Wettbewerb

„You never change things by fighting the existing reality. To change something,
build a new model that makes the existing model obsolete.“

Richard Buckminster Fuller

 

[ Diese ausführliche Projektbeschreibung auch hier als PDF ]

1 Zielsetzung

Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung der Gebäudekonstruktion RACHEL in flexibler Modulbauweise. Die Herausforderung besteht darin, eine Vereinheitlichung der Grundkomponenten der Gebäudekonstruktion vorzunehmen und dabei möglichst viel Spielraum für individuelle Gestaltungsmöglichkeiten unterschiedlicher Baukörper zuzulassen, sodass eine Vielzahl von Häusern entstehen kann, die einfach umbaubar und untereinander kompatibel sind.
Zunächst wird als Grundmodul ein ökologisch optimierter Prototyp entwickelt, der bezüglich Energie- und Wasserversorgung unabhängig von den vorhandenen Netzen funktioniert und bestehende Technologien nutzt. Für die Wahl der Baustoff e (umwelt- und humantoxikologisch unbedenklich, möglichst lokal verfügbar) sollen klare Vorgaben erfüllt werden. Dies gilt auch für die anfallenden Abfälle sowie die anfallenden Kosten (unter 25.000 Euro). Die modulare Konstruktion bekommt einen temporären, wenn auch langlebigen Charakter, sodass einzelne Elemente schnell, einfach und umweltfreundlich entfernt bzw. entsorgt, ausgetauscht und wiederverwendet werden können. Ziel ist es, einen kostengünstigen und ökologisch optimierten Baukörper zu entwickeln, dessen Konstruktion sich an die wechselnden Anforderungen der Bewohner anpassen kann und eine rückstandsfreie Entfernung möglich macht.
Gleichzeitig soll eine Open-Source-Datenbank in einem dynamischen Prozess entstehen, in der technische Lösungsansatze zur Entwicklung individueller, standortgerechter Baukörper frei verfügbar gemacht werden, die bestimmte Kriterien im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung erfüllen. Langfristig soll ein dynamischer Zusammenschluss einzelner Baukörper (Module) ermöglicht werden, sodass in einem integralen Ansatz baulich und funktional durchmischte Siedlungen entstehen, in denen leben, arbeiten und die Befriedigung der sozialen und kulturellen Bedürfnisse geschehen kann, ohne die Umwelt langfristig aus dem notwendigen Gleichgewicht zu bringen.[4]

2 Ausgangslage

Weltweit zieht es immer mehr Menschen in die Stadt. Mittlerweile lebt mehr als die Hälfte der Bevölkerung in Städten. Doch ökonomische, ökologische und soziale Probleme gefährden die Lebensqualität in den Städten. Die technisch komplexe Infrastruktur verschlingt viel Kapital und Ressourcen. Nachhaltigkeitskriterien bleiben im Bauwesen aufgrund der Komplexität des Themas oft unberücksichtigt. Zusätzlich ist die Interpretation des Begri ffs der Nachhaltigkeit sehr vielfaltig. Für eine zukunftsfähige Entwicklung sollten jedoch umfassende Kriterien des nachhaltigen Bauens schon in der Planungsphase berücksichtigt werden.[12]
In den folgenden Kapiteln werden zunächst die Probleme im Bausektor aufgezeigt, um anschließend Kriterien und Ziele zur Entwicklung eines nachhaltigen Baukörpers zu de finieren.

2.1 Raumgestaltung

Mit der Charta von Athen (1933) wurde eine strikte Trennung der Funktionen Wohnen, Arbeiten, Versorgung, Bildung, Verkehr und Erholung erzielt. Ein Anwachsen der Pendlerstrome und damit des motorisierten Individualverkehrs sind die Folge. Ausgedehnte Verkehrsflächen führen zur Versiegelung der Böden. Eine verminderte Bioaktivitat, Verringerung der Biodiversitat und Störungen des Wasserkreislaufs sind die Folgen zusammen mit der Verringerung der Aufenthaltsqualität in den Städten.
Um die Lebensqualität in den Städten zu verbessern und eine nachhaltige Stadtentwicklung zu ermöglichen, soll durch dieses Konzept die Entstehung einer Siedlung ermöglicht werden, die die Vorteile einer Verdichtung und Mischung der Nutzung in den Blickpunkt rückt. Arbeiten, Wohnen, Verkehr, Freizeit, Kultur und Kommunikation sollen zu einem lebendigen und interessanten Konglomerat vermischt werden.[4][12]
Zusatzlich soll bei der Raumgestaltung und Gebäudekonstruktion eine flexible Anpassung an den Klimawandel berücksichtigt werden, denn städtische Räume, Häuser und Infrastrukturen, können sensibel auf die absehbare Veränderung des Klimas (Hochwasser, Extremwitterungen, hochsommerliche Hitzeperioden) reagieren. [18]

