3.1 Einleitung

Die 28. UN-Weltklimakonferenz (COP) im Dezember 2023 zeigte auf, dass sich Staaten auf konkrete und allgemein anerkannte Maßnahmen für eine Senkung von Treibhausgasemissionen einigen können. Dadurch werden auch Städte ermutigt, sich auf Ansätze für die Bekämpfung des Klimawandels festzulegen – denn gerade diese sind einerseits Treiber des Klimawandels, andererseits auch stark betroffen von dessen Auswirkungen. Urbane Zentren sind rein durch ihre Größe und Ausdehnung, durch die Anzahl an Menschen und den Ressourcenverbrauch zentral für die Beeinflussung des Klimawandels. Städte werden in Zukunft heißer, undurchlässiger und dichter besiedelt. Es besteht Einigkeit darüber, dass der Klimawandel deutlich unter einer durchschnittlichen globalen Erwärmung von 2 °C gehalten werden muss, um zukünftige Naturkatastrophen zu vermeiden (Kabisch et al., 2017). Als eine mögliche Lösung empfiehlt der Weltklimarat (IPCC) eine klimaresistente Entwicklung, d. h. eine Kombination aus Maßnahmen zur Anpassung, eine effiziente Reduktion von Treibhausgasemissionen sowie die Erhaltung der Natur (Masson-Delmotte et al., 2021).

Eine mögliche Antwort bzw. Strategie auf dem Weg zu klimafreundlicheren und sich an das sich verändernde Klima anpassende Städte liefert das Smart City-Konzept: „Eine intelligente, nachhaltige Stadt ist eine innovative Stadt, die Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) und andere Mittel einsetzt, um die Lebensqualität (…) sowie die Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern und gleichzeitig sicherzustellen, dass sie den Bedürfnissen heutiger und künftiger Generationen im Hinblick auf wirtschaftliche, soziale, ökologische und kulturelle Aspekte gerecht wird“ (ITU, 2016). Weniger Popularität hingegen genießt das Konzept der naturbasierten Lösungen (kurz: NBS, aus dem englischen Nature-based Solutions), welches die Wichtigkeit von gesunden Ökosystemen ins Zentrum stellt, damit diese langfristig gegen die Auswirkungen des Klimawandels wirken können (Eggermont et al., 2015). Dadurch soll die Anfälligkeit von Einzelpersonen, Gemeinschaften und Gesellschaften gegenüber den Auswirkungen des Klimawandels verringert werden (Kabisch et al., 2017; Seddon et al., 2020). Inhaltlich schließt das Konzept der NBS also an das Konzept der nachhaltigen Stadtentwicklung an, so wie sie von der Smart City-Bewegung verstanden wird. Damit wäre NBS für ein ganzheitliches Verständnis von Smart Cities nützlich, die Verbindung wird in Theorie und Praxis allerdings noch wenig gemacht.

Vor diesem Hintergrund hat das vorliegende Kapitel zum Ziel, die inhaltlichen Überschneidungen der beiden Konzepte – Smart City und NBS – aus theoretischer Perspektive zu diskutieren und aufzuzeigen, inwiefern NBS ein Werkzeug für Smart Cities auf dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit und zur Anpassung und Bewältigung des Klimawandels darstellt. Dazu wird ein eigenes theoretisches Framework entwickelt und vorgestellt. Ein Fazit mit Handlungsempfehlungen für die Praxis rundet das Kapitel ab.

