Wieviel Wasser brauchen Städte?

Wasser ist eine grundlegende Ressource für das menschliche Leben und die Ökosysteme der Erde. Die Sicherheit der Wasserversorgung ist für fast 80% der Erdbevölkerung gefährdet (Vörösmarty et al. 2010). Bevölkerungswachstum sowie Einkommenssteigerungen führen darüberhinaus zu einer Zunahme des Wasserverbrauches, hierdurch wird der Wasserstreß für ca. 70% der weltweiten Flusseinzugsgebiete bis zum Jahre 2050 zunehmen (Alcamo et al. 2007).

Eine genaue Modellierung des städtischen Wasserbedarfs, die Wohn- und Nichtwohngebiete umfasst, kann Entscheidungsträgern dabei helfen, die lokale Wasserversorgungsinfrastruktur besser zu gestalten, das Management der lokalen Ressourcenpotenziale zu verbessern und damit langfristig auch die aquatischen Ökosysteme zu schützen.

Bislang gab es kein Werkzeug, mit dem man den Trinkwasserbedarf einer Stadt für alle Gebäudetypen wie etwa Wohnhäuser, Büro-, Schul- und Industriegebäude ohne Zugriff auf Spezialdaten simulieren kann.

Forschern der HFT Stuttgart ist es gelungen, den Trinkwasserbedarf von Wohn- und Nicht­wohn­gebäuden auf Basis eines 3D-Datenmodells für deutsche Städte und Regionen zu simulieren. Hierzu wurden geometrischen Gebäudedaten sowie meteorologische und sozio-ökonomische Daten in ein digitales Tool integriert. Das Team konnte zeigen, dass der Ansatz machbar und belastbar ist: Die Abweichung von realen Trinkwasserverbräuchen, z.B. für die Region Ludwbigsburg beträgt weniger als sieben Prozent.

Das Team hat die an der HFT Stuttgart seit 2012 entwickelte regionale Energiesimulationsplattform SimStadt um die Funktion erweitert, den Trinkwasserbedarf auf Einzelgebäudeebene zu simulieren und analysieren. Der Wasserbedarf kann auf verschiedenen Skalen simuliert werden: Auf der Skala einzelner Gebäudes, eines Stadtviertels, einer Stadt oder eines Landkreises.

Die Ermittlung des Wasserbedarfs auf Basis eines 3D-Gebäudemodells erfolgt unter Verwendung von Information zum Gebäudetypus (Wohngebäude, Hotels, Krankenhäuser, Bildungseinrichtungen, Bürogebäude, Einzelhandel, Sport und Ausstellungshallen sowie Industriegebäude), dessen Baujahr und dessen Geometrie. Die Gebäudegeometrie wird zur Berechnung der Gebäudenutz/-wohnfläche verwendet. In Kombination mit dem Baujahr kann die Anzahl der Bewohner in Wohngebäuden ermittelt werden. Der Wasserbedarfswert pro Fläche oder pro Person wird auf der Grundlage von Gebäudetypen, Klima und sozioökonomischen Faktoren, wie zum Beispiel Einkommen ermittelt.

Anstatt wie bisher üblich den durchschnittlichen Pro-Kopf-Wasserbedarf aus z.B. Landesstatistiken zu verwenden, können mit dem entwickelten Ansatz Daten wie der lokale Siedlungswasserbedarf pro Kopf sowie die lokalen klimatischen Bedingungen und sozioökonomische Faktoren einbezogen werden.

Von solchen Analysen können Kommunen und Wasserversorger profitieren: Damit können sie den städtischen Wasserbedarf für Wohn- und Nichtwohngebiete berechnen, die lokalen Wasserversorgungsinfrastrukturen optimieren und lokale Ressourcen damit besser nutzen. Das Tool ist auch ideal, um den Wasserbedarf in einem künftigen Baugebiet zu simulieren.

In der Gemeinde Rainau im Ostalbkreis in Baden-Württemberg wurden zudem Sensitivitätsanalysen durchgeführt, insbesondere der Einfluss des Wasserpreises, des Durchschnittsalters der Bevölkerung und des Klimawandels auf den Wasserverbrauch. Es zeigt sich, dass der Wasserbedarf pro Person z.B. um knapp 4% bis 2050 steigt, wenn das höhere Durchschnittsalter und die höheren Temperaturen aufgrund des Klimawandels in die Berechnung einbezogen werden. Nicht überraschend: Je wärmer die Temperaturen, desto mehr Wasser ist z.B. für Gartenbewässerung erforderlich.