URBANE ENERGIEWENDE

Zukunftslabor Stadt

Die Anziehungskraft der Städte ist ungebrochen, ihr Anteil am weltweiten Energieverbrauch wächst rasant: Viele Metropolen machen sich auf die Suche nach Lösungen für eine nachhaltige Zukunft. Urbane Energiewende – eine Baustellenbesichtigung.

Die Wiener Seestadt Aspern ist bekannt für seine Holzgebäude. Im Vergleich zum herkömmlichen Bau aus Stahlbeton spart die Holzbauweise tonnenweise CO2 ein. Foto: Niko Havranek

In der Wiener Seestadt Aspern ragen Baukräne in den Himmel; die neuen Mietshäuser wachsen am Ufer eines kleinen Parkgewässers heran. 6.000 Menschen leben hier schon und die ersten Firmen haben ihre Büros bezogen. Viel Grün, dezente Architektur. Die Energierevolution kommt äußerlich nicht besonders revolutionär daher.
Doch viele Gebäude stecken hier voller Sensoren und digitaler Messpunkte. Die Seestadt ist ein „Großlabor für die Energieversorgung der Zukunft“, wie der österreichische „Kurier“ bewundernd schreibt. „Aspern Smart City Research“ – Aspern ist der alte Name des Vorortes – ist laut eigener Aussage das größte Forschungsprojekt für die urbane Energiewende in Europa: Hier wird gewohnt, gearbeitet und gleichzeitig geforscht – quasi am lebenden Objekt.

Stromhandel von Haus zu Haus

Oliver Juli: „Wir haben gezeigt, dass wir die Wärmeversorgung eines modernen Wohnblocks mit 213 Wohnungen allein mit Grundwasser-Wärmepumpen, Solaranlagen und passenden Speichersystemen betreiben können.“ Foto: Niko Havranek

Wie sieht das ganz konkret aus? Es geht um das Laden von thermischen Speichern im Sommer für die kalten Wochen im Winter, um Wärmerückgewinnung, den Einsatz von Batterien und um viele weitere innovative Ansätze. „Wir haben gezeigt, dass wir die Wärmeversorgung eines modernen Wohnblocks mit 213 Wohnungen allein mit Grundwasser-Wärmepumpen, Solaranlagen und passenden Speichersystemen betreiben können“, erklärt Projektmanager Oliver Juli stolz: „Und zwar auch dann, wenn es im Jänner mal drei Wochen am Stück minus 13 Grad hat.“ Ein Neubau in der Maria-Tusch-Straße hat Solaranlagen auf dem Dach und ist über Wärmepumpen im Keller mit einem riesigen Erdspeicher verbunden, der 40.000 Kilowattstunden (kWh) thermische Energie aufnehmen kann. Juli erklärt, dass die mit Niedertemperatur-Fernwärme vernetzten Häuser sogar als steuerbare Lasten am Regelenergiemarkt teilnehmen können. Auch den Stromhandel der künftigen Häuserblöcke untereinander hat Juli im Blick: „Wenn der Strom der Solaranlage auf der Schule in den Sommerferien nicht gebraucht wird, kann man ihn an den Nachbarn für die Kühlung der Büros verkaufen.“

Die neue Stadt – 
ganzheitlich gedacht

Die Müllverbrennungsanlage, die der Künstler Friedensreich Hundertwasser gestaltet hat, versorgt die Wiener Seestadt Aspern mit Wärme. Foto: Pixabay (Creative-Commons-Lizenz (CC0))

