MGI – Morgenstadt Global Smart Cities – globaler Ansatz, lokale Lösungen

Herausforderung: Anpassung an den Klimawandel

Das Fraunhofer Morgenstadt‑Netzwerk hat in den letzten Jahren viele Entwicklungen im Bereich Smart Cities begleitet, hauptsächlich in Europa. Gerade im Zusammenhang mit dem Klimawandel sind die Herausforderungen an die Stadtentwicklung außerhalb Europas jedoch noch deutlich größer. Aufgrund anderer Rahmenbedingungen erfordern Städte in diesen Regionen zudem alternative Herangehensweisen als in Europa.

Angepasste Methodik für Schwellenländer

Aus diesem Grund wird im Rahmen der internationalen Klimaschutzinitiative (IKI) des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) nun die Methodik zur Stadtanalyse des Morgenstadt City Lab an die Bedingungen in Schwellenländern angepasst. Dazu wird es beispielhaft in den folgenden drei Städten durchgeführt: Kochi (Indien), Saltillo (Mexiko) und Píura (Peru). Ziel ist es, anhand dieser Analysen in den drei Städten Potenziale für den Klimaschutz sowie die Anpassung an den Klimawandel zu identifizieren.

IGB leitet City Lab in Kochi, Indien

Das Fraunhofer IGB ist hier im Bereich Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Hochwasserschutz involviert. Zudem leitet es das City Lab in Kochi, nicht zuletzt aufgrund langjähriger Erfahrung in Indien. In Kochi und Saltillo standen in der ersten Hälfte des Jahres 2020 die jeweils zweiwöchigen Vorort‑Aufenthalte an. Hier wurden wichtige Akteure aus den jeweiligen Städten interviewt und erste Ideen für Maßnahmen auf Grundlage eines vertieften Verständnisses der Wirkungszusammenhänge in diesen Städten entwickelt.

Ergebnisse: Stadtanalyse zeigt Klimapotenziale auf

Die erfolgreich angepasste Methodik des City Lab hat sich gerade auch im Kontext Klimawandelanpassung und Begrenzung der Treibhausgasemissionen bewährt. Nach einer Analyse, die auch Interviews mit Akteuren aus dem Wassersektor umfasste, wurde eine Liste mit konkreten Projektvorschlägen für die untersuchten Städte erstellt, die ihre Anpassung an den Klimawandel verbessern und zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen beitragen sollen (siehe unten). Manche der beispielhaften Lösungen, z. B. der Vorschlag einer nachhaltigen Sanierung eines Stadtquartiers in Kochi, kann als Blaupause für andere Städte mit ähnlichen Rahmenbedingungen dienen.

Ausblick

Eine pilothafte Umsetzung ausgewählter Maßnahmen ist für das Jahr 2022 geplant.

Stadtprofil Wassersektor

In der Stadt Kochi leben etwa 600 000 Einwohner, während der Ballungsraum 2,1 Millionen Einwohner beherbergt. Sie ist das wirtschaftliche, touristische und kommerzielle Zentrum des Bundesstaates Kerala, der im Südwesten Indiens liegt. Die Stadt ist zunehmend Risiken des Klimawandels ausgesetzt. Kochi liegt im Durchschnitt nur knapp fünf Meter über dem Meeresspiegel und hat eine Küstenlinie von 48 Kilometern. Die Stadt ist eingebettet in ein komplexes Netz von Flüssen, Gräben und Kanälen. In den letzten zehn Jahren haben die zunehmende Häufigkeit extremer Regenfälle, der Anstieg des Meeresspiegels und die steigenden Temperaturen zu wachsender Besorgnis sowie Vorfällen mit Todesopfern und hohem Sachschaden geführt.

Die Hauptwasserquelle in Kochi ist der Fluss Periyar etwa 20 Kilometer nordöstlich der Stadt. 85 Prozent der Bevölkerung haben Zugang zur zentralen Trinkwasserversorgung. Da nicht alle Haushalte regelmäßig mit Wasser versorgt werden, sind sie zusätzlich auf private Wassertanker oder private Brunnen angewiesen. Die Wasserverluste aufgrund alter, undichter Leitungen sind sehr hoch und liegen schätzungsweise zwischen 40 und 80 Prozent. Bei der Abwasserentsorgung überwiegen private Klärgruben, die 71 Prozent der Haushalte nutzen. Allerdings sind nur etwa 3 bis 6 Prozent der Haushalte in Kochi an die Kanalisation angeschlossen, sodass der größte Teil der Abwässer ungeklärt in die Umwelt geleitet wird.

Vorgeschlagene Maßnahmen

In Kochi wurden 15 Projektvorschläge entwickelt und in Form einer Roadmap an die Stadt übergeben. Einer dieser Vorschläge ist die integrative Entwicklung eines nachhaltigen Quartiers, welches sowohl die Gewinnung regenerativer Energie, die Verminderung des Überflutungsrisikos als auch die dezentrale Reinigung der Haushaltsabwässer beinhaltet.