3.2 Konzepte für eine nachhaltige Stadtentwicklung

Städten und ihren Stakeholdern (zuvorderst den Bürger:innen, aber auch den Unternehmen, den Angehörigen der Stadtverwaltungen sowie zivilgesellschaftlichen Organisationen) stellen sich verschiedenste Herausforderungen; angefangen beim demografischen Wandel, dem Bevölkerungswachstum bis hin zu Klimathemen. Gemäß dem UN-Habitatsbericht (UN-Habitat, 2020) sind aktuell 55 % der Weltbevölkerung in urbanen Gebieten zuhause, wobei die UN bis 2050 eine Steigerung auf 68 % erwartet. In der Schweiz lebten laut dem Bundesamt für Statistik (BFS) 2020 bereits 63 % der Schweizer Bevölkerung auf städtischem Gebiet (Kohli et al., 2020). Städte sind somit eine wichtige Kraft in einem Ökosystem eines Landes, sie benötigen eine Vielzahl an Ressourcen, produzieren viel Abfall und Emissionen (BFS, 2021). Die Ressourcen sowie der Auf- und Umbau dieser Ballungsräume werden ein wichtiges Thema bleiben.

Die Anzeichen für Klimaveränderungen mit extremen Ausmaßen wie Hitzewellen, Starkniederschlägen, Dürren und tropischen Wirbelstürmen, und insbesondere auch deren Zurückführung auf den menschlichen Einfluss, haben sich verdichtet (Masson-Delmotte et al., 2021). Gerade Städte sind stark davon betroffen. Die Belastung bei Hitzewellen ist durch die große Menge an versiegelten Flächen besonders hoch, diese speichern die Sonnenstrahlung und heizen dadurch die Umgebung auf (BAFU, 2018). Dies zeigte sich beispielsweise am Beispiel des Umbaus des Eiger- oder Breitenrainplatzes in der Stadt Bern, wo durch eine konservative Bauplanung großflächig öffentliche Räume mit undurchlässigen Materialien versiegelt wurden. Dadurch entstanden Hitzeinseln, welche wie im Fall des Breitenrains nachträglich mit verschiedenen Maßnahmen wie Baumpflanzungen sowie Änderung des Bodenbelages auf aktuelle Verhältnisse angepasst werden mussten (Elia & Hämmann, 2022).

Generell gesehen können die Auswirkungen des Klimawandels und die darauffolgenden verschlechterten Umweltbedingungen zu wirtschaftlichen Schwierigkeiten, sozialer Unsicherheit sowie zu einer Beeinträchtigung der Gesundheit und des Wohlbefindens der Bevölkerung führen (BFS, 2021; Kabisch et al., 2017). Um dem entgegenzuwirken, sollte die Konzentration bei städtischen Entwicklungskonzepten auf lebenswerten, ressourcenschonenden und ökologisch nachhaltigen Lebensräumen (Musiolik et al., 2019) liegen. Der damit einhergehende Umbau von Räumen und Infrastrukturen erfordert neue Arten von Kooperationen, andere Ressourcen wie auch neue Ansätze bei der Stadtentwicklung. Durch die erwähnten Klimaveränderungen und die Bedürfnisse der städtischen Stakeholder gewinnt eine ökologisch und sozial nachhaltige Stadtplanung an Relevanz.

3.2.1 Smart City

Eine Smart City wird definiert als eine innovative Stadt, welche einerseits mithilfe von Informations- und Kommunikationstechnologien und anderen Mitteln die Lebensqualität, die Effizienz von städtischen Dienstleistungen sowie die Wettbewerbsfähigkeit verbessert und andererseits sicherstellt, dass Städte für heutige wie zukünftige Generationen nachhaltig in den Dimensionen Wirtschaft, Soziales, Ökologie, Kultur agieren (ITU, 2016). Durch ein Smart City-Konzept sind Städte in der Lage, mithilfe eines ganzheitlichen Entwicklungsansatzes, vernetzt mit verschiedensten städtischen Stakeholdern und durch digitale Technologien unterstützt (Musiolik et al., 2019), verschiedenste Entwicklungen zu lenken und so einer Stadt eine nachhaltige Zukunftsperspektive zu ermöglichen. Das Konzept Smart City zielt darauf ab, Städte nachhaltiger, ressourceneffizienter und ökologischer zu gestalten, womit unter anderem eine Erhöhung der Lebensqualität für die Bevölkerung erreicht werden soll. Damit weist das Smart City-Konzept Verknüpfungen zu den UN Sustainable Development Goals auf, denen sich auch die Schweiz mit der Agenda 2030 verpflichtet hat. SDG 11 im Besonderen widmet sich der Entwicklung von urbanen Zentren und will erreichen, dass Städte sicher, inklusiv, widerstandsfähig und nachhaltig gestaltet werden (EDA, 2020).

