Mehr als nur Regen – Wasser, das man nutzen kann

Klimawandel bei uns – auf was müssen wir uns einstellen

Seit 1881 haben die Winterniederschläge um 27 Prozent zugenommen, allerdings nicht nur als Schnee, sondern aufgrund der immer höheren Temperaturen immer häufiger als (Dauer)regen. 

Und wie sieht es im Sommer aus? Seit den 1950er Jahren sind markante Hitzeperioden häufiger aufgetreten und haben auch länger gedauert, gleichzeitig ist die Menge an sommerlichen Niederschlägen in etwa gleichgeblieben. Und diese Veränderungen nehmen zu, wir müssen uns also im Sommer zunehmend auf Hitzeperioden, Dürre und heftige Starkniederschläge einstellen. Vereinfacht: Entweder wir haben keinen Regen oder viel zu viel, und damit oft heftige Überschwemmungen.

Illustration: © Michael Geiß-Hein

Nationale Wasserstrategie

Deutschland hat eine nationale Wasserstrategie, um die Wasserwirtschaft zukunftsfähig zu machen bzw. um für einen bewussteren Umgang mit der Ressource Wasser zu sorgen. Die nationale Wasserstrategie richtet sich in erster Linie an Behörden, aber auch der Einzelne ist gefordert, sei es durch die Eigenvorsorge an Gebäuden, um vor Extremereignissen geschützt zu sein oder auch durch die sorgsame Wassernutzung in Haus und Garten.
 

Was können Einzelne tun, um die Klimawandelfolgen lokal abzufedern?

Dürreperioden, Starkregenereignisse oder langanhaltender Dauerregen sind die Wettergeschehnisse, auf die sich alle einstellen und vorbereiten müssen. 

Das bisherige Konzept, dass Niederschläge möglichst schnell durch den Kanal aus der Stadt abgeleitet werden, funktioniert bereits jetzt immer weniger.

Bei Starkregenereignissen kommt es schnell zu einer Überlastung der Kanalnetze, die noch durch eine starke Oberflächenversiegelung verschärft wird. Die Bilder sind - zumindest aus dem Fernsehen – bekannt: Kanaldeckel werden von den Wassermassen, die die Kanäle nicht mehr ableiten können, hochgedrückt und das Wasser strömt auf sowieso schon überflutete Straßen. Schnell sind Garagen und Keller mit Wasser vollgelaufen. 

Hier können Versickerungsflächen bzw. Mulden mildernd wirken, indem sie einen Teil des Regenwassers zurückhalten, so dass es nicht in den ohnehin schon stark belasteten Kanal fließt.
 
Infolge der Klimakrise treten nicht nur Starkniederschläge, sondern auch vermehrt lange heiße Dürrephasen auf, die besonders in städtischer Bebauung zu großer Hitzebelastung führen können.

Genau wie bei Starkniederschlägen, ist es auch hier die Versiegelung der Flächen, die das Problem verschärft. 

Versiegelte Flächen verhindern nicht nur die Versickerung von Niederschlagswasser, sondern an Sonnentagen absorbieren sie Teile der Sonnenstrahlung und heizen die Umgebung wie große Wärmeplatten zusätzlich auf (Prinzip Fußbodenheizung).
 
Mit Verschärfung der Klimakrise gewinnt die Entsiegelung zunehmend an Bedeutung.

Das Thema Versiegelung hat noch einen anderen Aspekt: versiegelte Flächen stehen der Vegetation nicht als Bewuchsfläche zur Verfügung. Die Vegetation aber ist eine wichtige Komponente beim Klimaschutz (Aufnahme von CO₂) und bei der Klimafolgenanpassung. So wirkt Vegetation bei Starkniederschlagsereignissen wie ein Schwamm. Ein Teil des Niederschlages wird zwischengespeichert, womit die Belastung der Kanäle reduziert wird. Auch wird die Fließgeschwindigkeit des Oberflächenwassers gebremst.

Die Bedeutung von Vegetation in Hitzephasen liegt darin, dass sie einerseits mit ihren Blättern Gelände verschatten und dadurch die Erhitzung reduzieren kann. Zudem haben Pflanzen ein aktives Kühlvermögen durch Verdunstung. 

