Robert Teichmann - Gegen die Hitze forschen

Wie lässt sich Stadtentwicklung klimaresilienter gestalten? Ein Promovierender aus dem FH-Personal Projekt an der Berliner Hochschule für Technik (BHT) setzt auf Verdunstungsbeete – und untersucht, wie sie unsere Städte herunterkühlen können.

Städte, die sich im Sommer in glühende Asphaltinseln verwandeln und durch plötzlichen Platzregen schnell an ihre Belastungsgrenze geraten: Derlei klimatische Extreme reihen sich angesichts der Klimakrise immer rasanter aneinander. Vielerorts ist die Infrastruktur auf diese Entwicklung nicht ausgelegt. Die Kanalisation stößt an ihre Grenzen, ganze Straßenzüge werden unterspült. Damit Städte dem Wechsel aus Starkregen und Hitze in Zukunft standhalten können, sind neue Wege im Umgang mit Regenwasser gefragt.

Für Robert Teichmann liegt nicht nur das Problem, sondern auch eine mögliche Lösung direkt zu unseren Füßen. Gemeinsam mit einem Team an der BHT und der Technischen Universität Berlin (TU Berlin) um Prof. Dr. Norbert Kühn untersucht er die Wasserbilanzen und die Verdunstungsleistung sogenannter Verdunstungsbeete. Sein Promotionsprojekt ist an der Berliner Hochschule für Technik (BHT) angesiedelt und wird dort von den Professoren Dr. Frank Schneider, Dr. Benny Selle sowie von Dr. Heiko Sieker von der TU Berlin wissenschaftlich betreut. Als Teil des FH-Personal Projektes der BHT testet Teichmann in einer Versuchsanlage auf dem ehemaligen Flughafen Tegel Verdunstungsbeete als zentrale Elemente klimaresilienter Stadtentwicklung: Regen zurückhalten, Verdunstung fördern, Kühlung erzeugen – so die Idee. Aber funktioniert das auch in der Praxis?
                 

Verdunstungsbeete speichern Regenwasser lokal und geben es über Verdunstung verzögert wieder an die Atmosphäre ab. Neben Fassadenbegrünungen, Baumrigolen und Dachbegrünungen stellen Verdunstungsbeete damit ein wichtiges Element für das Prinzip Schwammstadt dar. Dieses verfolgt das Ziel, Niederschläge wie in einem Schwamm aufzufangen und größtenteils durch Verdunstung an die Umwelt zurückzugeben. Das auf diese Weise gespeicherte Wasser muss also nicht erst den Umweg durch die Kanalisation nehmen, um wieder in den natürlichen Wasserkreislauf zu gelangen. Dieser Ansatz entlastet die Infrastruktur, kühlt das Mikroklima und fördert darüber hinaus die Vegetation. „Das Besondere an einem Verdunstungsbeet: Das Wasser versickert nicht wie im normalen Substrat eines Blumenbeets, sondern es bleibt dort gehalten.“, erklärt Teichmann. „Es kann über eine längere Dürrephase den Pflanzen zur Verfügung stehen, stärkt über die Verdunstung den natürlichen Wasserhaushalt und trägt zur Kühlung der Umgebung bei.“

Während im urbanen Wasserkreislauf das Wasser aufgrund der vielen versiegelten Flächen überwiegend der Kanalisation zufließt, wird in einem Verdunstungsbeet das Wasser zurückgehalten und später verdunstet. Hierdurch wird eine Annäherung des urbanen Wasserhaushaltes an natürliche Verhältnisse erreicht. Der heutige Umgang mit Regenwasser in Städten sei laut Robert Teichmann, „wenig effizient, weil wir damit zum einen die Kanalisation bei Starkregenereignissen überlasten und uns zum anderen die Ressource Regenwasser wegnehmen, die wir für viele positive Effekte nutzen könnten.“

Verdunstungsbeete gelten als vielversprechende Elemente einer klimaresilienten Stadtentwicklung, kommen im deutschen Raum bisher jedoch kaum zum Einsatz. In einem gemeinsamen Modellprojekt prüfen deshalb die Berliner Hochschule für Technik (BHT), die Technische Universität Berlin (TU), die Tegel Projekt GmbH (TP) und die Berliner Wasserbetriebe (BWB), wie gut solche Beete praktisch funktionieren, wie wirksam sie sind und welcher Pflegeaufwand entsteht.

