Fachthemen

• Kommunale Entwässerungssysteme

Kommunale Entwässerungssysteme, also Kanalisationen, Sonderbauwerke und zunehmend grün-blaue Infrastrukturen leisten mit der schadlosen Abwassersammlung und -ableitung nicht nur einen wesentlichen wasserwirtschaftlichen Beitrag, sie stellen in aller Regel auch das größte kommunale Anlagevermögen dar. Entsprechend kommt der Planung, dem Bau und insbesondere der Instandhaltung, d. h. den Maßnahmen zur Bewahrung und Wiederherstellung des Sollzustandes sowie zur Feststellung und Beurteilung des Ist-Zustandes, eine große Bedeutung zu.

Das ISCE unterstützt Netzbetreiber und beratende Ingenieure unter anderem bei Entwicklung und ökonomischer sowie ökologischer Bewertung von

• Reinigungs- bzw. Spülkonzepten,
• Inspektionsstrategien,
• baulich-betrieblichen und hydraulischen Sanierungsstrategien und
• digitalen Werkzeugen zur Kanalinstandhaltung.

Gewerbliche Anbieter unterstützt das ISCE bei der Entwicklung von Technologien zur Reinigung und Zustandserfassung von Kanalisationen und Sonderbauwerken. Das interdisziplinär aufgestellte Team des ISCE stellt dabei sicher, dass bei Forschung und Beratung immer ein systemischer und ganzheitlicher Ansatz verfolgt wird.

• Klimaresiliente Quartiere / Schwammstadt

Klimawandel stellt sich im kommunalen Kontext in Form von Dürre, Starkregen und Hitze dar. Naturnahe wasserwirtschaftliche Konzepte stellen daher Kernelemente einer klimaresilienten Stadtentwicklung dar. Ziel muss es sein, solche Konzepte nicht nur bei der Erschließung zu denken, sondern in dichtbebauten urbanen Kernbereichen bestehende, technisch und ökonomisch wertvolle Entwässerungssysteme („graue“ Infrastruktur) intelligent um naturnahe Elemente („grün-blaue“ Infrastruktur) unter Berücksichtigung von Flächennutzungskonkurrenzen zu ergänzen. Gleiches gilt für die Einbindung von Notwasserwegen zur Starkregenvorsorge.

Das ISCE ist in diesem Zusammenhang Forschungspartner und unterstützt Städte und Gemeinden beratend bei

• Bewertung bestehender wasserwirtschaftlicher Konzepte in Hinblick auf Klimasensitivität,
• Aufstellung von baulich-betrieblichen und hydraulischen Kanalsanierungsstrategien unter Einbindung von grün-blauer Infrastrukturen und Starkregenvorsorge,
• Entwicklung von innovativen Abwasserbeseitigungskonzepten und
• Entwicklung von Angeboten zur Bürgerinformation.

• Heizen und Kühlen mit Abwasser

Abwasser ist eine ständige und in großem Umfang verfügbare regenerative Wärmequelle. Mittels moderner Wärmepumpentechnologie kann diese Wärme effizient und umweltfreundlich zum Heizen oder Kühlen größerer Gebäude und Wohnsiedlungen genutzt werden. Die Quelle Abwasser bietet insbesondere im urbanen Raum erhebliches Potenzial: je nach strukturellen Randbedingungen können 10 – 15 Prozent aller Gebäude einer Gemeinde über Abwasserwärme beheizt werden. Ergänzend können die Systeme genutzt werden, um Gebäude in den Sommermonaten zu kühlen.

Insbesondere vor dem Hintergrund der nun anzugehenden Kommunalen Wärmeplanung stellt sich die Aufgabe, Möglichkeiten der Abwasserwärme- und -kältenutzung als Grundlage eines Wärme- bzw. Energiekonzeptes systematisch zu erfassen und zu bewerten.

Das ISCE unterstützt Städte und Gemeinden bei

• Aufstellung von Abwasserwärmepotentialkarten,
• Identifizierung möglicher Standorte für Abwasserwärmeübertrager und
• technischer und ökonomischer Bewertung von Abwasserwärmenutzungsanlagen.

• Digitale Wasserwirtschaft

Städte und Gemeinden können nur zukunftsfähig sein, wenn sie sich an den Klimawandel mit der Umsetzung städtebaulicher Maßnahmen anpassen. Unabdingbar dafür ist die Entwicklung und Anwendung digitaler Technologien, um die notwendigen Daten dokumentieren, auswerten und für die Zusammenarbeit aller Akteure fachübergreifend bereitstellen und effizient austauschen zu können.

