Die Sommer werden heißer, und Stadtbewohner leiden darunter ganz besonders. Stuttgarter Forscher entwickeln bewegliche Schattenspender, die trotz Hitzerekorden für erträgliche Temperaturen sorgen sollen. Das Stadtklima ist auch Thema beim diesjährigen Wissenschaftsfestival.
Auf dem Infrarotbild der breiten Straße erscheint der Boden fast komplett weiß, was einer Oberflächentemperatur von rund 57 Grad Celsius entspricht. Die von Hochhäusern umrahmte Schneise in Abu Dhabi, der Hauptstadt der Vereinigten Arabischen Emirate, ist für Stephan Engelsmann ein abschreckendes Beispiel für eine verfehlte, nicht klimagerechte Stadtplanung. „Da geht kein Mensch mehr nach draußen“, sagt der Professor für Konstruktives Entwerfen und Tragwerkslehre an der Staatlichen Akademie der Bildenden Künste (ABK) Stuttgart.
Besser sieht es auf dem Infrarotbild daneben aus, das in einer schmalen Gasse derselben Stadt entstanden ist. Hier weist der Boden einen hellen Lilaton auf. Die Temperatur liegt demnach nur bei 33 Grad, obwohl die Luft dort am Tag der Aufnahme mit 39 Grad sogar zwei Grad wärmer war als auf dem anderen Bild. Der Unterschied erklärt sich vor allem dadurch, dass die enge Gasse Schatten spendet, während die breite Straße ungeschützt der Sonne ausgesetzt ist.
Städte haben gegenüber ländlichen Regionen den Nachteil, dass dort viele Flächen mit Straßen und Gebäuden versiegelt sind. Diese heizen sich tagsüber durch die Sonne auf und strahlen nachts Wärme ab. So können die in Städten gemessenen Nachttemperaturen um bis zu zehn Grad über denen im Umland liegen. Durch den städtischen Wärmeinseleffekt bekommen Stadtbewohner in längeren Hitzeperioden auch in der Nacht kaum Kühlung – mit negativen Folgen für Wohlbefinden und Gesundheit. Dieser Effekt wird durch die Klimakrise mit weiter steigenden Temperaturen noch einmal verstärkt.
„Unsere Städte sind noch für ein anderes Klima gebaut worden“, sagt Matthias Rudolph, Professor für Gebäudetechnologie und klimagerechtes Entwerfen an der ABK. Im Rahmen des Projekts Convertible Urban Shades (frei übersetzt: Wandelbare Schatten in Städten) sucht er zusammen mit Engelsmann und weiteren Beteiligten nach Wegen, um auch in Zeiten des Klimawandels für erträgliche Temperaturen in Städten zu sorgen. Massive Eingriffe in den Gebäudebestand oder die Wiederbegrünung versiegelter Flächen seien allerdings kaum umsetzbar. Auch Straßen würden weiterhin gebraucht. „Wir können den Bestand nicht komplett verändern, aber intelligent anpassen“, so Rudolph.
Daher setzen die Forschenden auf wandelbare und leichte textile Strukturen zur Beschattung öffentlicher Räume. „So lassen sich die solaren Gewinne der Oberflächen deutlich verringern“, sagt Rudolph. Das verhindert, dass sich Straßen, Plätze und Gebäude zu stark aufheizen. In der Praxis kann das zum Beispiel so aussehen wie im spanischen Sevilla. Ein Foto in Rudolphs Präsentation zeigt eine Straße, in der über den Fenstern der oberen Etagen zwischen zwei Häuserreihen Sonnensegel aufgespannt wurden. Technisch aufwendiger ist eine Konstruktion, die den Menschen im schweizerischen Buchs Schatten spendet. Hier lässt sich die Schattierung über einen elektrischen Antrieb aus- und einfahren.
Eine elegante und zugleich einfache Lösung ist das vom chinesischen Architektenkollektiv People’s Architecture entwickelte „People’s Canopy“. Es handelt sich um ein faltbares Sonnendach aus rotem Stoff, das auf Fahrradräder montiert wurde und sich mittels Pedalkraft klimaneutral ausfahren und bewegen lässt. Bewegliche Schattenspender, die man nachts beiseiteschieben kann, wirken sich auf zweierlei Weise positiv aus. Zum einen verringern sie die Aufheizung am Tag, zum anderen sorgen sie bei Nacht dafür, dass die Oberflächen ungehindert Wärme abstrahlen können. In klaren Nächten könne der Himmel auch in Sommer sehr kalt werden und einen erheblichen Kühleffekt entfalten, erläutert Rudolph. Denkbar seien auch Strukturen, die sich automatisch an den Sonnenstand anpassen oder helfen, Regenwasser zu sammeln.
Das Projekt der Stuttgarter Forscher wird über das Programm „Innovationen zur Anpassung an den Klimawandel“ der Baden-Württemberg-Stiftung gefördert und läuft drei Jahre. Ein wichtiges Werkzeug für die Wissenschaftler sind Modellrechnungen, mit denen sich die mikroklimatischen Auswirkungen unterschiedlicher Schattenspender simulieren lassen. Dabei wird auch die Eignung verschiedener Materialien untersucht. Das Ganze soll am Ende in praktische Vorschläge münden, an denen sich Planer und Bauherren orientieren können.
Zudem werden Prototypen entwickelt, die den Effekt der Beschattung unmittelbar erlebbar machen sollen. Für das Stuttgarter Wissenschaftsfestival haben die Forscher zum Beispiel eine „künstliche Wolke“ gebastelt“. Dahinter verbirgt sich ein Netz, in dem mit Helium gefüllte Ballons eingeschlossen sind. An einer Schnur lassen sie sich leicht dorthin bewegen, wo gerade Schatten benötigt wird. Strategien zur Anpassung an den Klimawandel waren am Freitag auch Thema eines öffentlichen Symposiums an der ABK.
Der praktische Einsatz der intelligenten Schattenspender werfe aber nicht nur technische oder architektonische Fragen auf, betonen Engelsmann und Rudolph. So müssten zum Beispiel auch die Eigentümer mitziehen, wenn es darum geht, Sonnenschutzvorrichtungen an ihren Gebäuden zu befestigen. Eine gute Kommunikation und die Einbindung aller Beteiligten seien entscheiden für die Akzeptanz solcher Projekte, meinen die Forscher.