Dieser Vorschlag wird im Zuge des Projekts gemeinsam mit lokalen Partnern weiter ausgearbeitet und beinhaltet die folgenden Ziele:

• Durch die Nutzung von Solarenergie auf Dächern steigt der Anteil der erneuerbaren Energien und die Stadt wird unabhängiger bei der Stromerzeugung.
• Durch die dezentrale Abwasserbehandlung und die Kompostierung von organischen Abfällen wird die Verschmutzung von Boden und Wasser verringert und die Lebensqualität der Einwohner erhöht.
• Die grüne Infrastruktur speichert Regenwasser und vermindert so die Gefahr von Überschwemmungen. Gleichzeitig verdunstet sie Wasser und hat damit eine kühlende Wirkung für das gesamte Gebiet.

Diese beispielhafte Lösung für eine nachhaltige Sanierung kann als Blaupause für andere Gebiete in der Stadt sowie für andere Städte mit ähnlichen Rahmenbedingungen dienen.

Stadtprofil Wassersektor

Die Stadt Piura hat ca. 500 000 Einwohner und ist die Hauptstadt der gleichnamigen Provinz im Nordwesten Perus. Die Stadt hat sich in einer Wüstenregion entlang des Flusses Piura entwickelt. Aufgrund der geringen Niederschläge führt dieser jedoch die meiste Zeit des Jahres nur wenig Wasser. Die Wasserqualität des Flusses ist schlecht, unter anderem wegen der Einleitung von Abwässern und Abfällen. Andererseits ist die Stadt aufgrund ihrer Lage anfällig für großräumige meteorologische Phänomene wie die El-Niño-Southern-Oscillation (ENSO), was immer wieder zu Starkregen und Überschwemmungen führt.

Vorgeschlagene Maßnahmen

Piura kann von naturbasierten Lösungen (nature-based solutions, NBS) profitieren. So wurden beispielsweise die Einrichtung eines überflutbaren Parks am Ufer des Piura-Flusses oder eines Bambusparks als wichtige Verbesserungen für die Stadt identifiziert. Ein Projekt mit großem Potenzial für Piura ist die Umsetzung dezentraler Abwasserreinigungssysteme, die den großen Vorteil bieten, dass sie die geplante Wiederverwendung des gereinigten Wassers vor Ort zur Bewässerung von Grünflächen ermöglichen. Darüber hinaus ist die Entwicklung der Digitalisierung des Wasserversorgungssystems zur Identifizierung und Reparatur von Leckagen eine weitere Priorität, die die Wasserverluste reduzieren und somit zu einer Erhöhung der Wasserverfügbarkeit beitragen soll.

Stadtprofil Wassersektor

Die mexikanische Stadt Saltillo hat etwa eine Million Einwohner. Aufgrund ihrer geografischen Lage in der Coahuila-Wüste ist Wasserknappheit ein wichtiges Thema, und es wird erwartet, dass durch den Klimawandel längere Dürreperioden und Überschwemmungen an Intensität und Häufigkeit zunehmen werden. In den letzten Jahrzehnten hat das Wasser eine entscheidende Rolle für die städtische und wirtschaftliche Entwicklung von Saltillo gespielt. Daher wird eine nachhaltige Wasserbewirtschaftung von der Stadtverwaltung als eine der wichtigsten Prioritäten angesehen. In der »Umweltagenda« der Stadt wird die Verpflichtung betont, einen Übergang zu einer nachhaltigen Stadtentwicklung einzuleiten.

Die Städte Piura und Saltillo stehen im Wassersektor vor ähnlichen Herausforderungen. So liegt die durchschnittliche jährliche Niederschlagsmenge für Piura und Saltillo bei 223 bzw. 370 mm, was als kritisch eingestuft wird. Dennoch schneiden die Städte bei anderen Indikatoren gut ab, wie z. B. beim Anschluss an die zentrale Trinkwasserversorgung mit 95 Prozent (Piura) bzw. 99,6 Prozent (Saltillo).

Vorgeschlagene Maßnahmen

In Saltillo zeigten die Antworten der befragten Akteure die hohe Bedeutung des Themas Wasserverfügbarkeit. Um die Wasserknappheit abzumildern, wird eine zunehmende Versickerung von Regenwasser in den durchlässigen Boden angestrebt. Zu den vorgeschlagenen Maßnahmen gehört die Integration grüner Infrastruktur in der gesamten Stadt, unter anderem in Form von Regengärten, begrünten Dächern, bepflanzten Mittelstreifen oder Fußgängerwegen. Neben der Erhöhung der Infiltrationsrate bei Regenereignissen kann die grüne Infrastruktur als nachhaltiges städtisches Entwässerungssystem dienen, indem sie den Oberflächenabfluss auffängt und als Zwischenspeicher fungiert, was als »Schwamm-Stadt-Effekt« bezeichnet wird.