In den verschiedenen Fachbereichen der kommunalen Verwaltungen existieren zahlreiche Softwareprodukte zur Erfüllung dieser Aufgaben, so auch für den Bereich der Stadtentwässerung. In den meisten Fällen verwenden Kanalnetzbetreiber für die Verwaltung der Kanaldaten Kanalkataster, die eine hohe Sicherheit und Kontinuität bei der Datenhaltung bieten, allerdings für (fachübergreifende) Planungsarbeiten mitunter schwerfällig sind, wenn Schnittstellen überwunden werden müssen (z.B. zu Berechnungs- oder Inspektionsprogrammen).

Das ISCE schafft hier Abhilfe mit dem Softwarepaket QKan, welches als Kanalinformationssystem auf dem weit verbreiteten Open-Source-Programm QGIS basiert und dort als Plugin automatisch und kostenfrei installiert werden kann. Es ist als flexibles Planungs- und Verwaltungswerkzeug mit Modulstruktur angelegt und wird mit Unterstützung durch Anwender aus der Praxis ständig erweitert. QKan bietet die Datenvorbereitung, Ergebnisdarstellung und den Datenaustausch mit verschiedenen Kanalnetzberechnungsprogrammen, die Datenverwaltung wie in einem Kanalkataster mit Darstellung der Stamm-, Inspektions- und Zustandsdaten sowie weitere Funktionen. Eine Substanzklassifizierung nach SubKanS in Vorbereitung des DWA-M 149-10 ist ebenfalls implementiert.

Das ISCE unterstützt Städte und Gemeinden, Wasserverbände und beratende Ingenieure bei

• der Datenüberführung aus einem Kanalkataster (z.B. STRAKAT) nach QKan,
• der Einführung der Software und Anbindung an bestehende Datenverwaltungssysteme sowie
• der Entwicklung nutzerspezifischer Softwaremodule.

• Dezentrale Sanitärkonzepte

In Mitteleuropa beruhen Sanitärkonzepte nahezu ausschließlich auf dem Konzept der Schwemmkanalisation mit einer am Ende des Kanalnetzes angeordneten zentralen Kläranlage. Dieses Konzept hat sich in den letzten mehr als 100 Jahren grundsätzlich bewährt, weist aber auch einige Schwachstellen auf wie hohe Kosten für Errichtung und Unterhalt der Netze und die Notwendigkeit zum Abschlag von nur vorgereinigtem Wasser bei Starkregenereignissen.

Neue Technologien zur Abwasserreinigung, die nicht unbedingt komplizierter in ihrer Anwendung werden, erlauben es, Alternativen zu dem historisch bewährten Konzept zu entwickeln, bei denen sich einige der erwähnten Nachteile erübrigen.

Das ISCE unterstützt Projektentwickler, Städte und Gemeinden sowie beratende Ingenieure

• bei der Bewertung dezentraler Sanitärkonzepte für Quartiere unterschiedlichster Größe im Hinblick auf die technische Machbarkeit,
• in Fragen der Genehmigungsfähigkeit neuer Konzepte in Verbindung mit einer Überwachungsstrategie für den Betrieb der Anlagen und
• bei der Gegenüberstellung von Kenngrößen wie Reinigungsleistung, Umwelteinwirkungen und Kosten für den Vergleich von dezentralen zu zentralen Konzepten.

Das interdisziplinär aufgestellte Team des ISCE stellt dabei sicher, dass bei Forschung und Beratung immer ein systemischer und ganzheitlicher Ansatz verfolgt wird.

Wasserwiederverwendung

Ist es nun der Klimawandel oder einfach nur wieder ein herrlicher Jahrhundertsommer? Die statistischen Analysen langanhaltender Trockenperioden legen nahe, dass sich kurzfristig auch hier in Deutschland die konkurrierende Nutzung der Ressource Wasser verschärfen wird. Die Übertragung der Erkenntnisse zur Wiederverwendung von gereinigtem Abwasser zur Bewässerung von landwirtschaftlichen Flächen aus südeuropäischen Ländern sind zwischenzeitig in die EU-Verordnung (EU) 2020/741 eingeflossen. Seit 26. Juni 2023 gilt sie in den Mitgliedstaaten der Europäischen Union - und damit auch in Deutschland.

Die Umsetzung bedarf jedoch noch der weiteren technischen Erprobung und detaillierteren rechtlichen Einordnung und Abgrenzung. Neben der Beurteilung von Abwasseraufbereitungsverfahren im Hinblick auf die Qualität des wiederverwendbaren Abwassers stehen auch weitere Anwendungsfälle wie die Bewässerung von Grünflächen oder Stadtbäumen zur ergänzenden Untersuchung an.

