Auf dem Weg zu „Netto-Null-Energie“-Stadien

BEST-PRACTICE-BEISPIELE AUS AUSTRALIEN

Autoren Russell Lee, Managing Partner, COX (links) Dr. Matthias Irger, National Head of Sustainability, COX

Um die Ziele des Pariser Klimaabkommens zur Begrenzung des globalen Temperaturanstiegs zu erreichen und katastrophale Auswirkungen zu vermeiden, müssen alle Sektoren, einschließlich der Sport- und Freizeitbranche, tätig werden. Rund 40 % der Kohlendioxidemissionen sind auf Gebäude und Städte zurückzuführen. Daher sind neue Wege bei der Gestaltung unserer bebauten Umwelt für die Eindämmung des Klimawandels von grundlegender Bedeutung. Anhand aktueller Projekte aus Australien, wie der Ken Rosewall Arena, dem Queensland Country Bank Stadium, dem Sydney Football Stadium und dem Optus Stadium, erörtern die Autoren Planungsgrundsätze und deren Beitrag zur Schaffung von Sportstätten mit NettoNull-Emissionen.

Viele Sportorganisationen weltweit haben sich inzwischen der UN-Initiative Sports for Climate Action angeschlossen. Die Initiative möchte den CO2-Fußabdruck mittels „Handeln, Aufklären, Messen und Fördern“ minimieren. Für Sportstätten ist das Netto-Null-Emissionen-Ziel eine große Herausforderung angesichts des hohen Energieverbrauchs an Spieltagen, des Materialverbrauchs bei Bau und Betrieb sowie des erheblichen Wasserverbrauchs und Abfallaufkommens.

Die erforderliche Erweiterung der überdachten Bereiche zum Schutz der Zuschauer vor zunehmender Hitze, Regen und Wind macht die Reduzierung des in Stadien gebundenen Kohlenstoffs nicht einfacher: Wie kann man vor „mehr“ schützen, aber diesen Schutz mit „weniger“ erreichen?

Gerade in Australien sind diese Überlegungen besonders relevant, da hier das Leben durch steigende Temperaturen und extreme Wetterbedingungen zunehmend beeinträchtigt wird. Die Absage von Veranstaltungen sowie die Gefährdung des Wohlbefindens und der Erlebnisqualität von Sportlern und Zuschauern können die Folge sein.

Drei Grundsätze für mehr Nachhaltigkeit Als Unterzeichner von Architects Declare erkennt COX den globalen Klimakollaps und Verlust an Biodiversität an. Wir wissen genau, wie wichtig der Schutz und die Regeneration der natürlichen Umwelt sind. COX strebt bis 2030 für alle neuen Entwürfe CO2-Neutralität und eine Senkung der gebundenen Kohlenstoffemissionen um 50 % an. Darüber hinaus verfolgt COX umfassendere Umweltziele, darunter Netto-Null-Wasserverbrauch und Null-Abfall in einer Kreislaufwirtschaft, die Verbesserung der Klimaresistenz und die Förderung der heimischen Artenvielfalt.

Der Nachhaltigkeitsansatz von COX folgt drei Grundsätzen: Erstens sollen die Grundlagen einer guten Passivbauweise an jedem Standort weitestgehend berücksichtigt werden.

Queensland Country Bank Stadium – Foto: Andrew Rankin

Zweitens soll die Menge gebundener Energie im Gebäudeentwurf minimiert werden. Drittens werden alle aktiven Systeme, die für den Standort und die Aufgabenstellung geeignet sind, vollständig untersucht, bevor die eigentliche Planung beginnt.

Passivbauweise Bei Stadien konzentriert sich COX nach wie vor auf eine Passivbauweise als Schlüsselelement. Hierzu zählen ein geeigneter Sonnenschutz für Zuschauerbereiche, die Beschattung von Glasfassaden, natürliche Belüftung, Tageslicht und der Einsatz heller, reflektierender Materialien für die Gebäudehülle.

Wie bei allen anderen Gebäudetypen kann auch in Sportanlagen durch eine verbesserte natürliche Belüftung die Abhängigkeit von mechanischer Heizung, Lüftung und Klimatisierung erheblich gesenkt werden. Letztere verursachen oft hohe Betriebskosten, was sich bei weiter steigenden Energiepreisen schnell auf die Ticketpreise auswirken kann. Darüber hinaus haben die COVID-19-Pandemie und der verstärkte Fokus auf den Schutz der öffentlichen Gesundheit die Frischluftzufuhr noch wichtiger gemacht, insbesondere an Orten mit hoher Personendichte, über die in den Medien oft als potenzielle „Super-Spreader“-Events berichtet wird.