Zusammenfassend hat die Vegetation (mindestens) vier Fähigkeiten die Folgen der Klimakrise abzufedern:

1. Beim Starkniederschlag: Zwischenspeichern und Versickern
2. Bei Hitzeereignissen: Passives Kühlen durch Verschattung und aktives Kühlen durch Verdunstung
    

Kühlen durch Verdunstung

Der Prozess der Verdunstung ist zentral für den Wasserkreislauf auf der Erde.

Verdunstung ist der Übergang von Wasser vom flüssigen zum gasförmigen Zustand unterhalb des Siedepunktes. Also genau der Vorgang, der die Wäsche auf dem Wäscheständer trocknen lässt. Die zum Verdunsten benötigte Energie kommt aus der Umgebungsluft, der Wärme entzogen wird. Das bedeutet: Verdunstung kühlt die Umgebung.

Es gibt zwei Formen von Verdunstung:

1. Einmal die Evaporation, das ist die Verdunstung über einer vegetationslosen Erdoberfläche oder einer Wasserfläche. Zum Beispiel ist die Verdunstung von Pfützen Evaporation. Die Evaporation über Wasserflächen findet in Abhängigkeit von Temperatur, Luftfeuchte und Windgeschwindigkeit rund um die Uhr statt. Im Gegensatz dazu kann die Evaporation über versiegelten Flächen nur in einem kurzen Zeitfenster nach einem Niederschlagsereignis stattfinden, dann ist die Fläche wieder trocken und der Verdunstungsprozess beendet.
    
2. Weiterhin gibt es die Verdunstung durch Pflanzen (Transpiration), die durch ihre Wurzeln auch Feuchtigkeit aus tieferen Bodenschichten verdunsten können.

Infrarotbild eines Kopfsteinpflasters mit Laternenpfahl und Unkrautbewuchs. Je gelber die Einfärbung, je wärmer die Oberfläche. Die dunkelblau/lila gefärbten Bereiche sind die Unkrautpflänzchen, sichtbar deutlich kühler als die Umgebung. Das ist der Effekt der Verdunstung (Transpiration).
 

Bei der Vegetation gehört Verdunstung (Transpiration) zum Lebensprozess und findet tagsüber über viele Stunden statt. Voraussetzung ist eine ausreichende Durchfeuchtung in der Wurzelschicht des Bodens somit auch ausreichend Flächen zur Versickerung.
 
Ein Teil des Sickerwassers wird im Boden gespeichert und steht damit der Vegetation zur Verfügung, der Rest erreicht die tieferen Schichten und kann damit zur Neubildung von Grundwasser beitragen.

Je nach Wetterlage und Bodenbeschaffenheit kann trotz Versickerungsflächen der Zeitpunkt kommen, an dem die Bodenfeuchtigkeit so gering ist, dass die Vegetation bewässert werden muss. Es ist also sinnvoll, nicht alles Regenwasser zu versickern oder gar dem Kanal zu überlassen, sondern auch Wasser für Dürrezeiten zu speichern.  

Regenwasser versickern – Versiegelte Flächen entsiegeln

Um Regenwasser versickern zu können, müssen teilweise erst versiegelte Flächen entsiegelt werden. Versiegelte Flächen sind alle Flächen, die den Boden vollständig abdichten und kein Eindringen von Wasser ermöglichen. Das sind beispielsweise Flächen aus Asphalt. Beton oder dicht gesetzte Pflastersteine.

Am besten zur Versickerung geeignet sind Grünflächen, aber für Garageneinfahrten oder einen trockenen Weg durch den Garten gibt es alternative Möglichkeiten.   

Hier ist das Pflaster mit großen Fugen und Aussparungen gelegt, so dass einerseits Fläche für Versickerung und Pflanzenwachstum vorhanden ist, andererseits die Fläche vor der Garage jederzeit trocken ist.  

Eine weitere Möglichkeit mit deutlich weniger Pflanzenbewuchs ist wasserdurchlässiges Pflaster. Nachteilig ist hier, dass die feinen Poren im Pflaster mit der Zeit verschlemmen können und ihre Wasserdurchlässigkeit verlieren.