Den Standort für die von Teichmann für seine Forschungen genutzte Versuchsanlage ist nicht zufällig gewählt. Im Osten des ehemaligen Flughafens Tegel entsteht ab 2027 das Schumacher Quartier, das bezahlbaren Wohnraum und genügend Bildungsangebote bieten sowie partizipativ und eben auch klimaresilient gestaltet werden soll. Mit dem Leitplan Regenwasser und Hitzeanpassung wurde 2017 die Basis für das Regenwasserbewirtschaftungskonzept für das Schumacher Quartier gelegt. Die Ergebnisse von Teichmanns Untersuchungen sollen dazu beitragen, das Konzept der Verdunstungsbeete im „abflusslosen“ Schumacher Quartier eines Tages im großen Maßstab umzusetzen. In Vorbereitung auf dessen Bau entschieden sich die Tegel Projekt GmbH als Entwicklungsgesellschaft für das Land Berlin und die Berliner Wasserbetriebe als zukünftiger Betreiber der Beete im Schumacher Quartier für die Errichtung der Versuchsanlage. Um unter möglichst realistischen Bedingungen zu arbeiten, wurde diese nur wenige hundert Meter vom geplanten Schumacher Quartier entfernt errichtet und bereits während der Bauphase von Teichmann begleitet. Dort wurden die Bedingungen des künftigen Quartiers möglichst realitätsnah nachgestellt. Insgesamt entstanden sechs von der Technischen Universität Berlin bepflanzte Beete, orientiert an den Planungen für das Schumacher Quartier.

In der Anlage untersucht Teichmann zwei von ihm entwickelte Bewässerungsszenarien -– ein feuchtes und ein trockenes. Vier Beete sind für das trockene Szenario vorgesehen und zwei für das feuchte. Bei der Bewässerung orientiert sich das Projektteam der BHT nicht an aktuellen Niederschlägen, sondern an klimatischen Verhältnissen aus allen von 1991 bis 2020 vom Climate Data Center des Deutschen Wetterdienstes vor Ort erfassten Niederschlags- und Verdunstungsdaten für den Standort Berlin Tegel. Um diese klimatischen Verhältnisse in den Beeten zu erreichen, wird in Abhängigkeit des aktuellen Wettergeschehens mittels gezielter Bewässerung gegengesteuert: „Dann passen wir die künstliche Bewässerung an, um realistische Bedingungen zu simulieren“ erläutert der Promovierende.

Für die Datenerfassung wurde in Abstimmung mit dem Projektteam der BHT ein umfangreiches Monitoring-System installiert. Pegelrohre mit Drucksensoren erfassen die Wasserstände in den Beeten, Feuchtesensoren messen die Bodenfeuchte auf vier Höhenebenen, Wasserzähler erfassen den Zufluss und Kippwaagen den Überlauf. So lassen sich die hydrologischen Prozesse im Beet präzise nachvollziehen. Auf Grundlage dieser Messungen kann der Wasserhaushalt der Beete bilanziert werden. Besonders interessiert das Forschungsteam die Verdunstungsleistung unter den beiden Bewässerungsszenarien. Sie setzt sich aus drei Komponenten , der Evaporation (Oberflächenverdunstung), der Transpiration (durch Pflanzen) sowie der Interzeption (Verdunstung von Niederschlag von Blattoberflächen) zusammen.