Sanierung der Ken Rosewall Arena Bei der Sanierung der Ken Rosewall Arena im Olympiapark von Sydney konnten wir die Dachform und die Fassadensteuerung optimieren, um die Luftzirkulation im Innenraum und damit den Wärmekomfort für die Nutzer zu verbessern, ohne dass eine energieintensive aktive Klimatisierung erforderlich ist. Das begrenzte Budget und unser auf Resilienz abgestellter Planungsansatz mündeten in einer Sanierung der Bestandsanlage, anstatt sie vollständig zu ersetzen. Eine Sanierung ist jedoch nicht immer möglich und mittel- bis langfristig nicht immer die kostenwirksamste Lösung. Wir beginnen unsere Planungsarbeit grundsätzlich mit Sanierungsüberlegungen, die in der Regel dazu beitragen, den CO2-Fußabdruck unserer Entwürfe zu minimieren. Queensland Country Bank Stadium Ein weiteres Beispiel ist das Queensland Country Bank Stadium in Townsville im tropischen Nordosten Australiens. Das Stadion ist nach 25 Grad Ost in Richtung der typischen Winde am Nachmittag ausgerichtet, der für Sport- und Unterhaltungsveranstaltungen typischen Tageszeit. Die natürlichen Winde werden im Stadion wie folgt genutzt: Die in Windrichtung offene Hufeisenform lässt die nachmittägliche Brise in die Stadionschüssel gelangen, um Kühlung für Zuschauer, Sportler und Personal zu gewährleisten. Der Entwurf scheint „zurück in die Zukunft“ zu gehen, ist in seiner Form und Ausführung jedoch entschieden modern.

Neben Höchsttemperaturen und Niederschlägen war die Windgeschwindigkeit ein wichtiger klimatischer Einflussfaktor für die Gestaltung des Queensland Country Bank Stadium. Das Klima in Townsville wird durch tropische Zyklone bestimmt. Die Windlasten sind beispielsweise rund 50 % höher als in Queenslands Hauptstadt Brisbane und 100 % höher als in Sydney. Das Stahlgewicht musste daher in einem geeigneten Verhältnis zu diesen höheren Lasten stehen. Die Architektur- und Ingenieurteams erarbeiteten mit minimalem Materialeinsatz eine an die Windbedingungen angepasste Dachkonstruktion. Das Dach besteht aus einem Tragwerk mit einer Gewebedachhaut und einer Metallverkleidung mit Dachplatten. Das Dachgewebe erzeugt die gleiche visuelle Beschattung wie ein Massivdach, ist jedoch wesentlich leichter. Gleichzeitig wird mit dieser leichten, eleganten Dachlösung ein Gefühl der Offenheit erzeugt. Die elegante und zugleich effiziente Dachkonstruktion hat sich bereits zu einem identitätsstiftenden Element des Stadions entwickelt. Mit seiner minimalistischen, hocheffizienten Form hebt es sich von anderen Veranstaltungsstätten weltweit ab. In Medienberichten wird gerne eine Verbindung zur Blattform des in Ostaustralien heimischen Schraubenbaums hergestellt.

Gebundener Kohlenstoff Der effizienteste Weg, bei Stadionneubauten die Menge an gebundenem Kohlenstoff zu reduzieren, ist die adaptive Wiederverwendung bestehender Strukturen und die Vermeidung eines vollständigen Abrisses veralteter Stadien, wo immer dies möglich ist.

Ken Rosewall Arena – Foto: Cameron Hallam

Da der meiste Kohlenstoff in der Regel in der Betonschüssel und im Fundament gebunden ist, bewirkt die Wiederverwendung dieser Elemente die größten CO2-Einsparungen. Dächer sind im Allgemeinen leichter zu demontieren und zu recyceln.

Je leichter das Dach, desto geringer der Materialeinsatz Am Beispiel der Sanierung der Ken Rosewall Arena zeigt sich, dass es möglich ist, einen Großteil des vorhandenen Tragwerks, der Substrukturen und der Fundamente wiederzuverwenden. Das vorhandene Tragwerk konnte als Unterkonstruktion für das neue Dach aus leichten PTFE-Gewebe genutzt werden. Die runde Form ermöglicht eine sehr effiziente, statisch aufgelöste Zugkonstruktion. Auch hier konnten wir in Zusammenarbeit mit unseren technischen Partnern eine Form realisieren, die in ihrem Ausdruck ein Gefühl von Leichtigkeit und Eleganz vermittelt. Mit dieser Strategie wurde der Ressourceneinsatz im Verhältnis zum besseren Witterungsschutz durch die erweiterte Überdachung minimiert.