Wichtige Elemente für eine Smart City sind laut der Umfrage von Zwahlen et al. (2016) eine hohe Lebensqualität, ein möglichst geringer Ressourcen- und Energieverbrauch und eine Vernetzung smarter Bereiche mit ICT. Für eine funktionierende Smart City haben Pelton & Singh, (2018) sieben wichtige Ansätze definiert:

  1. 1.

    die Erfüllung der Bedürfnisse ihrer Bürger:innen;

  2. 2.

    eine nachhaltige (Kreislauf-)Wirtschaft;

  3. 3.

    Förderung von Arbeitsplätzen und Wettbewerbsfähigkeit;

  4. 4.

    eine intelligente Planung und Unterstützung/Einbezug der Bürger:innen;

  5. 5.

    Infrastruktur und Ressourcen für städtische Stakeholder;

  6. 6.

    Einsatz von Technologie und KI;

  7. 7.

    Sicherheit.

In der Schweiz wird für die Umschreibung der Einsatzbereiche von Smart City-Projekten oft das Smart City Wheel (vgl. Abb. 3.1) verwendet, welches sich aus den sechs Dimensionen „Smart Government“, „Smart Living“, „Smart People“, „Smart Mobility“, „Smart Economy“ und „Smart Energy und Environment“ zusammensetzt. Jede dieser Dimensionen ist anschließend in Unterthemen gegliedert, welche das Einsatzgebiet weiter konkretisieren.

Abb. 3.1
figure 1

Smart City Wheel. (EnergieSchweiz, 2018; adaptiert nach Boyd Cohen, 2012)

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Das Smart City Wheel detailliert die sechs Dimensionen und die dazugehörigen Handlungsfelder (Tab. 3.1).

Tab. 3.1 #M Dimensionen Smart City Wheel
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Während europäische Städte wie Wien, Amsterdam, Barcelona oder Madrid seit Jahren große Fortschritte im Bereich Smart City machen, ist die Maturität von Smart City-Projekten und der Smart City-Kultur in der Schweiz allgemein noch vergleichsweise tief. Gemäß dem Smart City Survey 2020 beschäftigen sich zwar rund 50 % von 84 Städten aktiv mit dem Thema Smart City, nur rund 20 % haben allerdings auch ein Budget für konkrete Projekte. Wie Müller et al. (2020) herausgefunden haben, befand sich der Großteil der Städte zum Zeitpunkt der Umfrage zudem entweder gänzlich außerhalb der Entwicklungsphasen (42,9 %) oder in der Pilotprojektphase (40,5 %). Nur wenige Städte befanden sich schon in der Institutionalisierungsphase (13,1 %) oder gar der Etablierungsphase (3,6 %) (Müller et al., 2020). Die organisationale Ausgestaltung innerhalb der Verwaltungen ist somit auf einem tiefen Stand, der Trend ist jedoch positiv (ZHAW, 2020). Als Gegenkräfte spielen Barrieren wie fehlende politische Rahmenbedingungen, mangelnde Akzeptanz oder nicht ersichtlicher Mehrwert des Konzeptes für eine Stadt (Zwahlen et al., 2016) eine Rolle bei der zaghaften Umsetzung der Smart City-Initiativen. Grundsätzlich bietet das Konzept der Smart City Lösungen und Ansätze, die Städte auf intelligente Weise nachhaltig machen können – wenn sie von einem langfristigen, auf Nachhaltigkeit ausgerichteten Planungsansatz (Bibri & Krogstie, 2017) angetrieben werden. Damit eine Stadt eine möglichst hohe Resilienz gegenüber Bedrohungen und Gefahren erreichen kann, bietet sich die Zuhilfenahme von Konzepten wie die naturbasierten Lösungen an, auf welche im nächsten Abschnitt näher eingegangen wird.