Regenwasser versickern

Regenwasser zu versickern ist

• Wichtig für den natürlichen Wasserkreislauf – Bildung von Grundwasser
• Wichtig für die Vegetation und die Böden
• Wichtig als Überschwemmungsschutz – Entlastung der Kanäle

Niederschlag und Versickerung
Auf dem linken Bild ist eine Fläche mit großem versiegeltem Anteil dargestellt. Hier fließt der größte Teil des Regenwassers ab, nur ein kleiner Teil erreicht tiefere Bodenschichten oder wird verdunstet (Evaporation). Anders hingegen auf dem rechten Bild, hier ist ein großer Teil der Fläche entsiegelt, deutlich mehr Wasser erreicht den Grundwasserbereich oder wird über den Boden und die Pflanzen verdunstet. 

Regenwasser kann über eine Flächenversickerung bzw. Muldenversickerung oder über eine Rohrversickerung bzw. Schachtversickerung versickert werden. Für beide Formen ist eine entsprechende Bodenbeschaffenheit Voraussetzung. Besonders stark lehmhaltige Böden sind derart wasserundurchlässig, dass keine Versickerung möglich ist.

Muldenversickerung ist eine oberirdische Zwischenspeicherung des Regenwassers in dauerhaft begrünten Mulden, die 10 -30 cm tief ist und deren Fläche mindestens 10 bis 15 Prozent der versiegelten Fläche entspricht. Dabei muss ein Abstand von mindestens 4 Metern zum nächsten Gebäude eingehalten werden.

Schachtversickerung ist eine unterirdische Zwischenspeicherung, das Regenwasser wird über Zuläufe in eine Rigole geleitet, die das Wasser in tieferen Schichten oberhalb des Grundwasserspiegels versickert.

Eine Rohrversickerung versickert über ein Drainagerohr, das in einer Kiesschicht eingebettet ist.
 

Regenwasser sammeln und speichern

Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten Regenwasser zu sammeln: zum einen oberirdisch in Regentonnen oder aber unterirdisch in Zisternen.

Beide Systeme unterscheiden sich grundsätzlich, hier eine Gegenüberstellung der wesentlichen Unterschiede:

Für welches System sich der Verbraucher entscheidet, hängt von seinen Bedürfnissen ab. Wer nur hin und wieder seine Blumen gießen möchte, dem kann eine Regentonne schon gute Dienste tun. Wird das überflüssige Regenwasser, dass die Tonne nicht mehr aufnehmen kann, versickert, so wird nicht nur ein Teil des Regenwassers genutzt, sondern es wird auch einer Überflutung des öffentlichen Kanalnetzes entgegengewirkt.

Wenn mehrere Regentonnen hintereinander an das Fallrohr angeschlossen sind, sollten sie bodennah miteinander verbunden werden. So sind sie nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren immer gleichhoch mit Wasser gefüllt. Auf der Zeichnung links ist schematisch dargestellt, dass möglicher Überfluss in eine Versickerungsmulde geleitet wird (und nicht in den Kanal fließt)

Zisterne: Beton oder Kunststoff?
 

Zisternen werden aus Beton und aus Kunststoff angeboten. Welche Zisterne für den Einzelfall geeigneter ist, hängt von den örtlichen Begebenheiten und der Anforderung an die Zisterne ab.

Betonzisternen sind im Allgemeinen von Vorteil, wenn sie bei einem Neubauvorhaben direkt mitgeplant werden. Sie sind bei nahezu jeder Bodenart einfach einzubauen und sind auch bei hohem Grundwasserspiegel auftriebssicher. Sie sind fest und robust und brauchen daher kein zusätzliches Verfüllmaterial und sind mit dem PKW und je nach Bauart auch mit dem LKW befahrbar. 