Je leichter das Dach, desto geringer der Materialeinsatz und desto leichter das Gebäude. Dies reduziert wiederum den Betonbedarf für die Gründung. Das alles klingt einfach und logisch. Bei einem derart komplexen Entwurf wie einem Stadion mit 40.000 Sitzplätzen kann sich der Planungsprozess jedoch täglich verkomplizieren und „Material hinzukommen“. Aus diesem Grund werden Entwürfe oft unnötig „gewichtsintensiv“.

Dank unserer Erfahrung mit Leichtbaukonstruktionen ist es uns in enger Zusammenarbeit mit den Bauingenieuren von Schlaich, Bergermann und Partner gelungen, unser bisher leichtestes Dach zu entwerfen – das Dach des neuen Fußballstadions in Sydney (Allianz Stadium), das als das leichteste Stadiondach der südlichen Hemisphäre gilt. Auch hier wurden trotz des geringen Gewichts keine Zugeständnisse in Sachen Witterungsschutz oder Zuschauerkomfort gemacht, wie sich unter anderem daran ablesen lässt, dass 100 % der 42.500 Sitzplätze innerhalb der Tropflinie des Dachs liegen.

Business Cases können Neubauten erfordern Anders als die Ken Rosewall Arena wurde das alte Sydney Football Stadium auf der Grundlage einer Reihe von Studien und Business Cases als für eine Modernisierung ungeeignet eingestuft. Die zentrale Forderung, die Nutzung des Stadions zu erweitern und den Besucherkomfort zu verbessern, ging über das hinaus, was eine wirtschaftliche „Sanierung“ hätte leisten können.

Das neue Stadion wartet mit einigen beeindruckenden Zahlen auf: Rund 87 % des Bau- und Abbruchschutts wurden recycelt, die Vorgaben für die Energie- und Wassereffizienz werden um 20 % übertroffen. Die leichte Dachkonstruktion kommt mit 40 % weniger Stahl aus als typische Anlagen gleicher Größe. Zudem verfügt das Gebäude über integrierte Solarkollektoren und Brauchwassersysteme.

Wo Beton unvermeidlich ist, verwenden wir Beton mit einem hohen Anteil an Asche oder Schlacke und recycelten Zuschlagstoffen, um den materialgebundenen Kohlenstoff zu minimieren. Der Ersatz von Beton und Stahl durch Holz ist der nächste Schritt auf dem Weg zu klimaneutralen Stadien.

Energie Ob bei der Planung eines Stadionneubaus oder der Sanierung einer Bestandsanlage – die Minimierung des Energieverbrauchs im Betrieb ist von größter Bedeutung. Neben der Senkung der Betriebskosten durch weniger Strombedarf verringert sich auch die Notwendigkeit eines Emissionsausgleichs für Akteure, die klimaneutrale Veranstaltungen durchführen wollen.

Senkung der Beleuchtungsenergie Der Großteil des Stromverbrauchs in Stadien ist in der Regel auf die künstliche Beleuchtung zurückzuführen. Die lichtdurchlässigen PTFE-Dachflächen der Ken Rosewall Arena, des neuen Fußballstadions in Sydney und des Optus Stadium in Perth haben sich als hervorragende Strategie erwiesen, um den Bedarf an künstlicher Beleuchtung zu verringern, da das Tageslicht tief in das Gebäude einfallen kann, und gleichzeitig Schatten und Regenschutz zu bieten. Es handelt sich um eine elegante Lösung, die zu einem Merkmal eines Veranstaltungsorts wird und das Nutzererlebnis verbessert. So hat sich der Besuch der Bars im Queensland Country Bank Stadium im goldenen Licht des Sonnenuntergangs bei den Besuchern bereits als Erlebnis herumgesprochen, das man sich nicht entgehen lassen sollte.

Neue Technologien leisten einen wesentlichen Beitrag zur kontinuierlichen Senkung der für den Stadionbetrieb erforderlichen Energie. Bei allen Entwürfen von COX kommen effiziente LEDs für die Innen- und Außenbeleuchtung zum Einsatz.