3.2.2 Naturbasierte Lösungen (NBS)

Emmanuelle Cohen-Shacham und ihre Kollegen (2016) von der International Union for Conservation of Nature (IUCN) beschreiben das Konzept der NBS wie folgt: „NBS werden definiert als Maßnahmen zum Schutz, zur nachhaltigen Bewirtschaftung und zur Wiederherstellung natürlicher oder veränderter Ökosysteme, mit denen gesellschaftliche Herausforderungen (z. B. Klimawandel, Nahrungsmittel- und Wassersicherheit oder Naturkatastrophen) wirksam und anpassungsfähig angegangen werden können und die gleichzeitig das menschliche Wohlbefinden und die biologische Vielfalt fördern.“ Die Anpassung an den Klimawandel wird somit definiert als die Anpassung natürlicher oder menschlicher Systeme, wie z. B. urbaner Gebiete, als Reaktion auf tatsächliche oder erwartete klimatische Auswirkungen (Kabisch et al., 2017). Diese Definition wird durch die Europäische Kommission ergänzt, in der sie die Stärkung der Widerstandsfähigkeit von Gesellschaften betont sowie aufzeigt, dass die Interventionen lokal angepasst sein müssen (Dumitru & Wendling, 2021).

Somit lässt sich festhalten, dass NBS nicht nur im Bereich der Biodiversität anwendbar sind, sondern auf einer größeren Skala im Hinblick auf die Bereitstellung und Bewirtschaftung von Ökosystemleistungen eingesetzt werden können. Zu den Ökosystemleistungen gehören beispielsweise das Bestäuben von Obstblüten durch Insekten oder die Zurverfügungstellung einer Umwelt als Natur- und Erholungsraum (BFS, 2021). NBS werden als ein übergreifendes Konzept verstanden, welches eine Reihe von verschiedenen Ökosystem-basierten Ansätzen (Kabisch et al., 2017) umfassen kann. Dazu werden u. a. ökologische Wiederherstellung, ökosystembasierte Katastrophen-Risikominderung, grüne und blaue Infrastruktur, gebietsbezogener Naturschutz sowie ökosystembasiertes Management gezählt (Cohen-Shacham et al., 2016). Auch wenn diese Konzepte einander ergänzen können, unterscheiden sie sich doch auch in Bezug auf die Ansätze, verfolgten Ziele und Perspektiven (Nesshöver et al., 2017). Im städtischen Kontext werden (urbane) NBS als ein umfassendes übergreifendes Konzept betrachtet, welches etablierte städtische ökosystembasierte Ansätze wie grün-blaue Infrastruktur, ökologisches Engineering oder Naturkapital betrachtet (Frantzeskaki, 2019), die alle das Potenzial der Nutzung von natürlichen Elementen in städtischen Gebieten hervorheben, insbesondere mit dem Ziel, den Klimawandel abzuschwächen und sich an ihn anzupassen (Kabisch et al., 2017) und andere gesellschaftliche Herausforderungen zu bewältigen, anstatt nur technische Lösungen zu nutzen (Raymond et al., 2017). Übereinstimmend in den Konzepten wird die Natur unterstützend eingesetzt. Dazu fördern die erwähnten Konzepte einen integrierten Ansatz, d. h., die Ökosysteme werden als Gesamtsumme betrachtet, inklusive der menschlichen Aktivitäten und deren Auswirkungen (Cohen-Shacham et al., 2016).