Für den nachträglichen Einbau in eine bestehende Bebauung sind meist Kunststoffzisternen vorteilhafter. Sie lassen sich aufgrund ihres geringen Gewichts einfach handhaben, so dass ein Einbau mit einem Minibagger möglich ist. Sie gibt es als Flachtank, so dass auch geringe Einbautiefen möglich sind. Ein weiterer Vorteil ist die glatte Oberfläche im Inneren und die damit verbundene leichte Reinigung. Im Normalfall sind sie nicht mit dem PKW befahrbar.

Regeln der Regenwassernutzung

Beim Regenwassersammeln in der Regentone ist es sinnvoll, mittels Filter im Fallrohr das Regenwasser zumindest von groben Verunreinigungen zu säubern.

Beim Regenwassersammeln in der Zisterne ist der Einbau eines Filtersystems obligatorisch, wobei der Filter vor oder im Erdtank liegen kann.
 

Grundsätzlich gibt es folgende Regeln bei der Regenwassernutzung:

• Dachablaufwasser von gering verschmutzten Dächern verwenden 
• Feinfilterung des Wassers (vor) dem Einlass in den Speicher 
• Wasserspeicher kühl und dunkel errichten 
• Beruhigter Zulauf - Entnahme knapp unterhalb der Oberfläche oder mindestens 10 cm über dem Boden 
• Speicherüberlauf möglichst vor Ort versickern 
• Dauerhafte und umweltfreundliche Materialien verwenden 

Wird das Wasser aus der Zisterne nicht nur für die Gartenbewässerung, sondern auch im Wohnhaus für die Toilette und die Waschmaschine genutzt, so gibt es weitere wichtige Regeln zu beachten:

• Verbindungen zwischen Trinkwasser- und Regenwassernetz müssen zuverlässig vermieden werden
• Alle Leitungen und Entnahmestellen müssen deutlich gekennzeichnet sein

Grundsätzlich müssen Zisternen und Regenwassernutzung bei der Verwaltung und dem Wasserversorger gemeldet werden. Gerade bei der Regenwassernutzung im Haus, sind die Voraussetzungen für eine Genehmigung in den einzelnen Kommunen unterschiedlich.

Mit wieviel nutzbarem Regenwasser kann man rechnen?

Die Anschaffung einer Zisterne ist als Anpassungsmaßnahme gegen die Auswirkungen der Klimakrise wichtig, sinnvoll und zukunftsorientiert.
 
Es stellt sich die Frage nach dem Regenwasserertrag, also danach, wieviel teures Trinkwasser durch die Verwendung von Regenwasser als Gießwasser im Garten oder als Wasser für Toilette und Waschmaschine eingespart werden kann.

Die nutzbare Niederschlagsmenge ist immer kleiner als die Regenmenge, die auf das Dach fällt und ist abhängig von der Größe und dem Material des Daches. Dächer aus glatten und witterungsbeständigen Materialien wie Tonziegeln sind gut geeignet, weniger gut geeignet sind Dächer mit Struktur, so wie Reet,- Stroh – und Grasdächer. Regenwasser von Bitumendächern darf ausschließlich für die Gartenbewässerung genutzt werden.

Um bei der Abschätzung des nutzbaren Regenwassers das Material des Daches zu berücksichtigen, sind Ertragsbeiwerte definiert:

Hier einige Beispiele für Ertragsbeiwerte e:

Geneigtes Hartdach glatt (z.B.: glasierte Ziegel, Sonnenkollektoren): e = 0,9
Geneigtes Hartdach rauh (z.B. Betonziegel) e = 0,8
Flachdach unbekiest  e = 0,8
Flachdach bekiest  e = 0,7
Gründach intensiv  e = 0,3

Der Regenwasserertrag bestimmt sich als das Produkt aus dem mittleren Jahresniederschlag in der Region, der horizontalen Projektion der Dachfläche (also der Grundfläche des Hauses plus Dachüberstand), dem Ertragsbeiwert und dem hydraulischem Filterwirkungsgrad.

