Leichtbaupotenziale für die Stadt von Morgen

Bereits in der Konzeptionsphase von Bauprojekten ist es sinnvoll, die Aspekte Nachhaltigkeit, Ressourceneinsparung und Wirtschaftlichkeit im urbanen System [Schwimmer et al. 2019] mitzudenken, um diese dann in der Umsetzungsphase erfolgreich zu integrieren. Zahlreiche Studien schreiben insbesondere Leichtbauprinzipien große Potenziale zu, um nachhaltiger, ressourcenschonender und wirtschaftlicher zu bauen. Durch den Einsatz von Leichtbau können nicht nur Kosten für Materialien, sondern auch der Materialverbrauch [Baumann et al. 2018] gesenkt werden. Darüber hinaus reduzieren sich die Treibhausgasemissionen und das Abfallaufkommen. Für Bauherr*innen und Bauplaner*innen ist es allerdings sehr schwierig, die Potenziale der verschiedenen verfügbaren Leichtbauprinzipien bereits in der Konzeptionsphase zu erfassen und bei Bedarf mögliche Einsparungen beispielsweise zum Materialbedarf abzuschätzen.

Das bietet WiTra für die Umsetzung von Leichtbau in der Stadt von Morgen:

  • Welchen qualitativen Beitrag kann Leichtbau für die Stadt von Morgen leisten? Einsparpotenziale durch Funktionsintegration ergeben sich auf vielfältige Weise durch Einsatz verschiedener Leichtbauprinzipien.
  • Der Leichtbau-Index als prototypisches Bewertungswerkzeug! Wie können die Potenziale durch Kombination von mehreren Funktionen untersucht und abgeschätzt werden?
  • Welche Einsparungen sind durch Integration verschiedener Funktionen möglich? Was sind mögliche Einsparpotenziale in bestimmten Anwendungen und dort umgesetzten Funktionen in Form konkreter Werte?

Welchen qualitativen Beitrag kann Leichtbau für die Stadt von Morgen leisten?

Der Beitrag, den Leichtbau für die Stadt von Morgen leisten kann, lässt sich in zwei Teilbereiche gliedern, die im Folgenden dargestellt sind und die Leichtbaupotenziale durch Funktionsintegration sowie Komplexität im Vergleich zum Einsparpotenzial betrachten.

Leichtbaupotenziale durch Funktionsintegration

Leichtbau im Kontext urbanes System [Schwimmer et al. 2019] bietet durch seine Interdisziplinarität eine Vielzahl von kombinierten Umsetzungsmöglichkeiten, insbesondere durch die mögliche Integration mehrerer Funktionen in einem Projekt. Vor dem Hintergrund der Funktionsintegration [Henning et al. 2020] ist es das Ziel des modernen Leichtbaus, nicht mehr vom Material der gebauten Umgebung, sondern von ihren zukünftigen Nutzer*innen und benötigten Funktionen her zu denken und zu planen. Gleichzeitig sind Ressourceneffizienz und Optimierungsverfahren entlang der gesamten Wertschöpfungskette urbaner Prozesse wichtige Bausteine für Leichtbau. Für eine erfolgreiche Ressourceneinsparung ist daher eine Implementierung von Leichtbau im Stadtsystem unerlässlich.

© LAVA
© LAVA

Hohe Komplexität gleich hohes Einsparpotenzial?

Bei verschiedenen Anwendungsfällen [Schwimmer et al. 2019] ergeben sich, meist durch die Integration mehrerer Variablen, unterschiedliche Einsparpotenziale. Wie groß diese Potenziale sind, hängt zum Teil mit der Komplexität des Anwendungsfalls zusammen. Bis zu einer gewissen Größe gilt: je komplexer der Anwendungsfall, desto höher das Einsparpotenzial. Die im Zuge der Studie »Leichtbau im urbanen System« untersuchten Anwendungsfälle verdeutlichen, was bereits heute möglich wäre, aber noch nicht praktisch umgesetzt wird. Durch das Zusammenspiel verschiedener Funktionen ergeben sich hier Einsparungen in verschiedenen Kategorien.

Nutzen Sie die Potenziale von Leichtbau durch Umsetzung von Funktionsintegration für Ihre Projekte.

Falls für Sie weitere Anwendungsfelder von Leichtbau interessant sind, finden Sie hier eine umfangreiche Sammlung an Veröffentlichungen.

