Ressourcenbewusstsein im Bauwesen

Eine Annäherung

Das Bauwesen verantwortet bis zu 60 % des globalen Ressourcenverbrauchs. Wie wir planen und bauen, aber auch welche Ansprüche wir als Bewohner:innen haben, hat darauf sehr große Auswirkungen. Im Folgenden wird eine Studie vorgestellt, die im städtebaulichen Kontext unterschiedliche Gebäudetypologien miteinander vergleicht. Bei gleichbleibenden Rahmenbedingungen kann allein die Wahl der Gebäudetypologie einen Ausschlag geben und die Grenzen des Wachstums von Städten und bebauter Fläche aufzeigen.

1 Hintergrund

Was zunächst als provokante Frage an seinen Schützling gedacht war, entwickelte sich zu seinem wohl berühmtesten Zitat. Bereits in den 1960er-Jahren stellte Richard Buckminster Fuller die Frage: „How much does your building weigh?“ Diesem Satz vorangegangen waren Jahre des Wiederaufbaus, die nahtlos in eine Phase immer mehr Bauschaffens übergingen. Die Welt, in der wir heute leben, ist immer noch geprägt von dem Streben nach Mehr: mehr Wohlstand, mehr Konsumgüter, mehr Wohnraum.

Die Erde hat nur ­limitierte Kapazi­täten, um für alle gleichermaßen ein bestimmtes Wachstum zu ermöglichen.

Die Industrienationen der Welt leben es seit Langem vor – wer kann deshalb den aufstrebenden Schwellen- und Entwicklungsländern verwehren, ebendiese Standards auch erreichen zu wollen!? Aber: Die Erde hat nur limitierte Kapazitäten, um für alle gleichermaßen ein bestimmtes Wachstum zu ermöglichen. Die Grenzen des Wachstums, wie der Club of Rome bereits 1972 treffend prophezeite, sind sukzessive in vielen Lebensbereichen deut­licher zu spüren. Wir werden durch Extremwetterereignisse, die Ernteausfälle oder Umweltkatastrophen verursachen, ein massenhaftes Artensterben oder das Ansteigen des Meeres­spiegels an unsere Verwundbarkeit erinnert – und sollten diese Anzeichen als Weckruf wahrnehmen, endlich mit alten Gewohnheiten zu brechen.

Einer der wichtigsten Faktoren in diesem Zusammenhang ist das Bauwesen. Es zeichnet nicht nur für über 50 % aller klimaschädlichen Emissionen verantwortlich (Infrastrukturbauten und Transporte inkludiert), sondern auch für bis zu 50 % des globalen Ressourcenverbrauchs [1]. Die Grenzen des Wachstums offenbaren sich hier bereits durch die knapper werdende Ressource Sand, sie werden in den nächsten Jahren jedoch auch bei anderen Bau- und Rohstoffen wie z. B. Metallen wahrnehmbar werden. So wird auch der „Jahrhundertwerkstoff“ Beton ein Problem.

Der Betoneinsatz konzentriert sich v. a. auf die urbanen Strukturen, denn hier muss bis 2050 ein menschengerechtes Habitat für ca. 2,4 Mrd. zusätzliche Bewohner:innen geschaffen werden. Die Städte der Welt werden zu Brennpunkten, da durch die anhaltende Landflucht in den nächsten 30 Jahren der globale Grad der Urbanität bis auf 67 % ansteigen wird.

Die Frage „How much does your ­building weigh?“ hat an Aktualität nichts verloren.

Als Architekt:innen und Stadtplaner:innen gestalten wir die gebaute Umwelt und wissen doch nur wenig darüber, welche Auswirkungen auf den Ressourcenverbrauch unsere Bauwerke haben.

Die Frage „How much does your building weigh?” hat an Aktualität nichts verloren.

Die nachfolgenden Aussagen basieren auf den Inhalten der von der Autorin verfassten Promotionsschrift Grundlagen für die Planung von ressourcenminimalen urbanen Strukturen [2].

2 Ressourcen- und Flächenverbräuche von Gebäuden

Für eine Betrachtung von ressourcenspezifischen Auswirkungen urbaner Strukturen gibt es eine Vielzahl an Faktoren, die in gegenseitiger Abhängigkeit passiv oder aktiv den Ressourcenverbrauch beeinflussen können. Von den Wohn- und Lebensgewohnheiten der Bewohner:innen bis hin zu Standortabhängigkeiten wie dem Bruttoinlandsprodukt oder der (Verkehrs-)Anbindung – die relevanten Parameter einer Ressourcenbetrachtung im urbanen Raum sind sehr vielschichtig.