Beispiel: Die jährliche nutzbare Regenwassermenge beträgt für ein Haus mit einer horizontalen Projektion der Dachfläche von 120 qm, gedeckt mit Betonziegeln in Koblenz-Horchheim:  

Niederschlag: Koblenz-Horchheim 686 mm = 686 Liter/qm (MW 1981 – 2010 (DWD)), 
Dachgröße bzw. die horizontale Projektion der Dachfläche in qm = 120 qm
Ertragsbeiwert (Abflussbeiwert): 0,8
Hydraulischer Filterwirkungsgrad: 0,9 (ansonsten beim Hersteller erfragen)

686Liter/qm * 120 qm * 0,8 *0,9 = 59.270 Liter, also ca. 59 m³ pro Jahr.

Aber auch eine Regentonne, die das Regenwasser z.B. auf einem Carport aufnimmt, ist durchaus effektiv. So beträgt die nutzbare Regenmenge einer Stunde mäßigen Regens von 3 mm auf das Flachdach eines Carports mit einer Fläche von 36 qm (ungefiltert)  

3 Liter/qm * 36 qm *0,8 = 86,4 Liter
  

Die passende Dimensionierung der Zisterne

Eine weitere Frage ist die richtige Dimensionierung einer Zisterne. Auf der einen Seite stehen die Kosten, die mit der Größe der Zisterne steigen und auf der anderen Seite steht die Ersparnis an teurem Trinkwasser. Auch sollte eine Zisterne mehrmals im Jahr überlaufen, so dass der Staub und Pollenfilm, der auf der Wasseroberfläche schwimmen kann, herausgespült wird. Zumindest sollte ein regelmäßiger Wasseraustausch stattfinden. Dies ist außer den Kosten und dem Platzbedarf, ein weiterer Faktor, der die Größe einer Zisterne beschränkt.

Wichtig für die passende Dimensionierung einer Zisterne ist zunächst der Bedarf an Brauchwasser. Es stellt sich also die Frage, wieviel Wasser im Garten als Gießwasser und gegebenenfalls zusätzlich für die Toilettenspülung und die Waschmaschine jährlich verbraucht wird. Demgegenüber steht die Menge an nutzbarem Regenwasser, die in Abhängigkeit von der mittleren Niederschlagsmenge, den Dachparametern, sowie den Filtereigenschaften abgeschätzt wird.
   
Als erste grobe Abschätzung einer passenden Zisternengröße für Einfamilienhäuser werden 30 bis 35 Liter pro Quadratmeter Dachflächenprojektion (bei 100 bis 150 m²) angesetzt, wobei 800 bis 1000 Liter pro Person nicht überschritten werden sollten.

Mit dieser Abschätzung ergibt sich bei den meisten Einfamilienhäusern eine Tankgröße zwischen 3.000 und 5.000 Litern.

Bei einer genaueren Abschätzung werden der Betriebswasserbedarf und der Regenwasserertrag unabhängig voneinander kalkuliert. Das passende Nutzvolumen der Zisterne entspricht dann dem kleineren Wert von beiden multipliziert mit dem Faktor 0,06.

Der Betriebswasserbedarf liegt also bei 61.640 Litern, der Regenwasserertrag beträgt 59.270 Liter und ist somit der kleinere Wert. Für die Zisterne folgt damit ein Nutzvolumen von 59.270 Liter x 0,06 = 3556,2 Liter. In diesem Fall ist eine Zisterne mit einem Volumen zwischen 3.500 und 4.000 Litern passend dimensioniert.

Bei diesen Abschätzungen sind die Auswirkungen der Klimakrise nicht berücksichtigt, vielmehr wird davon ausgegangen, dass der Niederschlag die Zisterne annähernd regelmäßig wieder auffüllt und somit annähernd dem Nutzerverhalten entspricht.

Dies Problem spitzt sich zu, wenn das Wasser aus der Zisterne ausschließlich zur Gartenbewässerung genutzt wird, da die Zeiten ohne Niederschlag und mit extremer Hitze perspektivisch länger und häufiger werden. Das bedeutet, dass gerade dann, wenn viel Wasser zur Gartenbewässerung benötigt wird, die Zisterne nicht wieder aufgefüllt wird.

Gerade bei Gärten mit einem hohen Wasserbedarf ist es sinnvoll, die Bepflanzung zu ändern und dabei nicht nur an die höheren Temperaturen, sondern auch an die geringere Wasserverfügbarkeit anzupassen.