Sustainability

Stadtbegrünung wird nicht erst seit dem neuen Klimaanpassungsgesetz als Klimaanpassungsmaßname gegen der urbanen Hitzeinsel vorgeschlagen, z.B. in Form von Dachbegrünung. Häufig werden extensive Systeme mit trockenresistenten Pflanzen eingesetzt, die für die Stadtklimaabkühlung nicht sehr effizient sind. Mit unserem Projekt zeigen wir, dass die Entwicklung einer autarken, pflegeleichten und doch klimaeffizienten und umweltfreundlichen semi-intensiven Dachbegrünung möglich ist. Hierzu wurde auf dem Parkplatz der TH Bingen ein 10x10 m großes Dachbegrünungsmodell als „Open Air Labor“ gebaut. Darüber hinaus wurde ein mobiler Garten speziell für Orte entwickelt, an denen eine dauerhafte Begrünung nicht möglich ist.

Damit Pflanzen ihre kühlende Wirkung entfalten können, benötigen sie ausreichend Wasser. Deshalb sind beide Systeme mit einer automatischen und ressourcenschonenden Bewässerung ausgestattet. Regenwasser wird gesammelt, gefiltert und mithilfe einer Pumpe an die Pflanzen verteilt. Die notwendige Energie stammt aus Solarzellen. Dadurch arbeiten die Systeme weitgehend selbstständig und umweltfreundlich.

Die Wasserversorgung der Pflanzen auf semi-intensiven Gründächern ist essentiell, um eine vitale Pflanzengesellschaft mit hoher Transpirationsleistung zu fördern. Dabei gilt es die hinreichende Bewässerungsmenge zu ermitteln. Es konnte der positive Effekt der Pflanzen auf die Transpiration im Vergleich zum Substrat qualifiziert werden. Ebenfalls wurde die sensorgestützte Bestimmung des Wassergehalts im Substrat entwickelt, um die Bewässerung des Gründachs zu optimieren.

Zusätzlich werden wichtige Parameter wie z.B. Lufttemperatur und -feuchte, Feinstaub und Treibhausgasflüsse automatisch oder in der Form von Messkampagnen gemessen. So wird sichtbar, welchen Beitrag die Begrünung für Klima- und Umweltschutz leisten kann. Unter folgendem Link können Sie die Luftqualität an unserem Modelldach verfolgen: Luftqualität Modelldach TH Bingen

Besonders interessant und viel versprechend ist die Kombination zwischen Dachbegrünung und PV Stromerzeugung. Dafür wurden auf dem Dachmodell die PV-Module installiert. Es werden die PV-Erträge, PV-Temperatur und Vegetationszustand unter der PV-Modulen kontinuierlich gemessen bzw. beobachtet.

Ein weiterer Teil des Projekts ist der sogenannte phänologische Garten. Dort werden bestimmte Zeigerpflanzen, beispielsweise Schneeglöckchen, über das Jahr hinweg beobachtet. Dabei werden die jährlich wiederkehrenden Entwicklungserscheinungen wie Blattaustrieb, Blüte und Laubfall dokumentiert. Diese sind abhängig vom Klima vor Ort und die Auswertung der Beobachtungsdaten ermöglicht Rückschlüsse auf Klimaschwankungen bzw. -verschiebungen. Die Ergebnisse werden in einer Phänologischen Uhr grafisch dargestellt.

Abb. 1: Phänologische Uhr (Lisa Engel).

Ziele

Demonstration der Vorteile der in der TH Bingen entwickelten ressourcenschonenden, kühlenden semi-intensiven Dachbegrünung und mobilen urbanen Gärten mithilfe der Messergebnisse:

•    Automatische Bewässerung mit dem gesammelten Regenwasser, Energieversorgung durch Photovoltaik-Module

•    Kühlende Effekte, Retention des Starkregens, Deposition der Schadstoffe, Erhöhung der Biodiversität

Aktivitäten

•    Aufbau der stationären und mobilen Demonstrationsanlagen der Urbanen Begrünung:

      •    Ressourcenschonende, kühlende semi-intensive Dachbegrünung

      •    Ressourcenschonende mobile urbane Gärten

•    Aufbau und Weiterentwicklung Phänologische Gärten

      •    Pflanzen als Messinstrumente für lokales Klima und Klimawandel

Ergebnisse

Die bisherigen Untersuchungen zeigen bereits zahlreiche positive Effekte:

•    Die Lufttemperaturextreme an Hitzetagen wurden um ca 2°C abgemildert

•    Gründach & PV-Anlage: auf dem Gründach wurden im Mittel rund 4,5–5 % höhere Ströme und eine etwa 4,8 % höhere maximale Leistung gemessen im Vergleich zur versiegelten Referenzfläche → tendenziell niedrigere Modultemperaturen, da die Bepflanzung für ein kühleres Mikroklima sorgt & höhere Strahlungsreflexion (Albedo) der Vegetation

•    Vegetationsentwicklung unterhalb der PV-Module: geringer Pflanzenwuchs im Vergleich zu unbeschatteten Bereichen, insbesondere an Stellen ohne direkte Beregnung. Jedoch bleibt die Vegetation in Trockenperioden länger grün. Gleichzeitig treten unter und hinter den Modulen lokal höhere Artenzahlen auf, was auf eine erhöhte strukturelle Heterogenität zurückzuführen ist.

•    Bewässerung von 2 l/m² an Hitzetagen über 30 °C ist nicht ausreichend; zweimal tägliche Bewässerung im Hochsommer notwendig

•    Faunistische Beobachtungen belegen eine positive Entwicklung der Biodiversität, floristische Kartierungen zeigen, dass sich bei Bewässerung eine sehr artenreiche Vegetation entwickelt, auch mit seltenen und gefährdeten Arten

•    Untersuchungen zum Wasserhaushalt: bepflanzte Substrate weisen eine höhere Evapotranspiration auf als unbepflanzte Kontrollen, was den kombinierten Beitrag von Pflanzentranspiration und Substratverdunstung zeigt

•    Einfluss des Substrats bei der Regulierung von Speicherung und Entwässerung: Feinstrukturierte Substrate in unbewachsenen Systemen speicherten mehr Wasser als grobes Substrat

•    Ergebnisse zu den phänologischen Gärten zeigen im Wesentlichen Verfrühungen des Beginns der phänologischen Erscheinungen wie Blattentfaltung und der Blüte (siehe Abb. 1).

Unter folgendem Link finden Sie eine Liste mit Pflanzempfehlungen für semi-intensive Dachbegrünung: Pflanzempfehlungen als pdf-Datei