2.2 Energieversorgung

Im Zusammenhang mit dem derzeitigen Energiebedarf, dessen Nachfrage in Zukunft stark ansteigen wird, treten eine Reihe von Problemen auf: Die Energieversorgung stützt sich derzeit zu einem großen Teil auf fossile Brennstoff e (Kohle Öl, Gas). Dabei werden nicht nur begrenzte Ressourcen beansprucht, sondern es werden auch eine Vielzahl von Schadstoff en während der gesamten Umsetzung freigesetzt. Die Emissionen von Treibhausgasen führen zu einem Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre, die sich mit hoher Wahrscheinlichkeit negativ auf das Klima auswirken wird und einen Klimawandel mit weitreichenden Folgen auf Ökosysteme und Menschen verursachen wird. Durch die begrenzte Menge an Ressourcen erscheint die Entwicklung von Alternativen und deren Umsetzung notwendig, um nicht in die Abhängigkeit der Energieversorgung zu anderen Ländern zu geraten und um Konflikte um Gasleitungen und um die Beanspruchung von Erdölvorkommen zu vermeiden. Weiterhin bedroht z.B. der Abbau von schwer zugänglichen Ölreserven die Ökosysteme. Die Nutzung der Atomenergie kann nur einen geringen Anteil der Stromversorgung decken und birgt Gefahren durch drohende schwere Atomunfälle und eine ungelöste Atommülllagerproblematik. Zusätzlich hemmen verlängerte Laufzeiten den Innovationsdruck auf die Energiewirtschaft.[1]
Der Verbrauch an Ressourcen und Energie ist ungleich verteilt. In den westlichen Ländern, in denen 20 Prozent der Weltbevölkerung leben, ist die Wirtschaft und der Konsum für 80 Prozent des Umweltverbrauchs verantwortlich. Der ökologische Fußabdruck beträgt in Industrieländern 6,5 ha pro Person, in Entwicklungsländern 0,9 bis 1,7 ha.1 Der Ressourcen- und Energieverbrauch überschreitet schon seit Mitte der 1970er Jahre die globale Biokapazität. Im globalen Durchschnitt verbraucht die Welt Jahr für Jahr mehr Ressourcen, als die Natur erneuern kann. Jedem Erdenbürger steht lediglich eine globale Biokapazität von etwa 1,7 ha zur Verfügung.
Durchschnittlich verbraucht zurzeit ein Europäer 125 kWh Energie pro Tag. Dabei fällt ein wesentlicher Anteil des Energieverbrauchs auf den Verbrauch privater Haushalte. In Deutschland werden 27 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs in Haushalten verwendet (neben Industrie, Verkehr, Gewerbe, Handel und dem Dienstleistungssektor). Dabei entfällt ein großer Teil auf den Bereich Heizen (neben Wassererwärmung, Licht, Kühlen und Kochen) (Abbildung 1). Hier bestehen große Einsparpotentiale.
Um die Probleme, die mit dem derzeitigen Energieverbrauch verbunden sind, zu verhindern, gibt es mehrere Möglichkeiten. Lokal verfügbare erneuerbare Energien bieten ein großes Potential – können aber unseren derzeitigen Energiekonsum noch nicht decken. Erneuerbare Energien aus anderen Ländern, z.B. Solarenergie aus der Sahara, könnten genutzt werden. Hier bestehen allerdings neben der technischen Umsetzung Unsicherheiten bezüglich der Finanzierung und der politischen Stabilität. Um die Energieversorgung mit lokal erzeugten erneuerbaren Energien zu decken, sind Änderungen der Verhaltensweisen, drastische Energieeinsparungen und die Nutzung effizienterer Technologien notwendig.[1]
Im vorliegenden Konzept wird aufgezeigt, dass lokal verfügbare erneuerbare Energien in Kombination mit Technologien, die auf eine sparsame Nutzung der Ressourcen abzielen, einen nachhaltigen Lebensstil für den Energiebereich Wohnen ermöglichen. Der Vorteil der Dezentralisierung und Nutzung der jeweiligen regionalen Energie führt zur Senkung der Kosten für die Infrastruktur der Energieversorgung. Gleichzeitig können Umweltfolgekosten (Atommüll, Treibhausgaseff ekte) vermieden werden.