NBS werden in der Literatur als ein mögliches Schlüsselelement für die Anpassungen an den Klimawandel (Frantzeskaki, 2019; Kabisch et al., 2017) sowie für die Erreichung der UN Global Goals, der Ziele für eine nachhaltige Entwicklung (Faivre et al., 2017; Somarakis et al., 2019; Seddon et al., 2020) hervorgehoben. Sie bieten vielfältige Vorteile und haben sich laut Somarakis et al. (2019) als entscheidend erwiesen für die Regeneration und Verbesserung des Wohlbefindens in städtischen Gebieten, die Stärkung der Resilienz einer Gesellschaft und die Wiederherstellung von Ökosystemen. NBS bieten eine Vielzahl an Ansätzen, welche mit dem Ziel der nachhaltigen Landnutzung zum Klimaschutz beitragen (sog. Climate Mitigation) und welche sich an die Auswirkungen des Klimawandels anpassen (sog. Climate Adaption) (Cortinovis et al., 2022). NBS gilt als ein solides Instrument zur Erreichung von Umwelt- und Entwicklungszielen im Bereich Artenvielfalt und Biodiversität. Schlussendlich ist das Ziel die Erreichung von Negativ-Emissionen, d. h. CO2 wieder zu entziehen bzw. zu binden.

Eine NBS-Maßnahme muss gemäß Somarakis et al. (2019) verschiedene Merkmale erfüllen:

  1. 1.

    von der Natur inspiriert und angetrieben werden;

  2. 2.

    gesellschaftliche Herausforderungen angehen;

  3. 3.

    Nutzen auf mehreren Ebenen stiften sowie

  4. 4.

    eine hohe Wirksamkeit und wirtschaftliche Effizienz aufweisen.

Nadja Kabisch und ihre Kollegen (2017) formulieren es ähnlich: Damit eine Maßnahme als NBS gilt, muss erstens eine Kosteneffizienz sowie zweitens eine gleichzeitige Erfüllung von ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen Vorteilen gegeben sein, und die Maßnahme muss drittens einen Beitrag zur Stärkung der Resilienz einer Gemeinschaft oder einer Stadt leisten. Ein weiteres essenzielles Merkmal ist die Anpassung der Maßnahmen oder des Projektes auf lokale Begebenheiten (Kabisch et al., 2017). Dabei stiftet eine einzelne Maßnahme Nutzen auf mehreren Ebenen (Sowińska-Świerkosz & García, 2022): Zum Beispiel kann eine Maßnahme zu einer Verminderung von Treibhausgasemissionen wie auch zu einer verbesserten Anpassungsfähigkeit der betroffenen Ökosysteme (Naumann et al., 2015) führen. Der Einsatz von NBS-Maßnahmen erfolgt idealerweise komplementär mit anderen Maßnahmen (Seddon et al., 2020).

In der Schweiz ist der Begriff der NBS (noch) nicht gebräuchlich. Die Konzentration liegt eher auf den einzelnen Ansätzen von NBS, wie beispielsweise grüner Infrastruktur. Dabei tragen Städte eine hohe Verantwortung für einen lebenswerten Raum für die Bevölkerung wie auch für intakte Ökosysteme. Eine Schwierigkeit dabei kann die Begrenzung von verfügbaren Flächen gerade in dicht bebauten Stadtgebieten sein. Der Erhalt von bestehenden Ökosystemen und die Förderung von grünen und blauen Flächen („natürliche und naturnahe Gebiete mit unterschiedlichen Umweltmerkmalen, die so gestaltet und bewirtschaftet werden, dass sie ein breites Spektrum an Ökosystemleistungen erbringen“, vgl. European Commission, 2013) steht oft auch in Konkurrenz mit anderen Zielen der Stadtentwicklung. Daher erscheint es sinnvoll, die Überschneidungen der Konzepte Smart City und NBS zu analysieren.

