Zweigeteiltes Bild mit Starkregen und mit Dürre

Mal gibt es Starkregen mit Sturzfluten und danach wieder Dürreperioden: Die Häufigkeit von Extremwetterereignissen nimmt stetig zu.

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Das richtige Management für extremes Wetter

Ob Starkregen oder Dürre: Neuartige Lösung mit kapillarem Aufstieg, mit Speichern, Kühlen, Reinigen und Bewässern unterstützt Kommunen

Im Rahmen des BMBF Forschungs- und Entwicklungsprojektes AgRAIN ist eine völlig neue Regenwasser-Managementlösung entstanden, die für urbane Gebiete eine interessante Lösung für die immer häufiger auftretenden Starkregenereignisse auf der einen und Hitze- und Trockenheitsrekorde auf der anderen Seite bieten kann.

Angetrieben durch die Energie der Sonne bildet der Transport von Wasser den für alle Lebewesen wichtigen Wasserkreislauf (Abbildung rechte Seite unten).
Bei einem versiegelten, urbanen Raum verschwindet das wertvolle Regenwasser samt zahlreichen Schmutzstoffen aus den Kanälen. Die lokalen Grundwasservorräte können nicht aufgefüllt werden, Schadstoffe werden nicht herausgefiltert und Starkregenereignisse werden nicht gepuffert und führen zu Überschwemmungskatastrophen. Das kleinräumige Klima verändert sich messbar.

Einen völlig neuen und integrativen Ansatz bietet nun das innovative Unterflurbewässerungssystem von INTEWA (siehe unten). Bei diesem System werden ähnlich dem natürlichen Wasserkreislauf die Versickerung, die Retention, die Verdunstung und somit Kühlung, die Reinigung und die Bewässerung auf eine neue, einzigartige Weise miteinander kombiniert. Das neuartige Regenrückhalte- und Bewässerungssystem speichert dazu in einem flächigen Retentionssystem unterirdisch Sickerwasser aus Niederschlägen. Das gesammelte Wasser steigt anschließend über den kapillaren Effekt ohne Pumpenergie von alleine nach oben. Auf diese Weise werden entweder Grünflächen bewässert oder die Umgebung anhand des verdunstenden Wassers mit 670 Kilowattstunden pro Kubikmeter (kWh/m³) gekühlt.

 

Die neue kapillare Unterflur Regenwassermanagement-Lösung: speichert, kühlt, reinigt und bewässert gleichzeitig.

Die neue kapillare Unterflur Regenwassermanagement-Lösung: speichert, kühlt, reinigt und bewässert gleichzeitig.

 

Aufgrund der dadurch entstehenden hohen Bodenfeuchte wird zugleich die Versickerungsfähigkeit des anstehenden Bodens drastisch vergrößert und somit bei stärkeren Niederschlägen ein Oberflächenabfluss vermindert. Dies und die konstruktive Ausgestaltung als Mulden-Rigolensystem fangen Starkregenereignisse auf und füllen die Reservoirs immer wieder mit Regenwasser auf. So entsteht ein wertvoller Kreislauf, der das Kleinklima in den Städten verbessert und zugleich Entwässerungsproblematiken lösen kann. Als Wasserquelle dient vorrangig der Regenniederschlag. Neben der lokalen Versickerung kann das Wasser zusätzlich wie bei einem normalen Retentionssystem von den umliegenden versiegelten, teilversiegelten oder sonstigen Umgebungsflächen über einen Zulauf in das Speichersystem geleitet werden. Bei Bedarf können auch stehende Oberflächengewässer und hoch liegendes Grundwasser als Wasserquelle dienen, wenn es vorwiegend um die Bewässerung oder Kühlung geht. Die Bodenzonen reinigen zudem verschmutztes Regenwasser. Überlaufendes Wasser aus dem Speicher kann unterhalb des Systems versickern und den Grundwasservorrat wieder auffüllen.

 

Demonstrator und Referenzsystem, worin auf dem Gelände von INTEWA in Aachen der jeweilige Pflanzenwuchs getestet wurde.

Demonstrator und Referenzsystem, worin auf dem Gelände von INTEWA in Aachen der Pflanzenwuchs getestet wurde.

 

Im Forschungsprojekt wurden verschiedene Untersuchungen auf dem Gelände des Unternehmens in Aachen durchgeführt. Der Versuch zur Untersuchung der kapillaren Aufstiegsrate erfolgte anhand zweier Lysimeter-Anlagen. Das eine System stellt hierbei das Demonstratorsystem mit einem verbauten Tunnel dar. Das andere System diente als Referenzsystem ohne Einbauten. Die Versuche zeigten eindrucksvoll die Funktionsweise des kapillaren Aufstiegs, der innerhalb weniger Tage den Boden durchfeuchtete.
Im Vergleich zeigte sich, dass die Pflanzen im Demonstrator deutlich besser gewachsen und ausgebildet waren, als im Referenzsystem. Sowohl die Blätter als auch die Früchte waren im Demonstrator mit dem Speichersystem ausgeprägter und größer. Anhand eines sogenannten Säulenversuchs zur Bestimmung der Wasserleitfähigkeit wurde die deutlich verbesserte Versickerungsfähigkeit nachgewiesen. Zur Zeit läuft das Vorhaben weiter im Testbetrieb und kann auch auf dem Werksgelände besichtigt werden.
Die Vorteile des neuartigen Kapillar-Bewässerungssystems für Kommunen sind vielfältig:

  • Schaffung grüner Erholungsflächen Im urbanen Umfeld, ohne Flächenverlust
  • Erhöhung der Biodiversität
  • kein Energieaufwand für die Bewässerung, minimaler Pflegeaufwand
  • überschaubare Systemkosten von geschätzt 300 Euro pro Kubikmeter
  • befahrbar mit Feuerwehrfahrzeugen
  • Kühlung der städtischen Hitzeinseln mit etwa 670 Kilowattstunden pro Kubikmeter verdunstetem Wasser
  • Reinigung von verschmutztem Regenwasser versiegelter Flächen
  • Versickerungsfähigkeit des Bodens wird erhöht, Minimierung von Überflutungsschäden

Für das System werden nun Teststandorte in Städten und Gemeinden gesucht, um neben dem kleinmaßstablichen Demonstrator auch Anwendungen in der Praxis untersuchen zu können.

Weitere Informationen unter:

www.intewa.com/de/forschung-und-entwicklung/agrain

 

Der globale Wasserkreislauf (Max-Planck-Institut für Meteorologie 2011)

Der globale Wasserkreislauf (Max-Planck-Institut für Meteorologie 2011)


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15. Dezember 2022


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