Der neue Stadtteil im Osten Wiens gehört zu den Leuchttürmen der urbanen Energiewende – und das in einer Stadt, die schon heute als eine der klimafreundlichsten Europas gilt. Die CO2-Emissionen pro Kopf liegen bei lediglich 2,6 Tonnen im Jahr – ein Niveau, das erst für 2030 geplant war. Der Einsatz von Kohle und Öl in der Wärmeerzeugung ist seit 1995 um 94 beziehungsweise 71 Prozent zurückgegangen. Stattdessen kommt die Wärme aus hocheffizienten Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen und der berühmten Müllverbrennungsanlage, die der Künstler Friedensreich Hundertwasser gestaltet hat.
Die Seestadt soll einmal Wohn- oder Arbeitsplatz für 20.000 Menschen sein. Möglichst ökologisch, ganzheitlich gedacht, vom Verkehrskonzept bis zum Baumaterial: Ein enges Netz von Radwegen verbindet die einzelnen Gebäude. Zwei Straßenbahnlinien, Busse und U-Bahn erschließen den Stadtteil. Und im Zentrum entsteht eines der höchsten Holzgebäude der Welt: ein Hochhaus mit 24 Stockwerken. Die Holzbauweise soll im Vergleich zu einer herkömmlichen Ausführung in Stahlbeton 2.800 Tonnen CO2 einsparen. „Das ist so viel, als würde man 1.300 Jahre lang täglich 40 Kilometer zur Arbeit pendeln“, rechnet die Entwicklungsgesellschaft vor.

Christoph Jugel

„In den Städten müssen wir zeigen, dass moderner Lebensstil und Klimaschutz sich nicht widersprechen.“

Christoph Jugel, Leiter Energiesysteme

Aspern will zeigen, was Städte für Energiewende und Klimaschutz leisten können – und müssen. Denn die Metropolen von Wien über Wladiwostok bis nach Washington spielen eine entscheidende Rolle: Hier leben die meisten Menschen, hier wird weltweit das Gros des Stroms, der Wärme und der Treibstoffe verbraucht. „In den Städten müssen wir zeigen, dass moderner Lebensstil und Klimaschutz sich nicht widersprechen“, sagt Christoph Jugel, Leiter Energiesysteme und verantwortlich für das dena-Projekt Urbane Energiewende. Die Diskussionen um den klimafreundlichen Umbau der Energieversorgung fokussierten heute noch zu oft allein auf den Umbau der Stromversorgung. „Wir haben mit der dena-Leitstudie Integrierte Energiewende gezeigt, dass man die Sektoren Strom, Wärme und Mobilität am besten zusammen denkt“, so Jugel. Diese drei Sektoren liegen räumlich nirgendwo so eng beieinander wie in der Stadt – gute Voraussetzungen für die Energiewende.

Strom, Wärme und Mobilität zusammenbringen

Die urbane Bevölkerungsexplosion Während in den 1930er-Jahren weniger als ein Drittel aller Menschen weltweit in Städten lebte, sind es heute laut den Vereinten Nationen (VN) schon 55 Prozent der insgesamt 7,6 Milliarden Menschen. Besonders ragen die USA heraus mit 82 und Europa mit 74 Prozent urbaner Bevölkerung. Rasant war diese Entwicklung vor allem in den Jahrzehnten seit 1950: Die Zahl der Städter stieg von nur 751 Millionen auf 4,2 Milliarden bis heute. Das ist fast das Sechsfache! Nach VN-Prognosen werden 2050 schon zwei von drei Menschen in urbanen Räumen leben, während die Zahl der Menschen auf dem Land im gleichen Zeitraum von heute 3,4 Milliarden sogar auf 3,1 Milliarden zurückgehen soll. Die Zahl der Stadtbewohner steigt dagegen um 2,5 Milliarden auf dann 6,7 Milliarden.

