130-mal Systemwechsel

Städte sind für 80 Prozent der weltweiten Treib­haus­gasemissionen verantwortlich. Sie können aber auch den Klimaschutz maßgeblich voranbringen. Dazu braucht es einen Wandel der urbanen Infra­struk­tur hin zu einem System, das wesentlich weniger Energie benötigt. Dieser Wandel setzt jedoch den Einsatz technologischer Innovationen voraus.

Auf einen Blick

Mit der Technologiematrix Deutschland erarbeitete das Wuppertal Institut im Auftrag des Umweltamtes der Stadt Düsseldorf deshalb 2009 und 2010 ein In­stru­ment, das einen Über­blick über 130 zum damali­gen Zeitpunkt inno­vative Technologien bot und insbe­sondere bei der Erstellung kom­mu­naler Klimaschutz­konzepte für Großstädte eingesetzt werden kann. Innovative und auf eine drastische Reduktion des Energieverbrauchs ausge­richtete Technologien wur­den mithilfe einer Tabelle übersichtlich dargestellt und im Hinblick auf ver­schie­dene Kriterien wie zum Bei­spiel CO₂-Einsparung, öko­nomische Aspekte, sowie Hemmnisse und Umset­zungs­­bedingungen bewertet. Diese Übersicht inklusive der Bewertung ermöglichte den Städten, geeignete Technologien für den Einsatz in der Strom- und Wärmeversorgung, im Verkehrswesen, bei Gebäuden, Geräten und Anlagen auszuwählen.

Die Technologiematrix Deutschland unterstützte den Handlungswillen deutscher Großstädte, die die Ange­bote der Nationalen Klimaschutzinitiative (NKI) am­bitioniert nutzen wollten. Die Kommune Düsseldorf beauftragte mit finanzieller Unterstützung der NKI das Wuppertal Institut, identifizierte eine Vielzahl tech­no­lo­gischer Varianten, die mit Blick auf das Jahr 2050 eine drastische Verringerung der Ener­gieumsät­ze und CO₂‑Emis­sio­nen ermöglichen könnten.

Erklärtes Ziel des Projektes war es dabei auch, den kommunalen Anwendungsbe­zug genau im Blick zu haben. Deshalb unterstützte ein Beirat aus siebzehn weiteren Metropolen (darunter Berlin, Frankfurt und Hannover) sowie dem deutschen Städtetag die Um­setzung. Die Beiratsmitglieder, die überwiegend An­gestellte der Umweltämter oder der Stadt­verwal­tungen waren, begleiteten und kom­mentierten das Vorhaben in vier beratenden Sit­zung­en mit ihren Erfahrungen aus der Praxis. Dadurch wurde ein weiteres Unterziel umgesetzt, nämlich die Förderung der Kooperation innerhalb des Städtetages.

Saubere Technologien für die urbane Energiewende

Das Projektteam baute auf die Ergebnisse der Vor­läuferstudie „Sustainable Urban Infrastructure: Aus­gabe München 2058 – Wege zur CO₂-Freiheit“ auf, überarbeitete und ergänzte diese. Die Aufteilung in die vier Themen­bereiche Wärme und Ge­bäu­de, strom­betriebene Geräte und Anlagen, Verkehr sowie Energiein­fra­struk­tur wurde aus der Vorgängerstudie für die Tech­no­logiematrix übernommen. Sie sind die zentralen Sektoren für die Energiewende in Groß­städten. Innerhalb dieser vier Themenbereiche wur­den dann ein­zel­ne Techno­lo­gien genauer betrachtet: Nur Produkte oder Anwendungen, die eine Emissions­ein­sparung von mindestens 50 bis 60 Prozent im Ver­gleich zur Standardlösung aufwei­sen konnten, nahm das Forschungsteam auf. Technologien, die die­se Werte nicht erreichten, flossen nicht in die Matrix ein, ebenso wenig wie Lösungen, die in Städten keine An­wendung finden können, wie etwa solarthermische Kraftwerke.

Die Bewertungskriterien

Das Projektteam analysierte mithilfe der Matrix ins­gesamt rund 130 verschiedene Techno­logien anhand von sechs übergeordneten Kategorien. Das Wuppertal Institut erstellte dazu jeweils ein Datenblatt mit den in­halt­lichen Dimen­sionen.

Das oberste Bewer­tungskriterium war der Inno­va­tions­grad. Dahinter stand die Frage, ob die Anwen­dung der Technologie zu einem ganz neuen System führen wür­de, wie etwa, wenn der Strombezug aus einem Versor­gungsnetz durch eine Photovoltaikanlage ersetzt wird.