Energieerzeugung vor Ort Alle unsere neuen Stadionentwürfe umfassen Überlegungen zur Erzeugung erneuerbarer Energien vor Ort und beinhalten PV-Anlagen sowie die entsprechende Vorbereitung für eine spätere Installation, wo dies möglich ist. Die großen Dachflächen eignen sich hervorragend für die Installation von PV-Anlagen, die aber auch zur Beschattung von Parkplätzen und Fußwegen eingesetzt werden können. Die Einführung von PV-Folien wird die Integration in die nächste Generation ultraleichter Konstruktionen erleichtern. Anaerobe Vergärungsanlagen, bei denen Strom aus Biogas auf der Grundlage organischer Abfälle erzeugt wird, sind eine weitere Technologie, die sich hervorragend für Stadien eignet. In Sport- und Veranstaltungsstätten fallen große Mengen organischer Abfälle in Form von Speiseresten und Grasschnitt an, die entweder lokal kompostiert oder in Energie umgewandelt werden können. Das Engagement für eine plastikfreie Umwelt in Verbindung mit der Behandlung organischer Reststoffe vor Ort verringert die Menge der auf Deponien entsorgten Abfälle erheblich und reduziert die Emissionen aus fossilen Brennstoffen durch Müllfahrzeuge.

Überschüssige Energie kann zwar in das Netz eingespeist werden und nahegelegene Gebäude und Bezirke mit Strom versorgen, doch die Erzeugung erneuerbarer Energie vor Ort ist am effizientesten, wenn sie durch Batterien unterstützt wird, da diese dazu beitragen, Ungleichgewichte zwischen Energiebedarf und -erzeugung zu kompensieren und das Stromnetz zu stabilisieren.

Wasserrückgewinnung und -nutzung Die Trinkwasserversorgung ist ein weiterer wichtiger Aspekt, insbesondere in Australien mit unregelmäßigen Niederschlagsmengen und häufigen Dürren, die sich durch den Klimawandel voraussichtlich noch verschärfen werden. Stadien haben an Spieltagen und für die Spielfeldbewässerung einen erheblichen Wasserbedarf. Die typischerweise große Dachfläche eignet sich hervorragend für das Auffangen und die Wiederverwendung von Regenwasser für Toilettenspülung und Bewässerung.

Das neue Dach der Ken Rosewall Arena wurde beispielsweise so konzipiert, dass mindestens 90 % der vergrößerten Dachfläche (rund 8.000 m²) für die Sammlung von Regenwasser genutzt werden können. Über das Dachgefälle und die Dachrinnen kann das Regenwasser aufgefangen und dann in einem nächsten Schritt zur Verwendung als Brauchwasser in einen Tank geleitet werden. In dem überwiegend trockenen und warmen Klima von Sydney ist das Auffangen, Speichern und Wiederverwenden von Wasser vor Ort von entscheidender Bedeutung, um Grünflächen zu bewässern, Anlagen zu versorgen und Kosten zu senken.

Im Queensland Country Bank Stadium wird aus einem rund 500.000 Liter fassenden Regentank Wasser für die Toilettenspülung, Reinigung nach der Veranstaltung und Versorgung des Kühlturms an Spieltagen entnommen. Auch im niederschlagsreichen tropischen Norden Australiens ist die Nutzung von Regenwasser für andere Zwecke als die Landschaftspflege eine wichtige Maßnahme für mehr betriebliche Effizienz.

Multifunktionalität schafft Nachhaltigkeit Trotz aller Diskussionen rund um die Verwendung nachhaltiger Materialien und der verständlichen Zurückhaltung hinsichtlich „Abriss und Neubau“ liegt der Schlüssel zum Erfolg jeder Freizeitanlage – von kommunalen Zentren bis hin zu Megastadien – in ihrer Zweckmäßigkeit und Nutzung. Die Nutzungsintensität durch Vereine, Teams, Veranstalter, Behörden, Schulen usw. ist ein echtes Maß für ihren Erfolg und ein Schlüsselelement für ihre Nachhaltigkeit. Langlebigkeit ist eine wichtige Messgröße, ebenso aber auch die multifunktionale Nutzung: Wenn eine Veranstaltungsstätte Funktionen übernehmen kann, für die zuvor drei oder vier unterschiedliche Anlagen erforderlich waren, ist dies ein Erfolg im Hinblick auf eine nachhaltigere Zukunft. Wenn eine Veranstaltungsstätte 14-mal pro Woche genutzt wird, die Vorgängeranlage hingegen nur drei Mal pro Woche, wie lassen sich dann die beiden Einrichtungen unter dem Aspekt der Langlebigkeit und Nachhaltigkeit bewerten? Das neue Sydney Football Stadium ist beispielsweise das Heimstadion von drei Topteams (Rugby Union, Rugby League und Fußball) und darüber hinaus perfekt geeignet für eine Vielzahl unterschiedlicher Events von SuperstarKonzerten bis hin zu gemeindenahen Veranstaltungen.