Die Potenziale sind groß, aber bisher steht noch viel Trennendes zwischen Strom, Wärme und Mobilität: ein gewachsenes Energie- und Steuerrecht, das die Integration erschwert; unterschiedliche Akteure mit divergierenden Interessen, von der Wohnungswirtschaft bis zur Verkehrsplanung; und schließlich haben viele Städte die Chancen und Möglichkeiten der urbanen Energiewende noch gar nicht erkannt und das Thema nicht auf der Agenda. Weltweit orientieren sich zu viele an überkommenen Leitbildern, etwa dem Konzept der autogerechten Stadt aus der Mitte des vorigen Jahrhunderts oder an der strikten Trennung von Stadtteilen zum Wohnen und Arbeiten.
Umsteuern ist nötig, denn Städte wachsen in atemberaubendem Tempo, besonders außerhalb Europas. 2010 lebte erstmals in der Geschichte der Menschheit jeder zweite Mensch urban. Bis zum Jahr 2050 könnte dieser Anteil auf zwei Drittel steigen, auf dann 6,7 Milliarden Stadtbewohner bei 9,8 Milliarden Menschen insgesamt (Infokasten „Die urbane Bevölkerungsexplosion“). Damit findet voraussichtlich der gesamte Zuwachs der Weltbevölkerung in den Metropolen statt. Schon heute verursachen die urbanen Zentren laut einer Siemens-Studie zwei Drittel des Energieverbrauchs. In den Städten fällt also auch das Gros der klimaschädlichen CO2-Emissionen an. Gleichzeitig wächst mit der Erdbevölkerung der Energiebedarf. Während europäische Experten „nur“ ein weltweites Plus von sieben Prozent erwarten, prognostizieren US-Behörden einen Anstieg des globalen Bedarfs um knapp 30 Prozent gegenüber 2015. 
Sicher ist: Der Druck nimmt zu, die Energiewende in den Städten zu beschleunigen.

55 %
der globalen Bevölkerung
lebt in Städten
Seit 1950
stieg die Zahl der weltweiten Stadtbewohner
um das Sechsfache
74 %
der Europäer leben
in urbanen Räumen
66 %
der Weltbevölkerung wird
im Jahr 2050 in Städten leben

„In der Stadt ist der Veränderungsdruck am größten“

Stadtleben: Klimafreundlicher als das Landleben Leben im Einklang mit Natur und Klimaschutz? Als ersten Gedanken hat man da meist das Haus auf dem Land mit eigenem Gemüsegarten im Kopf. Dabei kann das Leben in den Metropolen sehr viel klimafreundlicher sein: Schon heute schneiden Städter bei ihren CO2-Emissionen oft besser ab als Menschen im Umland.  So liegen die durchschnittlichen CO2-Emissionen in Deutschland bei elf Tonnen pro Kopf und Jahr. In einer Stadt wie Hamburg sind es dagegen nur sechs Tonnen und in Berlin sogar nur knapp fünf Tonnen. Auch in Paris, London, Singapur, Moskau und Hongkong brauchen die Menschen im Alltag vergleichsweise wenig Energie. Der Grund liegt in der Kompaktheit: Energieerzeugung und -verbrauch liegen eng beieinander.
In den Städten haben die Menschen außerdem kurze Wege, sie sind weniger auf das Auto angewiesen und können leichter auf Rad, Bus und Bahn umsteigen. In Berlin etwa teilen sich statistisch gesehen drei Einwohner ein Auto – bundesweit kommt ein Auto auf nur zwei Einwohner.

