Difu-Berichte 4/2007 - Neue Wege für die städtische Wasserwirtschaft der Zukunft

Lösungen für eine der demografischen Entwicklung und dem Klimawandel angepassten Stadttechnik

Im Jahr 2002 wurde auf Initiative des Deutschen Instituts für Urbanistik und des Instituts für sozial-ökologische Forschung (ISOE), Frankfurt/Main, der Forschungsverbund net-WORKS gegründet. Der Verbund zielt mit seiner Arbeit auf die konzeptionelle Entwicklung von innovativen und nachhaltigen Lösungen im Bereich städtischer Infrastruktursysteme – insbesondere im Bereich der Wasserver- und Abwasserentsorgung. netWORKS entwickelt praxisbezogene Entscheidungshilfen für Kommunen, die verantwortlich für die Definition und Erbringung von Leistungen öffentlicher Daseinsvorsorge sowie die diese Leistungen ausführenden (kommunalen) Ver- und Entsorgungsunternehmen bzw. -betriebe sind.

Der Forschungsverbund wird von mehreren Forschungseinrichtungen getragen. In der Forschungsgruppe arbeiten Wissenschaftler aus den Bereichen Ökonomie, Soziologie, Recht, Raumwissenschaft, Stadttechnik und Ökologie – je nach Projekt in unterschiedlicher institutioneller und fachlicher Zusammensetzung.

In die Projektarbeit sind jeweils Städte mit ihren Ver- und Entsorgungsunternehmen als „Praxispartner“ eingebunden. Die Kommunen sind gleichzeitig empirisches Feld, Korrektiv der Untersuchungen und Nutzer der Forschungsergebnisse. Kritisch begleitet werden die Forschungen zudem durch zahlreiche Experten aus Kommunen, Ver- und Entsorgungswirtschaft, Kommunalberatung, Finanzdienstleistung, Unternehmensberatung, Verbänden und Ministerien.

Nach dem erfolgreichen Abschluss des Projekts „Sozial-ökologische Regulation netzgebundener Infrastruktursysteme am Beispiel Wasser“ startete der Forschungsverbund zum Juli 2007 ein neues Projekt. Das auf zweieinhalb Jahre angelegte Vorhaben wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Programms „Sozial-ökologische Forschung“ gefördert. Beteiligte Forschungseinrichtungen neben dem Difu und dem ISOE sind die Arbeitsgruppe für regionale Struktur- und Umweltforschung GmbH (ARSU), der Lehrstuhl für Stadttechnik der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus, das IWW – Rheinisch-westfälisches Institut für Wasserforschung gGmbH, Mühlheim a.d.R., sowie als weiterer Kooperationspartner die COOPERATIVE Infrastruktur und Umwelt, Darmstadt. Praxispartner im Projekt sind die Stadt Bielefeld mit ihrem Umweltbetrieb, die Stadtwerke Chemnitz AG, die Stadtwerke Essen AG, die LWG Lausitzer Wasser GmbH & Co. KG, Cottbus, die Hamburger Stadtentwässerung und Hamburger Wasserwerke – Unternehmen von HAMBURG WASSER sowie die WAG Wasserversorgungs- und Abwasserentsorgungsgesellschaft Schwerin. Ebenfalls eingebunden sind die Verwaltungen der Städte.

Was wird untersucht?

Die Netze und Anlagen der kommunalen Wasserversorgung beruhen auf einem über lange Zeiträume gewachsenen zentralen System von Wasserversorgungs- und Abwasserentsorgungsanlagen und -netzen. Diese Zentralität und Einheitlichkeit hat bei mittleren bis hohen Siedlungsdichten entscheidende technische und ökonomische Vorteile gegenüber de- oder semizentralen Systemen. Durch die abnehmende Bevölkerungszahl tritt jedoch eine völlig neue Problematik auf: Die Funktionalität der Systeme ist durch Unterauslastung gefährdet. In einigen Städten und Regionen sind Rück- und Umbaumaßnahmen der Netze notwendig, die an die Grenzen des betriebswirtschaftlich Machbaren führen. Hinzu kommt, dass der sich abzeichnende Klimawandel und die damit verbundenen Extreme von entweder sehr trockenen oder sehr nassen Sommern sowie häufig kleinräumigen Starkregenereignissen, erhebliche Schwankungen in der Auslastung der Netze verursachen. Diese Phänomene sollen daher näher betrachtet und Transformationsmöglichkeiten der stadttechnischen Systeme untersucht werden. Neben dem Rück- und Umbau von Netzen und Anlagen soll auch der Einsatz neuer Technologien in Form der Kopplung zentraler mit semizentralen Systemalternativen geprüft werden. Die einbezogenen Städte mit ihren jeweiligen Ver- und Entsorgungsunternehmen stehen stellvertretend für solche, die sich im Prozess der Schrumpfung befinden, teilräumliche Schwankungsproblematiken aufweisen sowie solche mit weiter wachsender Bevölkerung und damit stagnierendem bis steigendem Verbrauch.

