Begrünte Fassaden, Wasser und freie Flächen machen die Stadt der Zukunft lebenswert. (Bildquelle: Alice Quack)

Begrünte Fassaden, Wasser und freie Flächen machen die Stadt der Zukunft lebenswert. (Bildquelle: Alice Quack)

Städte sind komplexe Systeme: Wohnen, Arbeiten, Produktion und Verkehr – all das liegt in der Stadt nah zusammen. Diese Nähe bringt viele Vorteile mit sich, schafft aber auch Konflikte. Die moderne Stadtplanung versteht sich als gesamtgesellschaftliche Aufgabe, die gemeinsam geplant und gelebt werden muss.

Effizienzvorteile konsequenter nutzen

Bauliche Verdichtung und sozial gemischter Siedlungsraum, das sind nur zwei Teilaspekte, die eine Stadt ausmachen. In der Stadt ist alles konzentrierter und liegt dichter zusammen. Durch kürzere Transportwege sind Ver- und Entsorgung kostengünstiger. Auch Produktionsprozesse lassen sich zeit- und ressourcenschonender organisieren, als im ländlichen Siedlungsraum. Die Stadt der Zukunft muss diese Effizienzvorteile konsequenter nutzen.

Städte sind seit jeher Zentren ökonomischer Aktivität. Neben materiellen Produkten sind in der Stadt immer mehr Dienstleistungen gefragt. Die Digitalisierung beschleunigt diese Entwicklung: Neue und weiterentwickelte Fertigungsverfahren ermöglichen eine ressourceneffiziente, emissionsarme Produktion im städtischen Umfeld. Intelligente Logistik und Kreislaufwirtschaftssysteme verbinden ortsnahe Aufbereitungs- und Verwertungstechnik mit nachhaltigem Konsum.

Ressourceneffizienz wird immer wichtiger

Mit der zunehmenden Urbanisierung wächst der Ressourcenverbrauch: Städte verbrauchen immer mehr Energie und Rohstoffe, aber auch mehr Fläche. Dem steigenden Verbrauch stehen zunehmend knappere Ressourcen gegenüber. Ressourceneffizienz wird deswegen immer wichtiger, darf sich aber nicht nur auf die Nutzungsphase von Gebäuden beschränken. Über 80 Prozent der in Deutschland verwendeten Rohstoff Sand, Kies, Ton und Gips, werden auf dem Bau verarbeitet. Zusammen mit den verbauten Metallen und Kunststoffen stecken diese Rohstoffe in den städtischen Gebäuden und sind zugleich ein riesiges Rohstofflager, das im Neu- oder Umbau stärker als bisher genutzt werden sollte. Aus feinkörnigem Bauschutt Sand zu gewinnen, ist nur ein Beispiel und wirkt dem Sandmangel entgegen, der sich vor dem Hintergrund des ungebrochenen Baubooms abzeichnet.

Rohstoffgewinnung durch Gebäudeabbruch. (Bildquelle: Alice Quack)

Rohstoffgewinnung durch Gebäudeabbruch. (Bildquelle: Alice Quack)

Das Gebäude der Zukunft soll ressourceneffizient gebaut und betrieben werden, in seiner Nutzung den Bedürfnissen seiner Bewohner angepasst sein und sich harmonisch in das Stadtbild einfügen. Im Vordergrund stehen recyclingfähige, langlebige Baumaterialien sowie flexible, bedarfsgerechte Nutzungskonzepte: „Lebenslaufwohnungen“ berücksichtigen die Bedürfnisse ihrer Bewohner in den verschiedenen Lebensabschnitten. Ideen aus dem Boots- und Wohnmobilbau tragen dazu bei, den Raumbedarf insgesamt zu reduzieren und damit auch die Menge der eingesetzten Baumaterialien.

