflanzt, wächst dann und wird in einer kurzen Zeitspanne geerntet, der Wind bläst, wann er will. Damit kommt es zu einem Auseinanderklaffen von Bereitstellung nachhaltiger Energie und von gesellschaftlicher Nachfrage. Dies ist sowohl kurzfristig so, etwa wenn man die Tagesprofile von Windenergie mit dem Bedarf nach Elektrizität vergleicht, als auch, wenn man den Anfall der Energie über das Jahr mit dem Verbrauch vergleicht.

Ein Ausweg wäre natürlich die Speicherung. Hier stellt sich aber das Problem, dass Energiespeicherung sehr ineffizient ist. Selbst bei der (effizientesten) Speicherung der Elektrizität in Pumpspeicherwerken werden 20 % des mühsam erzeugten Stromes verloren, speichert man in Wasserstoff, kommen gar 70 % nicht wieder zum Einsatz. Denkt man an die Kosten der Bereitstellung, aber auch an die systemischen Klimaauswirkungen, die jede, auch nachhaltige Energietechnologie aufweist, so muss man klar sagen, dass Speicherung eigentlich vermieden werden muss.

Hier können Städte wesentlich mitwirken. Niemand sagt, dass die derzeitigen Verbrauchsmuster in Stein gemeißelt sind! Eine Waschmaschine muss nicht zur Spitzenverbrauchszeit laufen, ebenso kann auch ein gut ausgelegter Kühlschrank dann anlaufen, wenn Strom im Überschuss vorhanden ist. Intelligente Netze, die den Verbrauch entsprechend dem Energieangebot lenken, sind hier gefragt.

Die Infrastruktur allein kann jedoch diesen Wandel nicht herbeiführen. Es bedarf einer intensiven Information der Bürger. Es bedarf aber auch dem Aufbau von Vertrauen, damit sich Bürgerinnen und Bürger auf solche intelligenten Infrastruktur-Lösungen einlassen. Vor allem bedarf es aber eines geänderten Rhythmus, eines Rhythmus, der mit dem Angebot der Natur geht und ihm nicht entgegenläuft. Diesen Rhythmus müssen Städte finden, um dem Klimawandel wirksam zu begegnen.

Die Stadt als Wärmedrehscheibe

Die technische Entwicklung, aber auch die Anforderungen des Klimaschutzes, verändern das Energieprofil unserer Gesellschaft. Mehr Automatisierung, mehr Elektronik, aber auch die Notwendigkeit, Mobilität klimagerecht zu machen, werden zu einer immer stärkeren Nachfrage nach Elektrizität führen. Wärme hingegen wird durch die Steigerung der Effizienz der Industrie, durch immer bessere und effizientere Bauwerke, vielleicht sogar durch den Anstieg der Temperatur selbst, immer weniger nachgefragt.

Wind-, Wasserkraft und Photovoltaik sind Elektrizitätstechnologien, die kaum negative Klimaauswirkungen aufweisen. Allein, sie werden nicht ausreichen. Auch in Zukunft wird ein beträchtlicher Anteil der Elektrizität über thermische Verfahren, auf der Basis von fossilen Ressourcen wie Erdgas ebenso wie auf der Basis von Biomasse, bereitgestellt werden müssen. Und wo es thermische Verfahren zur Elektrizitätsbereitstellung gibt, dort gibt es Abwärme.

Städte sind naturgemäß die wichtigsten Abnehmer der Elektrizität, in vielen Fällen liegt die Bereitstellung in der Hand kommunaler Betriebe (vor allem, wenn man die vorhin genannten „stillen Ressourcen der Städte“ mit in die Überlegungen einbezieht!). Gleichzeitig sind Städte natürlich auch Verbraucher von Wärme, zur Raumheizung ebenso wie für industrielle Prozesse.

Die Effizienz jedes Energiesystems hängt ganz entscheidend von der weitgehenden Nutzung der anfallenden Wärme ab. Nur wenn die Ressourcen vollständig genutzt werden, ist ein System effizient. Daher darf die bei der Elektrizitätsbereitstellung anfallende Wärme nicht nutzlos vergeudet werden, sie muss in den Dienst der Gesellschaft gestellt werden. Den Städten kommt hier eine ganz bedeutende Rolle zu.

Je mehr sich das Verhältnis zwischen Wärme und Elektrizität zu Gunsten der Elektrizität verschiebt, desto drängender wird dieses Effizienzproblem: Wohin mit dem „Nebenprodukt“ Wärme? Hier treffen sich zwei Trends und weisen den Städten eine neue Funktion in einer klimagerechten Zukunft zu: Einerseits erfordert der Klimaschutz eine Abkehr von fossilen Ressourcen zu erneuerbaren, insbesondere auch zu Biomasse. Biomassen sind immer feucht und müssen zu ihrer Nutzung, aber auch für ihren Transport, über weite Strecken getrocknet werden. Andererseits gibt es immer mehr „Überschusswärme“. Die Städte müssen hier eine neue Rolle übernehmen, die sie mit ihrem Umland zusammenspannt: Sie müssen zu den „Trockenkammern“ der Hinterlandregionen werden! Das kommt natürlich sowohl der Stadt als auch dem Hinterland zu Gute. Der Stadt, weil sie hochwertige Ressourcen nutzen kann, dem Hinterland, weil es seine biogenen Ressourcen effizient aufwerten kann. Wärme kann daher zu einem neuen wirtschaftlichen Band zwischen Stadt und Hinterland werden.

Zusammenfassung

Dieser Beitrag sollte Ihnen drei wesentliche Aspekte von Städten aus der Sicht des Klimaschutzes darstellen:
Die Klimawirkung von Städten ist systemisch und beschränkt sich keineswegs auf ihren Kohlendioxid-Ausstoß. Versiegelung, die Störung des Wasserkreislaufs, aber auch induzierte Wirkungen wie der Raubbau an Regenwäldern und die Reduktion von Feuchtgebieten zur Bereitstellung von Ressourcen, sind klimarelevante Wirkungen der Städte.
Städte haben interessante Ressourcen, die sie dazu nützen können, ihre Klimaauswirkungen zu verringern. Sonnenenergie einerseits und Reststoffe andererseits können helfen, Städte auf klimagerechte Weise mit der notwendigen Energie zu versorgen.
Aus den Anforderungen des Klimaschutzes ergeben sich neue Aufgaben für Städte. Die Entwicklung eines neuen Rhythmus im Einklang mit dem Ressourcenangebot der Natur und die Bereitstellung und den Betrieb intelligenter Infrastruktur, die Energieangebot und Nachfrage aufeinander abstimmt, sind hier zu nennen. Das Management von Überschusswärme wird zu einer weiteren Aufgabe. Dabei kann Wärme zu einem Bindeglied zwischen Stadt und Land werden, wenn Städte mit ihrer Überschusswärme helfen, die biogenen Ressourcen des Landes aufzuwerten.