2.3 Wasserversorgung

Der weltweite Wasserverbrauch hat sich seit 1930 versechsfacht und ist damit doppelt so schnell wie die Weltbevölkerung angestiegen. Es besteht schon längst ein Missverhältnis zwischen der verfügbaren Süßwassermenge und der ständig wachsenden Nachfrage (Abbildung 2).[4]
Die Versorgung der Natur und der Menschen mit Wasser in ausreichender Qualität ist derzeit das größte globale Problem. Weltweit werden 1,24 Millionen Liter pro Person und Jahr verbraucht (über 3000 Liter täglich).2[13]
Deutschland zählt mit einem mittleren Jahresniederschlag von 760mm pro Jahr zu den Wasserüberschussregionen der Welt. Insgesamt werden nur 19 Prozent des jährlichen Wasserdargebotes dem Wasserkreislauf entnommen und diesem nach Gebrauch wieder zugeführt. Nur etwa 10 Prozent des Wasserverbrauchs geht an private Haushalte. In diesem Bereich hat der Wasserverbrauch in den letzten Jahren sogar leicht abgenommen und liegt derzeit bei 123 L pro Tag und Person. Dennoch ist Wasser in vielen Regionen Deutschlands ein zentrales Umweltthema. Der übermäßige Wasserverbrauch und das Einleiten von Nährstoff en und Schadstoff en in die Gewässer gefährden vielerorts Wasser- und Nährstoff kreisläufe. Die zentrale Abwasserbehandlung vermischt häusliche, gewerbliche und industrielle Abwässer. Nach der Klärung verbleibt ein nährsto ffreicher Klärschlamm, der oft stark belastet ist, teuer entsorgt werden muss und dem Nährstoff kreislauf verloren geht. Zusätzlich ist der finanzielle und energetische Aufwand beträchtlich. Durch die Landschaftsversiegelung und die vollständige, sofortige Regenwasserableitung kommt es zur Entwässerung der Landschaft und zu sinkenden Grundwasserspiegeln.[4]
Um einen nachhaltigen Umgang mit der Ressource Wasser zu gewährleisten, müssen natürliche, örtliche Wasser- und Nährsto kreisläufe geschlossen werden. Die Einleitung von schwer oder nicht abbaubaren Schadstoff en in den Wasserkreislauf muss vermieden werden, Abwasser sollte reduziert werden und Trinkwassereinsparungen sollten getroff en werden. Dezentrale Anlagen können Abwasser über natürliche Reinigungsvorgänge im Boden in langsamen Prozessen mit geringem Aufwand behandeln. Gleichzeitig entfallen lange Transportleitungen.[ 4]

2.4 Baustoff e und Abfall

Der konventionelle Umgang mit Bausto ffen ist verbunden mit der Belastung der Umwelt und Gesundheit der Menschen. Die Nutzung fossiler Rohstoff e und Ressourcen ist nicht nachhaltig. Jährlich werden 700 bis 800 Millionen Tonnen Rohstoff e für Bauen und Wohnen in Deutschland verbraucht. Die mit der Errichtung von Gebäuden und Infrastrukturen verbundenen Belastungen (Abbau von Rohstoff en, Herstellung von Baumaterialien, Sanierung) belaufen sich auf rund 0,8 Tonnen Treibhausgase pro Kopf und Jahr (von insgesamt 10,5 t im Jahr 2003). Konventionelle Verfahren nutzen neue Stoff gemische, wobei bei nicht umkehrbaren Reaktionen Schadsto ffe und Abfälle entstehen. Nach Angaben des statistischen Bundesamtes betrug 2007 in Deutschland das gesamte Aufkommen an Bau- und Abbruchabfällen 202 Millionen Tonnen (davon 8,7 Millionen Tonnen gefährliche Abfälle) bei einem Gesamtabfallaufkommen von insgesamt 351 Millionen Tonnen.
Zur Entwicklung eines nachhaltigen Konzepts müssen Baustoff e in natürlichen oder künstlichen Kreisläufen geführt werden, um eine Umwelt- und Humanverträglichkeit zu gewährleisten. Nachwachsende Rohstoff e als Baumaterialien (z.B. Holz) und Naturdämmsto ffe (Holzfastern, Zellulose, Hanf-, Flachsfasern und Schafwolle) scheinen umwelt- und humanverträglich zu sein. Allerdings gilt es Umweltbelastungen beim Anbau (Pestizide, Monokulturen) zu vermeiden. Bestimmte Anforderungen an den Brand-, Wärme- und Schallschutz oder die Haltbarkeit, Länge der Transportwege, Wiederverwertbarkeit oder Recyclebarkeit müssen gegeben sein.[4]

3 Kriterien der RACHEL-Baukörper

Zur Entwicklung nachhaltiger Baukörper werden acht Rahmenkriterien de finiert, die im weiteren Verlauf des Projektes konkretisiert und wo möglich quantifiziert (Energie-, Wasserbedarf, Kosten) werden:

Konstruktion: Die Konstruktion hat einen modularen und temporären, wenn auch langlebigen Charakter, sodass einzelne Elemente schnell, einfach und umweltfreundlich entfernt, entsorgt, ausgetauscht und wiederverwendet werden können. Die Verbindung der Module untereinander und mit anderen Häusern wird durch einheitliche Verbindungsmodule an allen sechs Seiten des Raumes ermöglicht und erlaubt die dynamische Entwicklung einer ganzen Siedlung. Die Konstruktion ermöglicht eine bis zu fünfgeschossige Bauweise.
Energieversorgung: Die Stromversorgung der entstehenden Gebäude ist unabhängig von den herkömmlichen Netzen. Der Strom soll durch lokal angepasste Technologien erzeugt und verteilt werden. Der Verbrauch wird somit an die Verfügbarkeit der lokalen Energieressourcen angepasst und soll möglichst effizient genutzt werden. Der aufgewendete Energieverbrauch zur Herstellung, Nutzung und Entsorgung der Materialien und Geräte wird bei einer Energiebilanzierung berücksichtigt (Lebenszyklusanalyse).
Um den Heizwärmebedarf zu minimieren, soll das Gebäude den Standards eines
Niedrigenergiehauses entsprechen.
Wasserversorgung: Die Wasserversorgung der Gebäaude ist weitgehend unabhängig von den herkömmlichen Netzen und geschieht unter Berücksichtigung der lokalen, natürlichen Wasserkreisläufe. Der Verbrauch wird auch hier an die Verfügbarkeit der lokalen Ressourcen angepasst und soll möglichst effizient genutzt werden.
Bausto e und Materialien: Die verwendeten Materialien und Geräte sind umwelt- und humantoxikologisch unbedenklich (Naturbausto ffe) und sind möglichst regional verfügbar sowie aus nachwachsenden Rohsto ffen.
Grundversorgung: Die Strukturen zum Eigenanbau und der Herstellung von Lebensmitteln sind ein Element der Konstruktion von RACHEL, um die Selbstversorgung zu ermöglichen.
Technische Anforderungen: Die Konstruktion sowie die verwendeten Geräte erfordern einen technisch möglichst geringen Aufwand, um eine einfache Installierung und Wartung zu gewährleisten und den Selbstbau zu ermöglichen.
Kosten: Der Prototyp des Grundmoduls übersteigt in einer ersten Ausführung, die alle notwendigen Funktionen besitzt, die Kosten von 15.000 Euro für die Materialkosten nicht.
Nutzungsrechte: Eine off ene Wissensgemeinschaft wird entwickelt, die die Grundlagen und Ausführungen zur technischen Realisierung des Konstruktionsprinzips RACHEL liefert. Das Konstruktionsprinzip steht unter der Lizenz CC0. Alle veröffentlichten Kontributionen sollen unter eine der aktuell gültigen Creative Commons Lizenzen gestellt werden. So wird in einem dialogischen Prozess einer kollektiven Intelligenz der Schwerpunkt des Projektes auf gesellschaftlichen Reichtum statt auf privatwirtschaftliche Bereicherung gelegt.

4 Realisation eines Baukörpers

Um den aufgezeigten Problemen der Stadtentwicklung und Ressourcennutzung entgegen zu wirken, wird das Gebäudekonstruktionsprinzip RACHEL entwickelt. Ein Prototyp wird nach den oben stehenden Kriterien entworfen. Das Kapitel diskutiert technische Realisierungsmöglichkeiten und liefert Anregungen zur Entwicklung von Alternativen.

4.1 Stromversorgung

Bei der Realisierung der Energieversorgung wird der Verbrauch an die Mengen der lokal verfügbaren Energie angepasst. Als Richtwert wird ein Stromverbrauchshorizont von 250kWh pro Person und Jahr de finiert. Bei der Wahl der Energiequelle werden die Faktoren regionale Verfügbarkeit, Kosten und Umweltverträglichkeit berücksichtigt.
Als Realisierungsmöglichkeiten kommen für den Prototyp eine Kleinwindkraftanlage und/oder Solarzellen in Betracht:

Windkraft: Windgeschwindigkeiten zwischen 5 und 12 m/s können zur Erzeugung von Energie sinnvoll genutzt werden. Ein typisches Windrad mit 1qm Rotorfläche erreicht eine Leistung von etwa 120 W. Wirtschaftlich sinnvoll ist die Windenergienutzung nur an Standorten, an denen das Jahresmittel der Windgeschwindigkeit über etwa 4 m/s liegt (z.B. an der deutschen Nordsee, wo die durchschnittliche Windgeschwindigkeit 6 m/s beträgt). Nachteilig sind die durch das Getriebe und die Windumströmung der Rotorblätter entstehenden Schallemissionen. Die Beeinträchtigung der Vogelwelt bei ausreichendem Abstand zu geschützten Landschaftsgebieten lässt sich gering halten.[14]
Fotovoltaikanlagen: Ein Solarmodul der Größe 1,2 x 1,0m bringt eine Spitzenleistung von 110 W. Eine Modulfläche von 11m2 liefert bei optimaler Ausrichtung im Jahr 1.000kWh Elektrizität. Am häufi gsten werden multikristalline Solarzellen verwendet. Zur Speicherung der Energie ist ein Akkumulator nötig. Die Erzeugung von elektrischer Energie mittels Fotovoltaikanlagen verursacht keine Umweltschäden, allerdings ist die Herstellung und Recycling von Solarzellen sehr energieintensiv. Die energetische Amortisatisation beträgt 3-5 Jahre.[14]
Stromnetz: Zur Stromversorgung soll ein batteriegestütztes System mit einer Spannung von 24V verwendet werden. Damit können Leistungen bis 1,5kW mit normaler Haus-Installationstechnik realisiert werden. Viele kompatible Geräte sind standardmäßig in guter Qualität erhältlich.[14]
Stromspeicher: Praktisch alle erneuerbaren Energiesysteme sind auf einen effizienten Speicher angewiesen, der die zeitliche Entkoppelung von Stromerzeugung und Verbrauch ermöglicht. Am weitesten verbreitet ist der Bleiakkumulator. Sie wird bis heute bezüglich Wirtschaftlichkeit von keinem anderen System übertroff en, dennoch weist sie einige gravierende Nachteile auf. So ist sie ökologisch nur bei weitgehend vollständiger Rezyklierung verantwortbar und nach P. Brückmann ist der Energiebedarf für die Herstellung meist größer als der Energieumschlag während der Lebensdauer. Leider fehlt eine sinnvolle verfügbare Alternative. Da der Bleiakkumulator relativ preiswert ist, einen vernünftigen Energie-Wirkungsgrad aufweist und wartungsfrei bei geschlossenem System ist, soll sie zur Realisierung des Prototyps RACHEL dennoch verwendet werden.[14]
Langfristig ist zu überlegen, ob als Alternative die Speicherung thermischer Energie in einem geeigneten Wärmespeicher zur Energieversorgung dienen kann. In der Entwicklung ist bereits ein System, bei dem Erdnussöl mittels thermischer Hochleistungskollektoren in einem isolierten Speichertank auf etwa 200C erhitzt wird. Dieses Öl kann einerseits als Heizquelle zum Kochen verwendet werden oder man kann damit mit Hilfe eines Stirling Motors einen Generator antreiben. Ein Prototyp, der eine elektrische Leistung von 1kW bei einem Wirkungsgrad von 15 Prozent abgibt, ist bereits in Entwicklung.[14]

4.2 Thermische Energieversorgung

Wärme für Raumklima: Der Heizenergiebedarf von Gebäuden kann durch die passive Nutzung der Solarenergie erheblich gesenkt werden. Dabei wird durch bauliche Manahmen die Sonne als Wärmequelle genutzt. Wichtig ist in diesem Zusammenhang eine gute Wärmedämmung, die Gebäudegeometrie und die Ausrichtung des Gebäudes. Unter günstigen Bedingungen kann man über Verglasung einen Teil der solaren Wärme gewinnen und zusätzlich das Tageslicht nutzen. Zur Vermeidung der Überhitzung im Sommer sind Verschattungsmaßnahmen vorzusehen.[5]
Zusätzlich wird der Heizwärmebedarf über einen Ofen gedeckt. Dabei dient z.B. der natürlich nachwachsende Rohstoff Holz als regenerativer Energieträger.
Wärme für Warmwasser: Zur Brauchwassererwärmung soll eine solarthermische Anlage dienen. In einem Kollektor wird ein Wärmeträgermedium oder das Wasser direkt erwärmt. Verwendet man ein Wärmeträgermedium, gibt dieses dann seine Energie über einen Wärmetauscher an einen Speicher ab. Am oder im Speicher besteht die Möglichkeit der Nachheizung.[5]
Alternativ kann ein Wasserspeicher, der mit Festbrennstoff en beheizt wird, zur Warmwasserversorgung verwendet werden.

4.3 Wasserversorgung und Abfall

Alle anfallenden Abwässer und Abfälle, wie Regenwasser, Grauwasser[3] (aus Dusche, Bad und Waschmaschine), Gelbwasser[4], Fäkalien, Bioabfall und Restmüll werden als Teilströme getrennt behandelt. Die Behandlung ist so einfacher, effektiver und kostengünstiger als die Abwasserbehandlung des Gemisches in der Kläranlage.