Um die Vergleichbarkeit und gleichzeitig eine Verwendbarkeit der Ergebnisse für den Bausektor zu erzeugen, können der Ressourcen- und der Flächenverbrauch von Gebäuden und Verkehrsanlagen als vergleichende Parameter angesehen werden. Diese müssen jedoch zunächst einzeln quantifiziert werden, um anschließend in unterschiedlichen Bebauungsstrukturen, Gebäudetypologien und urbanen Dichten zueinander in Beziehung gesetzt werden zu können.

Die Quantifizierung des Ressourcenverbrauchs der Gebäude offenbart die Wissenslücken im Bauwesen. Die Angaben zu Massen werden selten dokumentiert und noch seltener transparent dargelegt. Doch braucht es nicht gerade hier eine erhöhte Transparenz, um das Bewusstsein in der allgemeinen Bevölkerung und von Entscheidungsträger:innen zu schärfen und so kollektiv die Baubranche in Richtung Zukunft zu bringen? Einige wenige wissenschaftliche Publikationen zu Ressourcenverbräuchen, gepaart mit Vergleichen zu Abbruchmengen und validiert mit Fallbeispielen, ermöglichen zumindest das Skizzieren von Korridoren, in denen sich die deutliche Mehrheit aller deutschen Wohnbauten bewegt.

Als Bebauungsstrukturen werden im Untersuchungskontext von Wohnräumen all jene städtebaulichen Formationen bezeichnet, die typisch für Wohnbebauungen sind. Dazu zählen in Deutschland zum einen Punktbauten (allein stehende Solitäre), Zeilen- bzw. Riegelstrukturen, die linear entlang einer Erschließungsstraße angeordnet sind, und zum anderen Baublöcke mit Innenhöfen, die v. a. in dichten Siedlungsbereichen von Großstädten vorkommen.

In Deutschland wohnen wir nach wie vor überwiegend in Massivbauten aus robusten mineralischen Materialien wie Beton oder Mauerwerk. Holzgebäude sind zwar auf dem Vormarsch, bilden momentan aber noch einen vernachlässigbaren Anteil an den Gesamtgebäuden. Inwiefern sich dieses Verhältnis in den nächsten Jahren verändert, bleibt abzuwarten. Der Untersuchungsrahmen konzentriert sich dementsprechend auf Massivbauwerke, deren Umweltwirkungen jene von Holzgebäuden deutlich überschreiten.

Zu den klassischen Gebäudetypologien von Wohnbauwerken zählen vorrangig Ein- und Mehrfamilienhäuser. Die Typologie der Wohnhochhäuser ist zwar teilweise noch geprägt von negativen Assoziationen zu den Plattenbauten der 1960er- und 1970er-Jahre, findet allerdings in Diskussionen zur urbanen Nachverdichtung immer häufiger Anklang. Einfamilienhäuser fließen in die Untersuchung als zweigeschossige Gebäude ein, während Mehrfamilienhäuser als vier- oder sechsgeschossige Typen und Hochhäuser in 20- und 40-geschossiger Ausführung berücksichtigt werden. Die in der Untersuchung abgebildeten Gebäudetypologien sind phänomenologisch in Bild 1 erkennbar.

Die urbane Dichte stellt ein elementares Kriterium von Siedlungen dar. Sie beschreibt die Anzahl der Einwohner pro Flächeneinheit – z. B. pro km². Global gesehen verteilen sich alle Menschen auf insgesamt 134 Mio. km² Landmasse. Bei einer durchschnittlichen Weltbevölkerung von ca. 7,8 Mrd. Menschen bedeutet dies eine Verteilung auf jedem km² Landfläche der Welt von 58 Einwohnern. Doch natürlich ist nicht jeder m² bewohnbar. Ab wann eine ländliche Besiedelung aufhört und die Urbanität anfängt, ist nicht klar geregelt; allerdings kann eine Dichte von ca. 400 Einwohner:innen pro km² als grobe Grenze zur Urbanität gesehen werden. Größere deutsche Städte erreichen durchschnittliche Dichten von ca. 4000, in sehr dicht besiedelten Quartieren sogar bis zu 20.000 Einwohner:innen pro km² oder noch weit darüber hinaus (wie z. B. in Manila).

Durch die Festlegung von weiteren einheitlichen Rahmenbedingungen, wie bspw. die Anzahl der Bewohner:innen pro Wohneinheit, die angesetzte Wohnfläche pro Person oder auch die jeweiligen Erschließungsstraßen, wird es möglich, in 15 Szenarien eine Untersuchung der Ressourcenverbräuche von urbanen Wohnräumen anzustellen [2].