Das von COX in Zusammenarbeit mit Hassell und HKS Architects entworfene Optus Stadium in Perth ist ein weiteres erfolgreiches Beispiel für Multifunktionalität. Das Mehrzweckstadion wurde mit Blick auf heutige und künftige Flexibilität konzipiert und bietet Platz für Australian Rules Football, Cricket, Rugby Union und Rugby League sowie Unterhaltungsveranstaltungen. Das 60.000 Zuschauer fassende Stadion bietet unter allen Sportstätten Australiens das größte Angebot an Hospitality-Optionen, darunter die innovativ gestalteten Umkleiden, der Trainer-Club, Dachterrassen, Logen, Club Lounges, ein Veranstaltungsraum für bis zu 2.000 Personen, Einzelhandelsflächen und über 50 Gastronomiebetriebe.

Kulturelle und soziale Auswirkungen auf die Gemeinschaft Betrachtet man die CO2-Bilanz von Stadien pro Kopf und Jahr, so wird deutlich, dass die Besucherzahlen der Schlüssel sind. Der Bau eines Stadions stellt eine gewaltige Investition dar – nicht nur in finanzieller Hinsicht, sondern auch in Bezug auf die Kohlenstoffemissionen. Das offensichtliche Ziel lautet, das Stadion ganzjährig mit möglichst vielen Veranstaltungen und Zuschauern zu füllen.

Ein Schwerpunkt unserer Planungsphilosophie ist der Wunsch, das Leben für die Menschen in unseren Städten zu verbessern. Stadien sind eine seltene und sehr einzigartige Gelegenheit, diese Philosophie in vollem Umfang zum Ausdruck zu bringen. Es ist unbestreitbar, dass die Bewohner unserer Städte (acht von zehn Australiern leben in Städten) den Klimaschutz als Kernaufgabe der Regierung und den Klimawandel als existenzielle Bedrohung für unsere Gesellschaft betrachten. Ein vorausschauend geplantes Stadion,

in dem Flexibilität und Gemeinschaft im Mittelpunkt stehen, kann einen wesentlichen Beitrag zum Erreichen beider Ziele leisten und eine nachhaltigere, lebendigere und kulturell inklusivere Stadt Wirklichkeit werden lassen. Eine bessere Motivation kann es für Planer nicht geben.

Wir sprechen im Zusammenhang mit unseren Entwürfen, insbesondere mit Blick auf unsere Sportstätten, immer wieder davon, dass es darum geht, „mehr zu geben als zu nehmen“. Dieser Ethos ist die Basis des Engagements von COX für eine nachhaltige Zukunft bei der Stadiongestaltung.

Wie geht es weiter?

Bei Bestandsanlagen beobachten wir, dass die Betreiber und Betreibergesellschaften sich im Rahmen ihrer regelmäßigen und, in einigen Fällen auch täglichen, Betriebsprüfungen immer mehr auf nachhaltige Prozesse und Ergebnisse konzentrieren. Dies ist wahrscheinlich der größte und wichtigste Fortschritt, der zu verzeichnen ist: Das Ziel „Netto-Null“ ist nicht länger ein „nice-tohave“, sondern zunehmend ein Schlüsselziel, das die Grundlage und die Leitlinie für die betrieblichen Ambitionen bildet. Dieser Übergang von einem Nischendasein zu einem Mainstream-Ziel hat dazu geführt, dass inzwischen wirklich alles auf dem Tisch ist – von grundlegenden Baumaterialien bis hin zu Optimierungssoftware für die Gewinnung, Speicherung und minutengenaue Steuerung der Verteilung von Solarenergie auf der Grundlage der klimatischen Bedingungen des jeweiligen Tages sowie der Art und Anforderungen der betreffenden Veranstaltung.

Optus Stadium – Foto: Peter Bennetts

Optus Stadium – Foto: John Gollings