Nachdem sich die Fertigstellung der Beete verzögert hatte, konnten die Mess- und Bewässerungstechnik schließlich im Februar 2025 eingerichtet werden. Neben der Kalibrierung und Validierung der Messtechnik bestand die Herausforderung darin, einen stabilen Betrieb der Anlage und eine zuverlässige Datenerfassung sicherzustellen. Dabei galt es einige Hürden zu überwinden: Sowohl die Messtechnik selbst, als auch die Datenübertragung auf die vom Land Berlin bereitgestellte Plattform funktionierten lange Zeit nicht einwandfrei. Parallel dazu entwickelt sich die Vegetation in den Beeten nach und nach weiter.

Die Ergebnisse des Projekts sollen später im Schumacher Quartier in die Praxis überführt werden. Dort wird Regenwasser dezentral bewirtschaftet, ohne Anschluss an die Kanalisation. Die Verdunstungsbeete sollen dazu beitragen, ein nahezu abflussloses Quartier zu realisieren – ein ambitioniertes Ziel. In der Versuchsanlage wird hierzu ein mittleres Flächenanschlussverhältnis von 4:1 getestet. Das heißt, vier Einheiten Verkehrsfläche entwässern auf eine Einheit Verdunstungsbeet. Auf diese Weise werden die geplanten Bedingungen im Schumacher Quartier möglichst realitätsnah nachgebildet.

Während Verdunstungsbeete in heißeren Regionen – etwa in Australien – bereits in urbanen Räumen eingesetzt werden, fehle es laut Teichmann in Mitteleuropa noch an praxisnahen Untersuchungen: „Deshalb ist es so wichtig, die Beete auch hier zu erforschen – um sie zu optimieren und ihren Platz in der Regenwasserbewirtschaftung realistisch einschätzen zu können. Am Ende müssen wir klären: Was können Verdunstungsbeete unter den hier herrschenden klimatischen Verhältnissen beitragen? Wie effizient sind sie wirklich?“ Mit der Überprüfung der Verdunstungsbeete, leistet Teichmann wissenschaftliche Pionierarbeit im Bereich der klimaresilienten Stadtentwicklung.

Wenn Teichmann von seinem Projekt spricht, sind sowohl seine Leidenschaft als auch der mit dem Projekt verbundene Aufwand spürbar: „Ich wollte Forschung machen, die wirklich etwas verändert. Mein Projekt hat für mich einen hohen gesellschaftlichen Wert, weil es dazu beitragen kann urbane Räume attraktiver zu gestalten und die schädlichen Folgen des Klimawandels abzumildern. Es ist schon ziemlich aufwendig: Ich bin oft in den Beeten, kalibriere Sensoren, dichte Rohre ab, stelle Sensorhöhen ein und gleiche Daten mit der Plattform ab. Aber es macht auch Spaß und zum Glück habe ich auch gute Unterstützung von meinen Betreuern und meiner Forschungspartnerin Elisa (Anmerkung der Redaktion: Elisa Bieber), die bei der Bewässerung unterstützt und mittels numerischer Computersimulation auf Basis der gewonnenen Messdaten einen ebenso wichtigen Beitrag für die Optimierung von Verdunstungsbeeten leistet.“ Teichmanns Promotionsprojekt zeigt die zentrale Rolle von Forschung in Zeiten, in denen die Entwicklung klimaresilienter Strategien angesichts zunehmender Extremwetterereignisse zu einer der drängendsten gesellschaftlichen Aufgaben geworden ist.