3 Erkenntnisse

Eine zentrale Erkenntnis der Untersuchung besteht darin, dass es markante Unterschiede im Ressourcen- und Flächenverbrauch von verschiedenen Bebauungsstrukturen gibt. Isoliert betrachtet, als Baukörper ohne urbanen Kontext, also ohne erschließende Straßen, besteht eine klare Abstufung des Ressourcen- und Flächenverbrauchs. Für den Ressourcenverbrauch gilt, dass sechsgeschossige Mehrfamilienhäuser die ressourcenschonendste Bebauung darstellen, gefolgt von der viergeschossigen Variante und 20-geschossigen Hochhäusern. Einfamilienhäuser und 40-geschossige Hochhäuser bilden die Schlusslichter. In absoluten Werten bedeutet dies eine Spanne von 76 t pro Person bei der schonendsten bis zu 136 t pro Person bei der ressourcenaufwendigsten Gebäudetypologie. Allein hier ist eine Differenz von 60 t Ressourcenaufwand pro Person zu verzeichnen! Verantwortlich für diese Unterschiede ist zum einen die Variable der Geschossflächeneffizienz, also die Größe der Wohnfläche, die pro m² bebauter Fläche gewonnen wird, sowie zum anderen das Gewicht von Konstruktion und Ausbau pro m².

Beim Flächenverbrauch gilt für die Baukörper: je mehr Geschosse, desto geringer der Flächenverbrauch pro Person. In diesem Vergleich schneiden Hochhäuser naturgemäß am besten ab und beanspruchen bei 40 Geschossen bspw. nur 1,8 m² pro Person, während beim Einfamilienhaus 30 m² der Ressource Boden versiegelt werden müssen. Die Gebäudetypologie des Hochhauses ist im städtischen Kontext jedoch sicherlich die anspruchsvollste Gebäudeart und kann nicht in jede urbane Struktur integriert werden. Neben der Optimierung von Geschossflächeneffizienz und Ressourcenverbrauch auf Gebäudeebene müssen daher viele weitere und übergeordnete Anforderungen auf städtebaulicher und sozialer Ebene für einen nachhaltigen Ansatz erfüllt werden. Bild 2 zeigt zwar eine grundflächenschonende, aber wohl kaum eine sozial nachhaltige Bebauung.

Neben der Optimierung von Geschoss­flächeneffizienz und Ressourcenverbrauch auf Gebäudeebene müssen viele weitere und übergeordnete Anforderungen auf städtebaulicher und sozialer Ebene für einen nachhaltigen Ansatz erfüllt werden.

In drei unterschiedlichen Dichten (400, 4000, 20.000 Einwohner/km²) wurden die fünf Gebäudetypologien weiterführend im urbanen Kontext untersucht. Mehrfamilienhäuser mit sechs Geschossen bilden darin eine Blockrandbebauung mit umlaufenden ErschließungsEstraßen ab und die viergeschossigen Mehrfamilienhäuser eine lineare Zeilenbebauung. Hochhäuser und Einfamilienhäuser verkörpern hingegen allein stehende Punktbauten mit einseitiger verkehrstechnischer Erschließung. Durch die Berücksichtigung des Faktors der zusätzlichen Verkehrsfläche, die nicht nur Flächen-, sondern auch Ressourcenverbrauch verursacht, verändert sich die Gesamtbilanz je nach Auswirkungsgrad der Infrastruktur (Bild 3).

Zusammenfassend zeigt sich, dass mehrgeschossige Mehrfamilienhäuser durch eine hohe Effizienz der Grundfläche sowie einen verhältnismäßig geringen Ressourcenverbrauch pro m² Wohnfläche die ressourcenschonendste Bauweise darstellen – unabhängig von der Bebauungsdichte. Es offenbart sich jedoch auch, dass eine dichte urbane Struktur ressourcenschonender ist als dünn besiedelte Areale, auch wenn die Auswirkungen durch die fixierten Parameter in dieser Studie im Vergleich der urbanen Dichten gering ausfallen, da sie lediglich auf die Infrastrukturbauten zurückzuführen sind. Würden darüber hinaus Faktoren wie bspw. die Mobilität der Bewohner:innen oder die veränderten Wohnflächengrößen pro Person in Städten und ländlichen Regionen in die Gleichung aufgenommen, würde das diese These noch weiter stützen.