Frischwasser: Regenwasser und gereinigtes Brauchwasser soll zum Wäschewaschen, zur Gartenbewässerung, und zu Reinigungszwecken verwendet werden. Das Regenwasser wird von den Dachflächen in eine Zisterne zur Speicherung geleitet.[4]
Als Richtwert wird ein täglicher Wasserverbrauch von 25 Litern defi niert (Küche: 5 Liter, Dusche: 20 Liter). Eine Umkehrosmoseanlage kann zur Herstellung von Trinkwasser genutzt werden.
Sanitäre Anlagen: Der Wasserverbrauch in Haushalten für die Toilettenspülung liegt durchschnittlich bei 35 Liter pro Person und Tag. Hier liegt das Einsparpotential bei 100 Prozent. Wasserlose Urinale und Vakuumtoiletten können zum Einsatz kommen, sodass kein Schwarzwasser5 als Abwasser anfällt. Pro Person fallen täglich 1-2 Liter Urin an. Fäkalien können in der Biogasanlage zur Methanerzeugung genutzt oder kompostiert werden. Das Endprodukt ist Dünger oder Kompost. Bioabfälle können hier beigemischt werden.[4]
Trenntoiletten eignen sich für den Selbstbau. Eine ständige Be- und Entlüftung durch einen Ventilator ist zu empfehlen – so kann gänzlich auf Einstreu zur Geruchsbindung verzichtet werden. Trenntoiletten sind auch in Kombination mit Sichtverschlüssen erhältlich.[16]
Abwasser: Auch wenn in Deutschland oft Anschluss- und Benutzungszwang für die zentrale Abwasserentsorgung besteht, soll eine dezentrale Lösung ermöglicht werden. Dezentrale Systeme reinigen das Abwasser meist besser als zentrale Kläranlagen (längere Verweildauer, weniger Schadstoff e). Pflanzenkläranlagen werden bereits seit einiger Zeit für die Reinigung von Grauwasser eingesetzt. Sie zeichnen sich durch geringe Kosten, einfache Herstellung aber einen hohen Flächenbedarf aus (2-5m2 Platz pro Person). Gereinigtes Grauwasser kann im Anschluss an die Aufbereitung versickern oder wieder verwendet werden.[4]
Um die Versickerung des Niederschlagswassers, dass nicht verwendet wird, zu gewährleisten und Hochwasser mit einhergehendem überlaufen der Kläranlagen zu vermeiden, soll die Versiegelung des Bodens minimiert werden. Zur Rückhaltung von Regenwasser können Dachbegrünungen beitragen. Die Vorteile sind Luftkühlung, Sauersto ffproduktion, Regulierung der Luftfeuchtigkeit, Lärmreduktion und Staubbindung.[4]

4.4 Gebäudekonstruktion und Baustoffe

Bei derWahl der Baustoff e werden Naturbaustoff e bevorzugt, die in ihre natürlichen Kreisläufe ohne Schadstoff emissionen für Mensch und Umwelt zurückgeführt werden können. Lokal gewonnene, nachwachsende Rohstoff e aus biologischem Anbau minimieren Transportwege und gewährleisten ein nachhaltiges Konzept. Die Art der Konstruktion soll den Bodenerhalt und die Bodenzurückgewinnung ermöglichen.
Moderne Strohballenbauten eröff nen die Möglichkeit, vorgefertigte Baugruppen zu verwenden, mit denen ein Passivhausstandard erreicht werden kann. Das mehrfach ausgezeichnete S-House (Abbildung 4) kann hier eine Vorbildfunktion einnehmen. Dieses Strohballen-Passivhaus besteht ausschließlich aus nachwachsenden Rohstoff en und steht auf einer unterlüfteten Gebäudeplatte auf einem Punktfundament.[4][15]
Das Esendo-Haus (Abbildung 3) zeigt ebenfalls, dass die Realisierung eines Passivhauses aus nachwachsenden Rohstoff en möglich ist: Die Konstruktion ist in Holzrahmenbauweise mit Lehmbausteinen und Schilf als Dämmstoff .[17]
Als Vorbild für dieses Projekt dienen außerdem Earthships: kostengünstige Passivhäuser aus recycelten und natürlichen Materialien mit unabhängiger Stro- und Wasserversorgung.[20]

Eine Flexibilität der Wohnform und eine mögliche Anpassung an sich wandelnde Lebensumstände und Klima sollen bei der Konstruktion von Rachel allerdings ebenfalls berücksichtigt werden. Mit Hilfe von standardisierten Bauteilen soll eine modulare und flexible Konstruktion entwickelt werden.
Das Nomad Home (Abbildung 5) kann dafür eine Vorbildfunktion einnehmen. Es ermöglicht einen mehrmaligen Auf- und Abbau und besteht aus Modulen, die an der Baustelle miteinander verbunden werden können. Typische Beispiele für eine modulare Konstruktion sind auch die Fassadenelemente, die von der Firma Sekisui Chemicals für ihre Fertigteilhäuser eingesetzt werden (Abbildung 6). Sie sind durch einfach trennbare Verbindungen leicht demontierbar.[17]