Weitere Kategorien waren das CO₂-Einspar­po­tenzial und damit die Einschätzung der Rele­vanz, gefolgt vom Grad der Marktreife, also der Frage der zeitlichen und wirt­schaft­lichen Einsetzbarkeit. Unter die ökono­mi­sche Perspektive fielen auch die Rubriken erfor­der­li­ches Investitionsvolumen und Lebenszykluskosten. Das Datenblatt verwies zudem auf die jeweilige Refe­renz­technologie. Schließlich erfolgte eine Einschät­zung der Hemmnisse und der erforder­lichen Rah­men­bedingungen für eine erfolgreiche Implementierung.

Schlüsselthemen im kommunalen Klimaschutz

Kommunen haben durch die Kombination von theo­re­tischen Erkenntnissen und praktischen Erfahrungen im Projekt Technologiematrix Deutschland die Gewiss­heit, dass alle Einschätzungen und Bewertungen auf einer fundierten, umsetzungsorientierten Grundlage ruhen: Das Forschungsinstitut erstellte eine Übersicht der Technologien und glich diese dann mithilfe des Beirats im Hinblick auf den Praxisbezug ab.

Auch wenn nicht mehr alle Daten aktuell sind, so behalten die grundsätzlichen Eckpfeiler doch ihre Gültigkeit. Sie sind nach wie vor als Orientierung bei der Erstellung von Klimaschutzkonzepten nutzbar. Als entscheidenden Beitrag unterstützte der Beirat das Wuppertal Institut bei der Überarbeitung der strate­gisch wichtigsten Themenfelder für den klimafreund­lichen Umbau der kommunalen Infrastruktur, die in ähnli­cher Form schon im Vorgängerbericht enthalten waren.

Beim Themenfeld Wärme und Gebäude geht es sowohl darum, wie Wärme erzeugt wird, als auch um die Bauweise eines Passivhauses bis hin zur Altbau­sanie­rung. Bei der Betrachtung von Geräten und Anlagen werden Formen der Elektrizitätsgewinnung mit den Effizienz­effekten von Apparaturen verknüpft. Die Spannbreite reicht von bereits auf dem Massenmarkt erhältlichen Aus­rüstungen bis hin zu Versuchs­objekten im For­schungsstadium. Im Verkehrssektor spielen in der Technologiematrix vor allem die unterschiedlichen emissionsarmen An­triebs­arten, darunter Elektro­mo­bilität und Erdgas, eine Rolle sowie der notwendige Umstieg auf andere Fort­bewegungsarten. In Bezug auf die Verkehrs­infra­struktur führt die Matrix beispielsweise Technologien zur Ver­besserung des Verkehrsflusses auf. Der Umbau der Energieinfrastruktur umfasst schließ­lich sowohl klimafreundliche Formen der Ener­gie­erzeugung als auch die Modernisierung der Netze, beispielsweise durch die digitalen Smart Grid-Tech­nologien.

Grundlage für Potenzialstudie Düsseldorf

Die Technologiematrix war als Basiswerk beziehungs­weise Entscheidungs- und Bewertungshilfe zur Er­stel­lung von langfristigen Klimaschutz­konzep­ten gedacht.

Wenn die zuständigen Planerinnen und Planer bei­spiels­weise eine Verbesserung im Gebäu­desektor an­streb­ten, konnten sie in den einzelnen Unterkapiteln nach passenden Technologien suchen – und fanden unter anderem Informationen zur Passiv­haus-Bau­weise bei den Gebäudekonzepten für Neu­bauten. Das Wup­per­tal Institut selbst griff auf die Matrix zurück um ein Gut­achten für die nordrhein-west­fä­lische Landes­haupt­stadt Düs­sel­­dorf mit dem Titel „Szenario Düsseldorf 2050“ zu erstellen. Die übrigen beteiligten Städte hatten bis zu einem halben Jahr nach Projektende exklusiven Zugriff auf die Matrix, die auch als Online-Tool verfügbar war. Danach wurde sie der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt.

• Was sollte das Projekt erreichen?

  • Erstellung einer Übersicht innovativer Technologien zur Orientierung bei der Planung von langfristigen Klimaschutzkonzepten für Großstädte und zur Erleichterung der Auswahl geeigneter Technologien in den Sektoren Wärme, Strom, Verkehr, Energieinfrastruktur;
  • Förderung der Kooperation innerhalb des Städtetages zu Klimathemen;
  • Unterstützung für und durch Vorreiterstädte.

• Was hat das Projekt erreicht?

  • Erstellung einer Übersicht auf Basis einer Vorgängerstudie, die innovative Technologien hinsichtlich der Tiefe und Breite ihres CO2-Einsparpotenzials sowie der Höhe der Lebenszykluskosten bewertete und zur Planung von langfristigen Klimaschutzkonzepten, insbesondere von Großstädten verwendet werden kann;
  • Förderung des Austausches innerhalb des Städtetages in Bezug auf Klimathemen.