Bakterien, die Kunststoffabfall „auffressen“

Doch das Recycling ist nicht auf Baustoffe begrenzt. Zu den Schattenseiten der Großstädte gehört das riesige Müllaufkommen: Bio-, Papier- und Verpackungsabfall aus Kunststoff. Kunststoffe sind nach wie vor die Nummer eins, wenn es darum geht, Lebensmittel lange frisch zu halten. Nachdem sie ihren Zweck erfüllt haben, tragen sie jedoch entscheidend zum Müllaufkommen bei.

Das Verpackungsmüllaufkommen übersteigt die Kapazitäten der Wertstofftonnen. (Bildquelle: Alice Quack)

Das Verpackungsmüllaufkommen übersteigt die Kapazitäten der Wertstofftonnen. (Bildquelle: Alice Quack)

Um dies zu reduzieren, beziehungsweise sinnvoll weiter zu verwerten, gibt es neben den bereits praktizierten Recyclingverfahren ganz neue Ansätze: Wissenschaftler der Universität Greifswald haben Bakterien entdeckt, die mittels eines speziellen Enzyms den Kunststoff PET zerlegen können. Gelingt es, entsprechend optimierte, künstliche Enzyme herzustellen, könnten Kunststoffe vollständig recycelt werden und ein großer Teil des Abfallproblems wäre gelöst.

Energie sparen oder gar nicht erst verbrauchen

Das städtische Energieproblem lässt sich auf anderem Weg lösen und auch hier ist zeitnahes Handeln gefragt, denn es wird immer noch zu viel verheizt oder gekühlt. Wärmepumpen, Solaranlagen oder deren Kombination tragen bei Neubauten schon heute dazu bei, Energie zu sparen oder gar nicht erst zu verbrauchen. Holz als nachwachsender Rohstoff, Lehm als natürliches Dämmmaterial oder recycelter Beton sind nur einige Beispiele für Baustoffe, die ressourcenschonend hergestellt und verarbeitet werden.

Viel Potenzial für mehr Energieeffizienz steckt auch im Sanieren vorhandener Gebäude. Heizanlagen mit moderner Niedertemperaturtechnik ersetzen alte, verbrauchsintensive Gas- oder Ölheizungen. Die Dämmung von Dächern, Fassaden und Fenstern bewahrt die Gebäudehülle vor unnötigem Energieverlust. Allein das spart jährlich mehrere hunderttausend Tonnen klimaschädliches Kohlendioxid ein.

Zahlreiche deutsche Städte gehen die Energiewende bereits erfolgreich an: Flexible Batterie- und Gasspeicher werden weiterentwickelt, um Stromüberschüsse aus Windparks zu sammeln und später zu nutzen. Solarflächen auf den Gebäuden oder innovative Solarfassaden erzeugen erneuerbare Energie vor Ort und schaffen klimaneutrale Stadtquartiere.

Mehr Raum für die Natur

Stadtklima und Luftqualität beeinflussen einander unmittelbar. In den Städten ist es fast immer wärmer als im Umland, und durch die globale Klimaerwärmung verstärkt sich dieser Effekt zusätzlich. Dichte Bebauung, fehlende Vegetation, Luftschadstoffe aus Autos, Heizungsanlagen und der Industrie aber auch Abwärme, all das führt zu gesundheitlichen Schäden der Stadtbewohner. Ein Cocktail von Partikelemissionen aus Verkehr und Industrie sowie privaten Heizungsanlagen ist fester Bestandteil der Luft, die Städter täglich einatmen: Stickstoffoxide, Feinstäube, aber auch Ammoniak und Ozon. Hinzukommen klimawirksame Gase wie Kohlendioxid und Methan. Steigende Temperaturen aktivieren zudem die Bildung bestimmter Schadstoffe und erhöhen deren Konzentration: allen voran Ozon, das sich im Zusammenspiel von Sonnenlicht und Abgasen bildet.