Sie interessieren sich für die Hintergründe der Untersuchung der Stadt von Morgen? Dann können Sie hier die Gründe erfahren, warum sich ein Blick auf die Stadt von Morgen lohnt.

Der Leichtbau-Index als Bewertungswerkzeug

Der im Rahmen der Studie entwickelte Leichtbau-Index [Schwimmer et al. 2019] ist ein prototypisches Bewertungswerkzeug, welches bereitsteht, um Leichtbaupotenziale im urbanen System zu erfassen. Durch ihn wird konzeptionell ersichtlich, welche sektoralen und intersektoralen Einsparungen durch Leichtbau im urbanen System entstehen können. Gleichzeitig bietet er Bauherr*innen und Planer*innen eine strategische Orientierungshilfe für zukünftige Konzepte und Planungsvorhaben, zum Beispiel im Bereich der Quartiersplanung. Hier erfolgt die Analyse von Szenarien, die durch die Anwendung verschiedener integrierter Funktionen beschrieben werden, und deren Bewertung im Vergleich zu einem Status quo. Dieser Status quo entspricht dem Anwendungsfall mit einer Umsetzung von konventionellen Bauweisen.

Anwendungsfall Mobilitätshub

Im Anwendungsfall »Mobilitätshub« [Schwimmer et al. 2019] können durch die Umsetzung bzw. Berücksichtigung von dezentralen Energieanlagen, Logistikzentralen, Urban Farm, Wohneinheiten und intermodalen Transportangeboten als Leichtbaufunktionen im Bereich Architektur und Baukonstruktion bis zu 34 Prozent Einsparpotenziale im Materialmix und beim Gewicht [Baumann et al. 2018], sowie bis zu 45 Prozent des Gesamtverbrauchs von nicht-erneuerbaren Ressourcen [Baumann et al. 2018], erreicht werden.

Im Anwendungsfall sind allerdings auch weitere Funktionen umsetzbar, die zu weiteren Einsparungen führen können. Welche Funktionen das sind, ist im Folgenden Bild zu erkennen.

Das Bild zeigt alle Funktionen und Eigenschaften, die im Anwendungsfall Mobilitätshub berücksichtigt werden.
Funktionen und Eigenschaften des Anwendungsfalls Mobilitätshub © Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO

Anwendungsfall Adaptiver öffentlicher Raum

Im Anwendungsfall »Adaptiver öffentlicher Raum« sind unterschiedlichster Nutzungen im Stadtkontext gebündelt. Vor allem durch den Einsatz von flexiblen Leichtbaulösungen wird der öffentliche Raum als Mittelpunkt des urbanen Systems aufgewertet. Weitere Funktionen können hier Anwendung finden. Dies sind beispielsweise Resilienz und Aufenthaltsqualität.

Dieses Bild gibt einen Überblick über alle Funktionen und Eigenschaften, die im Anwendungsfall adaptiver öffentlicher Raum berücksichtigt werden.
Funktionen und Eigenschaften des Anwendungsfalls Adaptiver Öffentlicher Raum © Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO

Anwendungsfall Urbane Oberflächen

Der Anwendungsfall »Urbane Oberflächen« beschreibt die Interaktionsfläche zwischen Bauwerk und öffentlichem Raum. Verschiedene Funktionen können hier Anwendung finden. Dies sind zum Beispiel die Begrünung von Fassaden, Gebäudeautomation, Public Interface oder Energieproduktion, die an der Interaktionsfläche integriert werden können.

Für den Anwendungsfall Urbane Oberflächen können die im hier gezeigten Bild berücksichtigt werden.
Funktionen und Eigenschaften des Anwendungsfalls Urbane Oberflächen © Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO

  • Abschätzung der Einsparpotenziale für diese Anwendungsfälle bei verschiedenen Kombinationen an berücksichtigten Funktionen.

Nutzen Sie den Leichtbau-Index zur Bewertung der Leichtbaupotenziale von geplanten Funktionen in Ihrem Projekt.

Welche Leichtbaupotentiale gibt es in bestimmten Anwendungsfällen?