• Wie ging es weiter?

  Der Bericht ist weiterhin auf der Seite des Leibniz Informationszentrums für Technik und Naturwissenschaften verfügbar: www.tib.eu. Im Jahr 2012 erstellte das Wuppertal Institut basierend auf der Matrix das Szenario Düsseldorf 2050. Der Endbericht dafür ist verfügbar auf der Seite des Wuppertal Instituts: https://wupperinst.org/p/wi/p/s/pd/394/.

Beitrag zum Klimaschutz

Als Studie kann die Technologiematrix keine direkten Emissionseinspareffekte aufweisen. Allerdings wohnt dem Projekt ein substanzielles CO2-Vermeidungs­po­ten­­zial bis zum Jahr 2050 inne­, wenn alle großen deut­schen Städte mithilfe der Matrix besonders nach­hal­tige Klimaschutzkonzepte erstellen und diese auch umsetzen. Der indirekte Beitrag der Technologie­ma­trix zum Klimaschutz besteht darin, die Willens­bildung und die Entscheidungsfindung von kommu­nalen Akteurinnen und Akteuren hin zum Umstieg auf klimafreundliche Technologien zu fördern.

• Checkliste der Erfolgsfaktoren

  • Wissenschaftlich fundierte Beschreibung und Bewertung der Technologien, gegebenenfalls über die Kooperation mit einer Forschungsinstitution;
  • Einbindung von Praktikerinnen und Praktikern über einen Beirat;
  • Zugänglichkeit und nutzerfreundliche Gestaltung des finalen Beratungsproduktes.

Tipps und Tricks für interessierte Institutionen

Die Technologiematrix Deutschland sollte große Städte bei der Umstellung auf klimafreundliche Tech­nologien unterstützen. Für interessierte Kommu­nen wie auch für Akteurinnen und Akteure aus dem Forschungsumfeld lassen sich daraus hilfreiche Hinweise ableiten.

Wissenschaftliche Fundierung sicherstellen

Die Landeshauptstadt Düsseldorf beauftragte für das Projekt das Wuppertal Institut mit der Erstellung be­zie­hungsweise Überarbeitung und Bewertung der Tech­nologieübersicht. Auch in ähnlichen Projekten sollten die Organisatorinnen und Organisatoren sicher­stellen, dass die Einordnung der Technologien und die Bewertung im Hinblick auf CO₂-Minderungs­potenziale sowie die ökonomischen Effekte von einer fachlich qualifizierten Einrichtung durchgeführt werden.

Praxisnähe garantieren

Im Projekt kooperierte das Forschungsinstitut wie­de­rum mit ausgewiesenen Praxisfachleuten. Die Einbin­dung von Praktikerinnen und Praktikern über den Bei­rat ermöglichte eine eingehende Ergänzung und Kom­men­­­tierung der Matrix. Dadurch gelang es, die Techno­lo­gien, die weniger stark für den Einsatz im kommuna­len Bereich geeignet waren, aus der Matrix zu nehmen. Auch bei einer Aktualisierung der Daten in einem Fortsetzungsprojekt käme es darauf an, die Be­dürf­­nisse und Erfahrungen aus den Kommunen durch Bestellung eines vergleichbaren Experten­gre­miums di­rekt zu berücksichtigen. Auch wurden durch den Bei­rat notwendige Rahmen­bedingungen und be­stehen­de Hemmnisse aufgezeigt. Die jeweiligen Erfah­rungen der Beiratsmitglieder bei der Einführung innovativer Tech­­­no­logien vor Ort lieferten wertvolle Infor­ma­tio­nen bei der Bewertung ihrer zukünftigen Chancen. Au­ßer­dem pflegten die Praktikerinnen und Praktiker gute Bei­spiele für die Umsetzung einzelner Techno­logien in die Datenbank ein.

Die Veranschau­li­chung möglicher zukünftiger Lösungen anhand von Vor­rei­ter­­projekten regte den Erfahrungsaustausch und die zukünftige Kooperation zwischen den beteiligten Kommunen an.

Nutzerfreundliche Gestaltung

Damit Planerinnen und Planer die Technologiematrix in ihrer Arbeit verwenden können, müssen die Infor­mationen und Bewertungen übersichtlich und einfach zugänglich aufbereitet sein. Während der Projekt­lauf­zeit stellte das Wuppertal Institut die Ergebnisse als On­line-Tool bereit. In der noch verfügbaren Publika­tion sind die einzelnen Datenblätter übersichtlich aufbereitet, sie beinhaltet jedoch keine Such- oder Filterfunktion. Eine Nutzung der Da­ten bei der Er­stellung von Klimaschutzkonzepten ist damit über das Projektende hinaus für andere Insti­tu­tionen schwierig.