Besondere Herausforderungen für Politik und Verwaltung in Kommunen

Die Entscheidungsträger vieler deutscher Städte stehen vor der Herausforderung, Leitvorstellungen für die Entwicklung ihrer Kommunen unter (tendenzieller) Schrumpfung zu entwickeln. Bereits heute bilden gesamtstädtische Entwicklungskonzepte das Rückgrat für Stadtumbau und -rückbau. Die stadtverträgliche und einwohnerfreundliche Bewältigung des demografischen Wandels setzt geradezu eine Renaissance langfristiger, konsistenter Stadtentwicklungsplanung und –politik voraus. Aktuelle Studien weisen jedoch erhebliche Defizite hinsichtlich des konzeptionellen Gehalts dieser Leitvorstellungen aus. Einerseits ist in mittel- bis langfristiger Perspektive vielerorts eine erhebliche Planungsunsicherheit zu konstatieren, andererseits fehlt es häufig an einer frühzeitigen Einbindung der technischen Infrastruktur in Umbaustrategien. Restriktionen in der Förderprogrammatik und den Fördermodalitäten für die Umsetzung von Stadtrückbau und -umbaukonzepten verschärfen die Situation zusätzlich, da die notwendige Anpassung der technischen Infrastruktur so kaum erfolgt. Hinzu kommt, dass die notwendige Abgrenzung der stadtumbaubedingten Folgekosten ein schwieriges Unterfangen ist. Der Bedarf an Erfahrungsaustausch ist vor diesem Hintergrund groß. Ebenso bedeutsam dürfte es für die kommunalen Akteure jedoch sein, Vorstellungen über gangbare Alternativen vorhandener technischer Strukturen zu entwickeln, die damit verbundenen städtebaulichen und finanziellen Voraussetzungen abzuschätzen und das in der Verwaltung erforderliche Know-how auszubauen. Stadttechnik, Architektur und Planung müssen dabei eng zusammenarbeiten.

Besondere Herausforderungen für die Unternehmen der Siedlungswasserwirtschaft

Die abnehmende Auslastung stellt auch die Ver- und Entsorgungsunternehmen vor vielschichtige Probleme. Die in einigen Städten und Regionen absehbar zu erfolgenden Rück- und Umbaumaßnahmen der Netze und Anlagen sowie die Einführung gänzlich neuer Technologien stellen an die Unternehmen planerisch und betriebswirtschaflich große Herausforderungen.

Intelligente Kombinationen zentraler und semizentraler Systemalternativen

Das durch den demografischen Wandel initiierte Nachdenken über Transformationsmöglichkeiten der bisherigen Systeme kann durch den Einsatz neuer innovativer Systeme positive Effekte haben. In diesem Zusammenhang könnten kleinere Einheiten und autarke Systeme an Bedeutung gewinnen. Damit sich solche (semizentralen) Anlagensysteme durchsetzen können, müssen die vorhandenen sukzessive ergänzt und umgestellt werden. Dies muss geschehen, ohne die Funktionalität des Gesamtsystems zu gefährden und betriebswirtschaftliche Erfordernisse berücksichtigen. Zugleich gilt es, die Transformation ökologisch und sozial verträglich zu gestalten. Besonders in schrumpfenden Regionen sind innovative Ver- und Entsorgungsstrategien und -konzepte zu entwickeln. Kommunen und ihre Wasserwirtschaftsunternehmen sind dabei gleichermaßen herausgefordert.

Innovationen als Chance für kommunale Ver- und Entsorger

In Deutschland wurden in den letzten beiden Jahrzehnten bereits beachtliche Innovationen im Bereich alternativer Wasserverund Abwasserentsorgungstechnologien entwickelt, die jedoch bisher ausschließlich im Rahmen weniger kleiner Modellprojekte umgesetzt wurden. Aus den punktuellen Erfahrungen dieser Projekte eines „Experimentellen Wohnungs- und Städtebaus“ heraus können jedoch noch keine verallgemeinernden Schlüsse und Hinweise für eine Einführung in größerem Maßstab und die Kombination mit vorhandenen Anlagen und Netzen gezogen werden.