Manchmal gerät aus dem Blick, dass die Metropolen auch enorme Chancen und Lösungsansätze bieten: gemeinsame Wärmekonzepte zwischen Gewerbe- und Wohngebieten, kompakte Quartiere, kurze Wege
.
„In der Stadt ist der Veränderungsdruck am größten“, sagt Weert Canzler, Mobilitätsexperte am Wissenschaftszentrum Berlin (WZB). „Für die Städte wird es zunehmend zum Standortfaktor, ob sie ihren knappen Raum als Parkplatz nutzen oder um die Lebensqualität zu verbessern“, beschreibt er einen Trend. Statt Parkstreifen entsteht heute manchmal schon wieder Raum für Kaffeetische, Joggingstrecken oder Skateboardareale. Nicht mehr der Autoverkehr steht im Mittelpunkt, sondern andere Bedürfnisse der Einwohner.
Beispiele für dieses Umdenken sieht Canzler weltweit: Die Stadt Seoul hat eine innerstädtische Autobahn zurückgebaut und stattdessen einen Park geschaffen. Nach Singapur darf man nur noch mit einem Auto fahren, das mit mindestens zwei Personen besetzt ist. Und seit Anfang 2018 können die rund 5,6 Millionen Einwohner dieser asiatischen Stadt ein neues Auto nur dann anmelden, wenn sie nachweislich ein altes verschrotten. Der US-Staat Kalifornien wiederum fördert massiv Elektroautos und emissionsfreie Lieferfahrzeuge – gerade in den urbanen Zentren.
Auch in großen deutschen Städten wie München, Hamburg und Berlin ist das Sharing – die geteilte Mobilität – auf dem Vormarsch. Leih-Scooter, Leihwagen und Leihräder stehen in den Straßen bereit und die Verkehrsbetriebe erproben neue, digitale Lösungen, mit deren Hilfe sich mehrere Fahrgäste mit ähnlicher Wegstrecke ein Sammeltaxi teilen können. Zudem setzen die Sharing-Anbieter zunehmend auf Elektroantriebe. Alle Fahrzeuge der Bahn-Tochter CleverShuttle etwa werden elektrisch und mit Wasserstoff angetrieben. „Die Digitalisierung macht vieles möglich, was vorher nicht möglich war. Wenn das wie geplant einmal alles über eine einzige App genutzt werden kann, dann ist die städtische Mobilität der Zukunft schon teilweise Realität“, sagt Weert Canzler.

„Hunderttausende kleine Batteriespeicher“

In Städten funktioniert die Elektrifizierung des Verkehrs sehr gut: die Strecken sind kurz, Ladesäulen können problemlos erreicht werden.

Die Elektrifizierung des Verkehrs gelingt in den Städten besonders gut. Ob Busse, Liefer-Lkw oder Privatfahrzeuge: Die Strecken sind kurz, die nächste Ladesäule gut erreichbar. Und die rollenden Akku-Speicher werden sich hervorragend eignen, die schwankende Stromproduktion aus der wetterabhängigen Wind- und Solarenergie zu puffern – eine der zentralen Herausforderungen der Stromwende. Fachleute wie Jörg Jasper sind sich sicher: Wenn die Akkus erst mal angeschafft (und mit den Fahrzeugen auch bezahlt sind), würden sie auch für die Energiewende genutzt. Der EnBW-Experte für Energiewirtschaft sieht in Zukunft „Hunderttausende kleine Batteriespeicher im ganzen Land verteilt“ – in Autos genauso wie in ehemaligen Heizkellern, wo schon heute viele Solarakkus stehen. In den Städten müssen diese Potenziale allerdings noch stärker erschlossen werden.
„Es sind die urbanen Räume, die mit ihrer Infrastruktur und den Verbrauchs- und Mobilitätsmustern ihrer Unternehmen sowie Bewohnerinnen und Bewohnern die Flexibilitätsoptionen bieten, ohne die die Energiewende nicht funktionieren kann“, zeigt sich Ramona Pop, Berlins Senatorin für Wirtschaft, Energie und Betriebe, überzeugt. Nach ihrer Vorstellung soll „Berlin zu einer modernen Elektropolis werden“ – mit Elektroautos in den Straßen und Solaranlagen auf den Dächern.
Doch bei der Stromerzeugung tun sich viele Großstädte schwer. Dünn besiedelte Landkreise können ihren Strombedarf leicht mit Windrädern und Solaranlagen sicherstellen. Im Friedrich-Wilhelm-Lübke-Koog in Schleswig-Holstein etwa wird ein Teil des Windstroms in einem Pilotprojekt zum Heizen in Privathäusern genutzt. Dadurch sparen die Hausbesitzer Heizöl und die Windräder müssen weniger häufig abgeregelt werden.