Doch auch gestalterisch bieten die Beete großes Potenzial: Mit Blühpflanzen, Sitzgelegenheiten oder Beschilderung können sie die Aufenthaltsqualität im Freien erhöhen und die Akzeptanz in der Bevölkerung fördern. „Ein Aspekt des Forschungsthemas an der TU ist auch die Ästhetik der Beete“, erklärt Teichmann. „Die Akzeptanz in der Bevölkerung entsteht nicht nur durch Kühlung und Wasserspeicherung, sondern auch durch die optische Aufwertung der Quartiere. Ich denke, dass Verdunstungsbeete positiv in der Öffentlichkeit wahrgenommen werden können – insbesondere, wenn Pflanzen darin sind, die schön aussehen.“

Noch ist das auf dem ehemaligen Flughafengelände geplante Schumacher Quartier nicht realisiert. Im Juli 2025 wurde die Versuchsanlage bei einem Festakt feierlich eröffnet – und ab 2028 oder 2029 könnten laut Projekt Tegel GmbH die ersten Bewohner*innen ihr neues Zuhause im Schumacher Quartier beziehen. Möglicherweise werden dort dann auch die Beete zu finden sein: als Orte, an denen Forschung sichtbar wird, Pflanzen gedeihen und Menschen an heißen Tagen Erfrischung und Abkühlung finden

Promovierende (BHT): Elisa Bieber und Robert Teichmann (Wissenschaftliche Mitarbeiter, Fachbereich III – Bauingenieur- und Geoinformationswesen)

Promovierender (TUB): Leonard Heß (Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Fachgebiet Vegetationstechnik und Pflanzenverwendung)

Thema (Titel) der Promotionsarbeit von Robert Teichmann: „Optimierung von Verdunstungsbeeten hinsichtlich der hydrologischen Funktionsweise – experimentelle Untersuchung“

Projektleitung und Betreuung Promotionsvorhaben (BHT): Prof. Dr. -Ing. Frank Schneider, Professor für Siedlungswasserwirtschaft und städtischen Tiefbau, (Fachbereich III – Bauingenieur- und Geoinformationswesen) und Prof. PD DR. Benny Selle, Professor für Hydrologie und Gewässerschutz und Betreuung Promotionsvorhaben (TUB) Prof. Dr. Heiko Sieker, Professor für Wasserwirtschaft & Hydrosystemmodellierung

Projektleitung und Betreuung Promotionsvorhaben (TUB): Prof. Dr. Norbert Kühn, Leiter Fachgebiet Vegetationstechnik & Pflanzenverwendung

Projektpartner: Land Berlin vertreten durch Tegel Projekt GmbH, Berliner Wasserbetriebe. Technische Universität Berlin (TU Berlin), Berliner Hochschule für Technik (BHT)

Finanzierung: Die Kosten für die Errichtung der Versuchsanlage werden hauptsächlich durch das Land Berlin, vertreten durch die Tegel Projekt GmbH (Bau der Anlage) und ebenfalls durch die Berliner Wasserbetriebe (Sensorik) getragen. Die Kosten für die Unterhaltung, Pflege, Überwachung, Bewässerung und wissenschaftliche Begleitung erfolgen durch die Promovierenden und Mitarbeiter der Berliner Hochschule für Technik sowie der Technischen Universität Berlin. Grundlage für die Bewässerung ist die fortlaufende Befüllung des Wassertanks, welche durch die Berliner Wasserbetriebe erfolgt. Die Personalkosten der Technischen Universität (TUB) werden von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) übernommen.

Einordnung ins FH-Personal Projekt: Die wissenschaftliche Begleitung von Roberts Projekt wird durch das FH-Personal Projekt der BHT finanziert. Dieses Bund-Länder-Programm, gefördert vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt, unterstützt die „Gewinnung und Entwicklung professoralen Personals an der BHT“. Weitere Informationen zum Programm finden Sie auf der Projektwebseite: projekt.bht-berlin.de/fh-personal/

Autor: Manuel Wagner (Projektmitarbeiter im Referat Nachwuchsförderung und wissenschaftliche Zusammenarbeit (NWZ) und für das FH-Personal Projekt der BHT „Gewinnung & Entwicklung professoralen Personals an der BHT“

Redigat: Prof. Dr. Dorothea Eisenhardt (Referatsleitung des Referats für Nachwuchsförderung und wissenschaftliche Zusammenarbeit)
Sabrina Strecker (Mitarbeiterin des Referats Forschung – Forschungskommunikation)