Pilotvorhaben machten deutlich, dass stoffliche Differenzierungen und neuartige Kombinationen von Abwasser und Frischwasser prinzipiell möglich sind. Für die deutschen Kommunen kommt es nun darauf an, Referenzprojekte verfügbar zu haben, in denen (vor allem im Bestand) flexiblere Ver- und Entsorgungsstrukturen errichtet werden, die Gesichtspunkte einer Netzkoordination (mittel- bis langfristige Transformation der zentralen Bestandteile) angemessen berücksichtigen und Ausstrahlungskraft auch für andere Städte besitzen. Dies ist aus drei zentralen Erwägungen heraus von besonderer Bedeutung:

• Volkswirtschaftlich gesehen handelt es sich um flexiblere und nachhaltige Lösungen, mit denen die Schließung von Nährstoffkreisläufen angestrebt wird wie auch – insbesondere angesichts der steigenden Energiepreise – eine energetische Verwertung von Abwasser. Hierbei ist vor allem zu berücksichtigen, dass die Ressourcen von mineralischem Phosphor als Düngemittel bereits sehr knapp sind, so dass aus dem Abwasser Phosphor in einer Weise wiedergewonnen werden sollte, in der es gut pflanzenverfügbar ist.
• Abwasser wird technisch und ökonomisch als Ressource begriffen. Intelligente Systemlösungen zeichnen sich durch Stoffstromreduktion (Ökoeffizienz), höhere Flexibilität und teilweise kürzere Leitungswege aus und repräsentieren gegenüber konventionellen Systemlösungen (im Sinne der Regeln der Technik) langfristig eine ökonomische Effizienzanhebung (Energieverwertung). Qualitätsgesichertes Regenwasser als Trink- und Brauchwasserressource macht es überdies möglich, ein gegenüber den klassischen Frischwasserbereitstellungen völlig neues Design zu erzeugen.
• Durch die langfristige Transformation der vorhandenen Systeme werden zudem Chancen eröffnet, die weit über die deutschen Kommunen und ihre Ver- und Entsorgungsunternehmen hinaus reichen. Integrierte Lösungen zur Wasserver- und -entsorgung dürften erhebliche Ausstrahlungskraft auch auf Länder in anderen Erdteilen zur Lösung der Weltwasserkrise besitzen. Deutsche Kommunen und ihre Ver- und Entsorgungsunternehmen könnten damit einen Beitrag zur Sicherung der Weltmarktposition Deutschlands leisten und hier eine wichtige Vorreiterrolle für die Zukunft übernehmen.

Ziele des Forschungsvorhabens

Primäres Ziel des Vorhabens ist es, langfristig tragfähige Angebots- und Infrastrukturkonzepte zu entwickeln. Einen Untersuchungsschwerpunkt bildet die Frage, ob die semi- und dezentralen Lösungen ökonomisch und ökologisch effizienter sind und wie sie im existierenden betrieblichen Rahmen sukzessive angewandt werden können. Strukturanpassungen der Anlagen und Einrichtungen der technischen Infrastruktur sollen also nicht losgelöst von den unternehmerischen Erfordernissen erfolgen, sondern nur in Einklang mit diesen. Konkret auf die Städte bezogen gilt es zudem, den Handlungs- und Anpassungsbedarf im Einklang mit entsprechenden Stadtentwicklungskonzepten darzustellen und das auch in Politik und Verwaltung notwendige operative Wissen zu entwickeln. Ferner ist zu diskutieren, inwieweit die anerkannten Regeln der Technik bzw. der Stand der Technik einer Anpassung bedürfen.

Zudem wird im Projekt eine internationale Bestandsaufnahme vorliegender Erfahrungen und Projekte vorgenommen, die sich mit Fragen von Demografie, Infrastruktur, Wasserwirtschaft und Handlungsoptionen beschäftigen. Internationale Experten werden zu einem Fachgespräch „Transformation der Wasserversorgungs- und Abwasserentsorgungsinfrastruktur“ eingeladen.

Zu erwartende Ergebnisse

Die Untersuchungen lassen vielfältige Ergebnisse in Hinblick auf unterschiedliche Problemsichten, Planungs- und Umsetzungserfahrungen zur möglichen Transformation von Netzen und Anlagen für Stadtentwicklung und Stadtplanung sowie Unternehmen der Wasserversorgung und Stadtentwässerung erwarten. Diese werden für die Praxis in Kommunen und Unternehmen aufbereitet und sowohl in Printform als auch über die Internet-Seite des Forschungsverbundes vermittelt. Weitere Produkte sind nationale und regionale Veranstaltungen und Seminare, ein internationales Symposium, sowie Veröffentlichungen in Fachzeitschriften.