Emissionen ausgewählter Luftschadstoffe (Bildquelle: Umweltbundesamt, Nationale Trendtabellen für die deutsche Berichterstattung atmosphärischer Emissionen seit 1990, Emissionsentwicklung 1990 bis 2017, Stand 02/2019)

Emissionen ausgewählter Luftschadstoffe (Bildquelle: Umweltbundesamt, Nationale Trendtabellen für die deutsche Berichterstattung atmosphärischer Emissionen seit 1990, Emissionsentwicklung 1990 bis 2017, Stand 02/2019)

Grundsätzlich geht die städtische Luftbelastung seit Jahren zwar kontinuierlich zurück, variiert aber lokal sehr stark. Die Natur selbst bietet hier effektive Gegenmaßnahmen: Bäume verbessern die Luftqualität entscheidend. Sie sind natürliche Luftfilter, die über ihre Blattoberflächen gasförmige Luftverunreinigungen aufnehmen und Stäube binden. Aber nicht nur das: Als Schattenspender haben sie positiven Einfluss auf das gesamtstädtische Leben. Grüne Inseln tun Körper und Seele gut und fördern das Wohlgefühl. Stadtklimaforscher und Stadtentwickler arbeiten gemeinsam an klimatisch und lufthygienisch lebenswerten Städten mit mehr Raum für die Natur: Steinwüsten weichen Grünflächen, locker angeordnete Gebäude ersetzen die geschlossene Bebauung mit tiefen Straßenschluchten, sodass ein ausreichender Luftaustausch zwischen Stadt und Umland stattfinden kann. Diese Maßnahmen verbessern die Luftqualität und senken die Oberflächentemperaturen. Großflächige Fassaden- und Dachbegrünungen tun ihr Übriges und tragen außerdem zu einem attraktiven Stadtbild bei.

Effizient vernetztes Verkehrssystem

Noch immer ist der Personen- und Güterverkehr einer der Hauptverursacher, wenn es um die Belastung mit Lärm und Schadstoffen geht. In den Städten wirken diese Immissionen besonders negativ. Ein begrenztes Angebot von Verkehrswegen komprimiert das gesamte, stetig zunehmende Verkehrsaufkommen – der Verkehrsinfarkt ist vorprogrammiert.

Dabei bieten gerade die Städte aufgrund der hohen Bevölkerungsdichte und der zunehmend vielfältigen Mobilitätsangebote die besten Voraussetzungen für ein effizient vernetztes Verkehrssystem: Echtzeit-Fahrplaninformationen, Ticketkauf und Car- oder Bikesharing per App, hier gibt es schon gute Ansätze. Doch die stehen meistens für sich allein. Die eigentliche Kunst liegt darin, die einzelnen Verkehrsangebote einfach und sinnvoll miteinander zu vernetzen. Hier gibt es noch viel zu tun: So kann der öffentliche Personennahverkehr attraktiver werden, wenn er in engerem Takt fährt und die Bus- und Bahngrößen dem tatsächlichen Transportaufkommen angepasst werden. Zudem müssen Ankunfts- und Abfahrtszeiten besser als bisher aufeinander abgestimmt werden.

Emissionsarme Mobilität

Städtische Ladeinfrastruktur für E-Bikes (Bildquelle: Alice Quack)

Städtische Ladeinfrastruktur für E-Bikes (Bildquelle: Alice Quack)

Parallel wächst die Nachfrage nach emissionsarmer, individueller Mobilität. Alternative Antriebsformen wie Hybrid- oder Voll-Elektro-Fahrzeuge leisten einen Beitrag, egal ob als Pkw, Roller oder Fahrrad. Je nach Bedarf oder Geldbeutel ist für Jeden eine klimafreundliche Variante dabei. Elektrofahrzeuge haben eine kürzere Reichweite und sind damit für die innerstädtische Nutzung die erste Alternative zu Fahrzeugen mit klassischem Verbrennungsmotor.