Das ISCE unterstützt wasserintensive Betriebe, Landwirte, Projektentwickler, Städte und Gemeinden sowie beratende Ingenieure bei der

• Erstellung von Konzepten zum Abgleich von Wasserbedarf und Abwasserdargebot
• Bilanzierung des (veränderten) Wasserkreislaufs bei unterschiedlichen Wassernutzungspfaden
• Analyse und Bilanzierung der stofflichen Auswirkungen einer Wasserwiederverwendung
• Erstellung von Risikomanagementplänen zur Abwasserwiederverwendung
• Beurteilung und Weiterentwicklung von Verfahren zur Voll- oder Teilaufbereitung von kommunalem oder industriellem Abwasser vor einer Wiederverwendung.

Das interdisziplinär aufgestellte Team des ISCE stellt dabei sicher, dass bei Forschung und Beratung immer ein systemischer und ganzheitlicher Ansatz verfolgt wird.

• Strukturwandel und Räumliche Transformation

Strukturwandel und komplexe Transformationsaufgaben im Bestand unter Berücksichtigung von Flächen- und Ressourcenknappheit, multiplen Krisen und diversen Akteurskonstellationen erfordern neue, prozessorientierte und sozial-innovative Annäherungen auf unterschiedlichen Maßstabsebenen.

Dies wird insbesondere im benachbarten Rheinischen Braunkohlerevier deutlich – der größten Landschaftsbaustelle Europas, die Transformation in Echtzeit sichtbar macht. Eine klimagerechte Stadt- und Freiraumplanung, der architektonische Entwurf und Umgang mit dem (infrastrukturellen und baulichen) Bestand sowie die Gestaltung orts-, kontext- und akteursspezifischer Prozesse sind zentrale Aspekte, um koproduktiv und kokreativ gemeinwohlorientierte und zukunftsfähige Lebensumfelde umzusetzen.

Das ISCE unterstützt Städte und Gemeinden sowie unterschiedliche Akteure und die Zivilgesellschaft bei

• der Standortanalyse, der Grundlagenermittlung und der Zielformulierung in Aushandlung mit den beteiligten Akteuren und zukünftigen Nutzer*innen sowie bei der Entwicklung gemeinsamer Ideen und robuster zukunftsfähiger Konzepte für den konkreten Ort (sog. Phase 0), 
• der Beratung zur Etablierung einer kommunalen Bodenpolitik und der langfristigen Sicherung der am Gemeinwohl orientierten Nutzung, 
• der Erarbeitung von Machbarkeitsstudien für komplexe Projektentwicklungen unter Berücksichtigung sozialer und technischer Innovationen, auch unter Einbindung gemeinwohlorientierter Eigentums-, Organisations- und Finanzierungsmodelle, 
• der Entwicklung und Visualisierung von Szenarien und Testentwürfen für konkrete Transformationsaufgaben und 
• der Entwicklung von Transformations- und Partizipationsprozessen sowie von Formaten zur baukulturellen Sicherung der Transformationsaufgaben.

• Flächenrecycling und Entsiegelung

Nach den Zielen der Bundesregierung soll der Flächenverbrauch für Siedlung und Verkehr bis zum Jahr 2030 auf 20 Hektar pro Tag reduziert werden. Um dies zu erreichen, werden heute bevorzugt vorgenutzte Flächen überplant, die ggf. noch bebaut sind. Nicht jede Neunutzung lässt sich aber auf jeder vorgenutzten Fläche sinnvoll realisieren.

Im Vorfeld einer Umnutzung (Schaffung von Grünflächen oder Neubebauung) sind Erkundungen der Schadstoffsituation in Gebäuden oder im Untergrund erforderlich, deren Ergebnisse die Basis für Entscheidungen über Umgestaltungen einer Fläche bilden.

Das ISCE bietet Flächeneigentümern, Investoren und involvierten Behörden Unterstützung bei

• dem Aufstellen von Rückbau- und Entsorgungskonzepten,
• der Erkundung der Boden- und Grundwasserverhältnissen,
• der Feststellung vorhandener Bodenbelastungen,
• der Bewertung der Eignung von Flächen für potenzielle Nutzungsänderungen,
• der Bewertung von Entsiegelungsmöglichkeiten,
• der Bewertung eventueller Gefahren über die im Bodenschutzrecht einschlägigen Wirkungspfade,
• der Entwicklung baulicher oder verfahrenstechnischer Sanierungsstrategien einschließlich der Überprüfung auf Verhältnismäßigkeit sowie
• der Umsetzung von Flächenrecycling- oder Sanierungsmaßnahmen.

Die Aufgaben werden durch erfahrene und einschlägig sachverständige Mitarbeitende begleitet.