4.5 Grundversorgung

Zu einer nachhaltigen Raumnutzung soll auch der Anbau von Lebensmitteln gehören. Vertikale Gärten an der Hauswand nach Permakulturkriterien sollen in das Projekt integriert werden. Sie dienen nicht nur der Selbstversorgung, sondern auch als gestalterisches Element und fördern das Bewusstsein für die Umwelt durch Reflexion über ökologische Systeme.[19]

4.6 Partizipation

Die Entwicklung eines Gesamtkonzeptes eines Wohnkörpers erfordert eine multidisziplinare Herangehensweise und ist somit äußerst komplex. Um dem Anspruch der Nachhaltigkeit gerecht zu werden, müssen gewisse Erfordernisse
bezüglich ökologischer Kriterien eingehalten sowie sozioökonomische und lokale Gegebenheiten und individuelle Bedürfnisse berücksichtigt werden. Zusätzlich sind oft die wirklichen Bedürfnisse der Nutzer im Vorfeld nicht vorhersehbar. Deshalb sollen zunächst Rahmenbedingungen für die Entwicklung eines nachhaltigen Baukörpers geschaff en werden, um technische Möglichkeiten für Teillösungen zusammenzutragen und die flexible Entwicklung einer unbegrenzten Anzahl individueller Baukörper zu ermöglichen.
Die Komplexität des Projektes erfordert Kooperation, die durch die globale Kommunikation möglich gemacht wird. Das Internet bietet Möglichkeiten, als Entwicklungs- und Kommunikationsumgebung, Quelle neuer Ideen und Rekrutierungsort zu dienen. Zur Beantwortung von komplexen Fragestellungen haben sich o ffene Wissensgemeinschaften als sinnvoll erwiesen. Lösungsansätze werden frei zugänglich gemacht, um bestehende Werke in einem dynamisch off enen Prozess weiterzuentwickeln. Der freie Zugang zu Wissen ist Grundvoraussetzung
für neues Wissen, ermöglicht Kooperation und Fortschritt und erweist sich als innovationsfördernd. Virtuelle Kommunikationsgemeinschaften ermöglichen die Erweiterung von potentiellen Interaktionspartnern und eine multiperspektivische Sicht. Der nicht-kommerzielle Ansatz könnte als Keimzelle einer neuen Gesellschaftsordnung dienen, muss aber nicht zwangsläufi g aus der kapitalistischen Verwertungslogik fallen.
In diesem Projekt soll eine virtuelle Wissensgemeinschaft als Grundlage zur technischen Realisierung individueller Baukörper dienen. Ein dreiteiliges System wäre denkbar: ein Wiki für die strukturierte Speicherung von Informationen und explizitem Wissen, ein Diskussionsforum für die interpersonale Interaktion und Weblogs für die individuelle Komponente. Im Wiki können Inhalte von vielen Benutzern bearbeitet werden, sodass es als Instrument für die kooperative Strukturierung und Speicherung von technischen Informationen dienen kann. Alle veröff entlichten technischen Lösungsansätze sollen unter eine der aktuellen Creative Commons Lizenzen gestellt werden. Das RACHEL-Konstruktionsprinzip wird ausschließlich unter die Lizenzen CC BY, CC BY-SA oder CC0 gestellt. So wird garantiert, dass jeder die Technologien benutzen, verändern und weitergeben kann. Das Diskussionsforum erlaubt die Beantwortung von individuellen Fragestellungen. Bei der Realisierung von konkreten individuellen Baukörpern könnten Weblogs dazu dienen, um die Projekte vorzustellen. Hier ist noch zu klären, inwieweit eine Weiterverarbeitung innerhalb der off enen Wissensgemeinschaft zugelassen wird, um die Werkintegrität zu wahren.
Bei der Gestaltung einer solchen Plattform haben sich, wie im Fall von Wikipedia, bestimmte Kriterien als erfolgsversprechend erwiesen: Ein geringer Koordinationsaufwand und die Einfachheit des Editierens ermöglicht die Teilnahme eines breiten weltweiten Publikums; klare und wenige Regeln und eine konsistente Gestaltung sichert die Einheit des Projektes.