4 Ausblick

Die großen Auswirkungen der Wahl von Dichte und Bebauungsart auf den globalen Ressourcenverbrauch zeigen sich durch folgende überschlägige Rechnung: bei Anwendung des ressourcenschonendsten Szenarios, einer sechsgeschossigen Blockrandbebauung bei einer Dichte von 20.000 Einwohner:innen pro km², werden 214,4 Mrd. t an Materialien und Rohstoffen benötigt, um 2,46 Mrd. zusätzlichen Menschen bis 2050 Wohnraum zu bieten. Im aufwendigsten Szenario, einer Einfamilienhausbebauung bei 400 Einwohner:innen pro km², sind es 752,8 Mrd. t und damit mehr als das Dreifache an benötigten Ressourcen. Diese Zahlen beziehen sich ausschließlich auf Wohnräume mit erschließender Infrastruktur innerhalb eines Wohnquartiers – ohne ergänzende urbane Strukturen.

Es wird deutlich, dass Maßnahmen ergriffen werden müssen, die es ermöglichen, den Verbrauch von natürlichen Rohstoffen auf ein Minimum zu reduzieren.

Es wird deutlich, dass Maßnahmen ergriffen werden müssen, die es ermöglichen, Gebäude sowohl flächen- als auch ressourcenbezogen effizienter zu gestalten und den Verbrauch von natürlichen Rohstoffen auf ein Minimum zu reduzieren. Dies ist für eine zukunftsfähige Bauindustrie von essenziellem Wert. Die Beantwortung der Frage „How much does your building weigh?“ liefert einen ersten Schritt für ein dringend benötigtes Ressourcenbewusstsein. Mit der hier kurz vorgestellten Untersuchung wurde dargelegt, welche grundsätzlichen Entscheidungen von Planenden und Entscheidungsträgern zu welchen ressourcenbezogenen Auswirkungen führen können.

Es ist nicht länger aufschiebbar, jetzt zu handeln und frühzeitig (Bau-)Projekte in eine zukunftsfähige Richtung zu weisen. Neuer Wohnraum, neue Büroflächen, neue Infrastrukturmaßnahmen oder neue Bildungseinrichtungen; stets sollte ein Bedarf einen Entstehungs- oder Veränderungsprozess überhaupt erst notwendig machen. Wir als Planende hinterfragen jedoch nur selten den Umfang unseres Planungsauftrags, da sich an diesem ja auch unser Honorar bemisst. Um auf ganzheitlicher Ebene nachhaltig zu planen, müssen wir aber genau das tun, denn jeder nicht gebaute Quadratmeter, jede Fläche, die geteilt werden kann oder eine Doppel- oder Dreifachfunktion mit Mehrfachnutzung hat, bedeutet eine wertvolle Einsparung unserer natürlichen Ressourcen. Es ist der Auftrag unserer Zeit, die Beratung für ein Projekt frühestmöglich in der Leistungsphase 0 zu beginnen.

Viele Entscheidungen, die während der Projektierung getroffen werden, bedürfen eines umfassenden Weitblicks über die Aspekte der Nachhaltigkeit in all ihren Facetten. Als Planende müssen wir genau diesen frühen und weichen Projektzeitpunkt dafür nutzen, die Bauvorhaben mit den Bauherren zu formen, Ziele zu formulieren, die für die nächsten Leistungsphasen als Orientierung dienen werden. Manche Städte oder kommunale Einrichtungen, wie z. B. die HafenCity Hamburg, spüren die Notwendigkeit, die Anforderungen an Bauherren nachzuschärfen und fordern inzwischen vertraglich bindende Zusagen zu Nachhaltigkeitsthemen wie Ressourcenverbrauch oder eine Reduktion der grauen Emissionen, die unsere Beteiligung in LPH 0 noch zusätzlich verstärken.

Die jüngsten politischen Diskussionen zu Gebäuderessourcenausweisen oder Emissionskontingenten sowie die spürbare Verknappung von Baustoffen im letzten Jahr zeigen, dass die ressourcenverbrauchenden Auswirkungen des Bauwesens nicht einfach ignoriert werden können. Wie die vorgestellte Forschungsarbeit beweist, braucht es neue Ansätze, die möglichst breit den Ressourcenverbrauch der gebauten Umwelt reduzieren. Neue Baustoffansätze, innovative Technologien und Methoden zur Wiederverwendung und -verwertung des anthropogenen Materialdepots, welches die gebaute Umwelt darstellt, müssen schnellstmöglich adaptiert werden, um die menschengemachten Umweltprobleme und soziokulturellen Herausforderungen bewältigen zu können.

Literatur

• Sobek, W. (2022) non nobis – Bauen in der Zukunft. Band 1: Ausgehen muss man von dem, was ist. Stuttgart: AV Edition.
• Weidner, S. (2020) Grundlagen für die Planung von ressourcenminimalen urbanen Strukturen [Dissertation]. Universität Stuttgart.

Autorin

Dr.-Ing. Stefanie Weidner
stefanie.weidner@wernersobek.com
Werner Sobek AG / Albstr. 14 / 70597 Stuttgart