Doch das gilt nicht nur im Individualverkehr: Auch in der Logistikbranche steigt der Anteil von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben. Ziel ist es, das Lastenverkehrsaufkommen möglichst effizient und emissionsarm zu bewältigen, ein Wettbewerbsvorteil für Unternehmen, die hier eine Vorreiterrolle übernehmen, inbegriffen.

Logistik neu denken

Durch den Online-Handel nimmt der Lieferverkehr dramatisch zu, vor allem auf der letzten Meile. Der Kunde möchte sich seine Bestellung, und sei sie auch noch so klein, am liebsten bis an die Haustüre liefern lassen. Dieses veränderte Kaufverhalten der Bevölkerung stellt die Logistikbranche vor neue Herausforderungen und führt zu einer weiteren Belastung der ohnehin schon durch den Personenverkehr überfüllten Straßen. Größere Lieferfahrzeuge kommen entweder gar nicht erst ans Ziel oder werden selbst zum Verkehrshindernis, zum Beispiel, wenn sie eine Einbahnstraße in der Innenstadt blockieren.

Innovative Warenübergabe-Systeme schaffen hier Abhilfe: Schon heute bieten wohnortnahe Paketshops oder Packstationen die Möglichkeit, die bestellten Waren flexibel abzuholen und im Bedarfsfall auch wieder zurückzusenden. Eine andere Form sind sogenannte temporäre Lagerstätten: Container, die tagsüber und/oder nachts an mehreren Stellen in der Stadt aufgestellt werden, fungieren als Mini-Verteilzentren. Zusteller auf elektrifizierten Lastenfahrrädern holen die Waren dort ab und liefern sie aus. Durch den Einsatz in den Nachtstunden tragen sie zu einer Entzerrung der Verkehrssituation bei. Sie verbrauchen zudem viel weniger Platz, sind deutlich klimafreundlicher und außerdem fast geräuschlos.

Digitalisierung findet Stadt

Nicht nur, um die mobilen und logistischen Herausforderungen zu meistern, hält in den Städten die Digitalisierung mehr und mehr Einzug. Der digitale Wandel auf kommunaler Ebene bietet Online-Zugänge zu allen Verwaltungsdienstleistungen. Menschenschlangen vor Behörden oder Ämtern bilden sich höchstens noch virtuell vor dem Online-Rathaus, wenn die Internetgeschwindigkeit oder die Daten-Übertragungsraten nicht ausreichen.

Im Gesundheitswesen ist mit Einführung der elektronischen Gesundheitskarte bereits 2015 der erste Schritt in Richtung Digitalisierung vollzogen worden. In einem weiteren Schritt werden Ärzte, Krankenhäuser, Apotheken und Krankenkassen im städtischen Umfeld miteinander vernetzt. Medizinische Informationen, die für die Behandlung benötigt werden, sind schneller und einfacher verfügbar. Früherkennung wird leichter, Fehldiagnosen oder doppelte Diagnostik verhindert. Und das hilft nicht nur den Patienten, denn es spart eine Menge Bürokratie und Kosten.

Digital wird es auch bei der (Weiter-)Bildung: Online-Lernplattformen ergänzen und verbessern das Angebot, wann und wo auch immer gerade Bedarf besteht. Wlan, frei zugänglich an öffentlichen Plätzen der Stadt, trägt dazu bei.

Die Digitalisierung wird die Art, wie die Stadtbevölkerung in naher Zukunft lebt, wirtschaftet und arbeitet, entscheidend beeinflussen und tut es auch heute schon. Eine breite Einbeziehung aller städtischen Lebensbereiche und Interessengruppen bildet die Voraussetzung dafür, dass die digitalen Angebote erfolgreich weiterentwickelt und genutzt werden – Verbesserung der Lebensqualität inbegriffen.

Über den Autor

Alice Quack

ist Assistentin im Fachbereich Umweltmesstechnik der VDI/DIN Kommission Reinhaltung der Luft – Normenausschuss beim VDI in Düsseldorf.