Städte bauen Erneuerbare aus

In Metropolen sind die Möglichkeiten mangels verfügbarer Flächen begrenzt. In einer Millionenstadt wie Berlin stehen heute gerade mal fünf Großwindanlagen – allesamt an der Stadtgrenze. Und trotz vieler Solaranlagen kann die Stadt bislang nicht mal vier Prozent ihres Stroms selbst produzieren. Bei Heizwärme und Treibstoffen für Autos geht die Quote gegen null. In Multi-Millionen-Konglomeraten wie Tokio, Delhi, New York oder Schanghai sieht es noch schlechter aus.
Eine Ausnahme ist Kopenhagen – ein Vorreiter der urbanen Selbstversorgung. Begünstigt durch ihre geografische Lage, investiert die dänische Hauptstadt seit Jahrzehnten in Windparks an Land und auf See. Und Kopenhagen geht noch einen Schritt weiter: Im Hafen baut Dänemarks größter Energieversorger Hofor ein Kraftwerk, das ab 2019 nur noch Holz verbrennen wird. Das neue Kraftwerk wird ein Drittel der Kopenhagener Haushalte mit klimafreundlicher Wärme versorgen und die Stadt ihrem Ziel näherbringen, bis 2025 die erste klimaneutrale Hauptstadt der Welt zu sein.
Der Weg der Dänen ist ambitioniert. Aufgrund jeweils unterschiedlicher Voraussetzungen bei Ressourcen oder Bevölkerungsstruktur eignet er sich aber nur bedingt als Vorlage. Die meisten Kommunen in Deutschland konzentrieren sich auf die enormen Einsparpotenziale, die in der Wärmeversorgung der Bestandsgebäude liegen.

Beispiel Augsburg: „Die Sanierung eines 70er-Jahre-Wohnblocks hat den Energieverbrauch schon um die Hälfte gesenkt“, erklärt Karl-Heinz Viets, Leiter Energiedienstleistungen der Stadtwerke Augsburg. Auf dem Dach arbeitet jetzt eine Solaranlage, die den Mietern Strom liefert und gleichzeitig eine Elektrolyseanlage antreibt, mit der Wasserstoff und in einem weiteren Schritt synthetisches Erdgas erzeugt werden. „Ziel ist es, mit dem Strom aus der Photovoltaikanlage auch die Wärmeversorgung sicherzustellen“, so Viets.

Zukunftsmusik? „Nein“, sagt Viets. „Mit dem System erreichen wir die Klimaschutzanforderungen der Bundesregierung für das Jahr 2050 schon heute.“ Er ist überzeugt, dass die Kombination aus Solar
energie und der hier eingesetzten Elektrolysetechnik für viele Häuser „ein Baustein“ sein kann, um die Energiewende voranzubringen. „Technisch geht es. Wirtschaftlich muss man es weiter optimieren, aber zaubern muss man nichts mehr.“

Beispiel Herten: In der Ruhrgebietsstadt setzen die Verantwortlichen darauf, viele kleine und mittlere Kraftwerke und Verbraucher in einem virtuellen Kraftwerk intelligent zu steuern. Urbane Energiewende? „Wir wissen jetzt, wie es geht, und können es anpacken“, ist Detlef Großjohann, Bereichsleiter bei den Stadtwerken Herten, überzeugt.

Viele Städte arbeiten auch an ersten Ansätzen der integrierten Energiewende, einer Verbindung von Strom, Wärme und Mobilität. Noch ist das oft ein Experiment. „Es gibt keine Blaupause, wie die urbane Energiewende funktioniert“, sagt dena-Experte Christoph Jugel. „Aber es ist jetzt an der Zeit, integrierte Lösungen voranzutreiben. Die ganzheitliche Perspektive wird immer wichtiger.“

transition 2019

Das Thema urbane Energiewende steht im Fokus der neuen Ausgabe des dena-Unternehmensmagazins „transition“. In Reportagen, Interviews, Grafiken und Analysen beleuchtet das Magazin den Fortschritt der integrierten Energiewende, stellt interessante Menschen und Ideen vor und liefert Geschichten, Zahlen und Fakten zur dena und ihren Projekten. Zur Onlineausgabe

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