Die Visualisierung ermöglicht es den Anwender*innen, potenzielle Einsparungen durch die Umsetzung von kombinierten oder einzelnen Funktionen, in einem individuellen urbanen System zu ermitteln. In der folgenden Visualisierung ist es möglich eine im Vergleich zum Bericht deutlich größere Anzahl an Szenarien von Funktionsintegration zu untersuchen. Die in der Grafik dargestellten Ergebnisse zeigen Einsparmöglichkeiten in einem Bereich von 0-100 Prozent im Vergleich zu einem Szenario mit konventionellen Funktionen und Bauweisen. (Je größer der Balken, umso höher ist das Einsparpotenzial durch die gewählten Funktionen.)

Anleitung interaktive Visualisierung

Zuerst wird ein Anwendungsfall im oberen Hauptbereich ausgewählt (drei Hauptkästchen oben). Nach der Auswahl eines Anwendungsfalls wird auf der linken Seite eine Liste von Funktionen angezeigt. Im zweiten Schritt sind die für den Anwender relevanten Funktionen aus der Liste auszuwählen. Die Auswahl der Funktionen erfolgt durch Anklicken der Zeile »Berücksichtigt«. Kurze Erläuterungen der einzelnen Funktionen sind als Mouse-Over durch das Glühbirnen-Icon neben der entsprechenden Funktion zu finden. Die resultierenden Einsparpotenziale, welche durch die berücksichtigten Funktionen erreichbar sind, werden durch ein Sonnendiagramm in der Mitte der Visualisierung dargestellt. Das Sonnendiagramm ist in 24 Balken unterteilt, die die Indikatoren der beeinflussten Kategorien repräsentieren. Indikatoren, die einer Kategorie entsprechen, besitzen die gleiche Farbe.

Hinweis: Liegen für ein bestimmtes Szenario keine Daten vor, wird das Sonnendiagramm ausgeblendet. Sie können dann einfach ein anderes Szenario einstellen.

Kategorien im urbanen System

Der Leichtbau-Index besteht aus fünf maßgeblichen Kategorien im urbanen System, die durch die Anwendung von Leichtbau-Bauweisen und -Funktionen beeinflusst werden:

  • Architektur & Bauwesen
  • Mobilität
  • Klimaanpassung
  • Logistik
  • (Planung)

Die Kategorie Planung wurde in diesem Dashboard nicht berücksichtigt, da sie nicht generell berechnet werden kann, sondern zusätzlich von der Planungsmethode abhängig ist. Die vier anderen Kategorien sind in verschiedene Indikatoren unterteilt, welche den Beitrag zur Ressourceneffizienz darstellen.

Im Rahmen der Studie wurden die drei hier dargestellten Anwendungsfälle exemplarisch erarbeitet, diese können im Dashboard individuell ausgestaltet werden. Nähere Informationen zur Berechnung der Einsparpotenziale und Gestaltung der Anwendungsfälle können Sie der Studie »Leichtbau im Urbanen System« entnehmen.

Bezug zu den Zielen für eine nachhaltige Entwicklung

Leichtbau in der Stadt von Morgen und Funktionsintegration adressieren direkt die folgenden Ziele für eine nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals – SDGs). Dieser Bezug basiert auf einer qualitativen Zuordnung der Autor*innen und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

United Nations Sustainable Development – 17 Goals to Transform Our World

Wollen Sie mehr erfahren?

Sie haben einen eigenen Anwendungsfall und wüssten gerne, wie dieser hinsichtlich Ressourceneffizienz optimiert werden kann? Es stellt sich Ihnen die Frage, wie Sie das Leichtbauprinzip »Funktionsintegration« in Ihrem eigenen Projekt anwenden können? Sie haben weitere Forschungsfragen oder Themen, die Sie gerne mit uns diskutieren wollen? Unsere Kontaktdaten finden Sie auf dieser Seite, schreiben Sie uns gerne eine E-Mail!

Für weitere Informationen zu verschiedensten Themen rund um Nachhaltigkeit finden Sie hier eine Weiterleitung auf die Webseite des Fraunhofer IBP. Interessieren Sie sich tiefer für Themen zur Stadt von Morgen, Funktionsintegration oder den Leichtbau-Index, können Sie über den Link unten auch auf die Webseite des Fraunhofer IAO springen.

Auch Beispiele zu konkreten Einsparpotenzialen finden Sie in der Studie »Leichtbau im urbanen System«.

Auch in dieser Veröffentlichung finden Sie Einsparpotenziale anhand konkreter Funktionskombinationen.

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