5 Ausblick

Die Errichtung autarker Gebäude für jeden Einzelnen ist weder sinnvoll noch notwendig. So dient die Realisierung des Baukörpers RACHEL als Demonstrationsprojekt für dezentrale Energie- und Wasserversorgungssysteme. Im Rahmen dieses Projektes soll langfristig ein Zusammenschluss individueller Häuser zu einer Siedlung möglich gemacht werden, um Synergiee ekte bei der Wasserversorgung, Energieversorgung und Selbstversorgung hervorzurufen. Durch Konstruktion und Zusammenschluss von Modulen mit unterschiedlichsten Funktionen soll
ein sozialer und kulturell reichhaltiger Lebensraum entstehen. In diesem Sinne wird es im weiteren Verlauf des Projektes notwendig sein, standortgebundene Konzepte zu den Themen Energie- und Wasserversorgung, Selbstversorgung, Freiflächen und Mobilität zu entwickeln.
Beispielsweise könnte bei der Wahl der Technologie zur Energieversorgung als Entscheidungshilfe ein sogenanntes „Decision Support System“ dienen. DieWahl der Technologie zur Energieerzeugung hängt von verschiedenen standortspezifi schen Faktoren (Kosten, Verfügbarkeit der Ressourcen, Umweltverträglichkeit und Bedarf) ab. In Abgrenzung zur Stromversorgung für eine Person können im Zusammenschluss mehrerer Wohneinheiten andere Stromversorgungssysteme sinnvoller sein. Hier eröff nen sich vor Allem neue Möglichkeiten für die Stromspeicherung in Pumpspeicherkraftwerken oder für die Energieerzeugung in Blockheizkraftwerken mit nachhaltigen Rohstoff en aus eigenem Anbau.

Abbildung 1: Energieverbrauch der privaten Haushalte, nach Energieerträgen und Anwendungsbereichen, Anteile in Prozent, 2006

Abbildung 2: Zu wenig Wasser für zu viele Menschen

Fußnoten

1 – Der ökologische Fußabdruck ist eine ökologische Buchhaltung, die die menschliche Nachfrage nach natürlichen Ressourcen mit der Kapazität der Erde vergleicht. Sie misst die Land- und Wasserfläche, die zur Erneuerung von Ressourcen unter Berücksichtigung gegenwärtiger Technologien benötigt wird, um den gegenwärtigen Konsum einer bestimmten Bevölkerung zu befriedigen. Die Aufnahme von Abfällen wird ebenfalls in diese Flächenberechnung einbezogen.

2 – Der Wasserverbrauch eines Landes, der in der Landwirtschaft, Industrie und in Haushalten eingesetzt wird, setzt sich zusammen aus internem (Wasser zur Bereitstellung der Güter innerhalb eines Landes) und externem Wasserverbrauch (Wassermenge zur Herstellung importierter Güter).

3 – fäkalienfreies gering verschmutztes Abwasser

4 – Urin und Urin mit Spülwasser

5 – Schwarwasser ist mit Fäkalien belastet

Abbildung 3: Esendo-Haus

Abbildung 4: S-House

Abbildung 5: Nomad Home

Abbildung 6: Sekisui House

Literatur

[1] Le monde diplomatique (2009): Atlas der Globalisierung

[2] D.J.C. MacKay (2008): Sustainable Energy – Without the hot air

[3] International Panel on Climate Change (2007): Mitigation

[4] D. Glücklich (2005): ökologisches Bauen – Von Grundlagen zu Gesamtkonzepten

[5] www.ecobine.de

[6] R. Kümmel: Energy, Entropy, Economy, Ecology – An introduction to the physics and economics of industrial dynamics and sustainable development

[7] I. Schoenheit (2009): Nachhaltiger Konsum, APuZ, 32-33

[8] V. Grassmuck (2004): Freie Software – Zwischen Privat- und Gemeineigentum, Bundeszentrale für politische Bildung

[9] Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie (2009): Zukunftsfähiges Deutschland in einer globalisierten Welt

[10] L. Heller, S. Nuss (2004): Open Source im Kapitalismus: Gute Idee – falsches System?, Open Source Jahrbuch 2004: Zwischen Softwareentwicklung und Gesellschaftsmodell

[11] U. Preisig (2003): Kooperative Wissensgenerierung in virtuellen Gemeinschaften zur Befriedigung von komplexen Informationsbedürfnissen am Beispiel Tourismus

[12] H.W. Opaschowski (2005): Besser leben – schöner wohnen? Leben in der Stadt der Zukunft, Bundeszentrale für politische Bildung

[13] WWF (2008): Living Planet Report 2008 – deutschsprachige Version

[14] P. Brückmann (2010): Autonome Stromversorgung, 2. Aufage, Ökobuch Verlag, Staufen bei Freiburg

[15] H. Santler, H. & A. Gruber (2008): Neues Bauen mit Stroh, Ökobuch Verlag, 3. Au age, Staufen bei Freiburg

[16] W. Berger, C. Lorenz-Ladener (2008): Kompost-Toiletten – Sanitärtechnik ohne Wasser, Ökobuch Verlag, 1. Au age, Staufen bei Freiburg

[17] R. Wimmer (2009): Strategieentwicklung für eine industrielle Serienfertigung ökologischer Passivhäuser aus nachwachsenden Rohsto en, Berichte aus Energie- und Umweltforschung

[18] www.stadt-und-klimawandel.de

[19] U. Feit, H. Korn (2012): Treff punkt Biologische Vielfalt XI, Bundesamt fur Naturschutz

[20] http://www.earthship.com/

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