3.2.3 Verbindung der Konzepte Smart City und NBS

In den vorhergehenden Abschnitten wurden die Konzepte Smart City und NBS diskutiert. Es wird ersichtlich, dass die beiden Konzepte starke Überschneidungen aufweisen beziehungsweise sich gegenseitig ergänzen können. Urbane NBS werden hauptsächlich in den Bereichen grüner und blauer Infrastruktur eingesetzt (Kabisch et al., 2017; Frantzeskaki, 2019; IUCN, 2020). Mit einer Entsiegelung von Bodenbelägen, Regenrückhalte- und Speichermaßnahmen können große Mengen an Regenwasser geleitet werden. Durch die Aufnahme und Speicherung der Wassermassen durch verfügbare Grünflächen kann die Kanalisation entlastet werden (Derkzen et al., 2017). Bäume und andere grüne Infrastruktur spenden Schatten und führen zu tieferen Temperaturen in der Umgebung (Dumitru & Wendling, 2021). NBS-Infrastrukturen wie Fassadenbepflanzung, grüne Korridore, durchlässige Bodenbeläge können die Auswirkungen des Klimawandels wie zum Beispiel Hitzestress, Überschwemmungen, Trockenperioden abmildern und nachhaltig eine graue Infrastruktur wie Straßenzüge in Städten kosteneffizient ergänzen (Dinshaw & Elias-Trostmann, 2016; Seddon et al., 2020). Blaue wie auch grüne Infrastrukturen tragen zu wichtigen innerstädtischen Naherholungsgebieten sowie Treffpunkten der Quartier- und Stadtbevölkerung bei. Zusätzlich bieten sie Lern- und Erfahrungsräume für Kinder (Somarakis et al., 2019). Durch eine Neugestaltung der städtischen Umgebung können die NBS benachteiligte Quartiere aufwerten (Bush & Doyon, 2019), dadurch auch die geistige und körperliche Gesundheit (Vujcic et al., 2017) und die Lebensqualität der Bevölkerung verbessern und einen besseren sozialen Zusammenhalt fördern. Es können neue Arbeitsplätze entstehen, bei der Entwicklung und Erhaltung von Infrastruktur-, Umwelt- und Gemeinschaftsgütern (Dumitru & Wendling, 2021).

Die wichtigsten Herausforderungen für NBS in urbanen Systemen sind die Erneuerung der Städte, Bewirtschaftung von Grünflächen, die öffentliche Gesundheit und das Wohlbefinden sowie die Wasserverwaltung (Somarakis et al., 2019). Um diese Herausforderungen zu detaillieren, kann in Bezug auf die Erneuerung der Städte festgestellt werden, dass räumliche Konflikte aufgrund des verdichteten Bauens sowie der fragmentierten Umgebungen in Bezug auf Biodiversität eine nicht zu unterschätzende Wirkung haben (Kabisch et al., 2022). Weiter können strukturelle Bedingungen die Einführung von städtischen NBS behindern. Dazu gehören u. a. ein geringes Engagement des Privatsektors, ein stärker werdender Wettbewerb um die Nutzung von städtischen Räumen, und unzureichende öffentliche Ressourcen und fehlende Motivation der Bürger in Bezug auf Partizipation (Dorst et al., 2022). Um das Konzept NBS effizient und effektiv einzusetzen, wird es notwendig sein, NBS nicht mehr auf Projektbasis, sondern flächendeckend (Cortinovis et al., 2022) einzuführen.

Für die Festlegung von geeigneten Maßnahmen zur Bewältigung der erwähnten Herausforderungen ist die Einbeziehung von städtischen Stakeholdern zentral (Cohen-Shacham et al., 2016; Ferreira et al., 2020). Der Einbezug dieser städtischen Partner ist ein Schlüssel zur Entwicklung von umsetzbaren politischen Programmen (Cook et al., 2021) – auch im Bereich der Smart City und NBS. Der direkte Einbezug der städtischen Stakeholder fördert bis zu einem gewissen Maß auch deren Mitbestimmung und kann das Verständnis für komplexe Themen wie NBS verbessern. Vera Ferreira und ihre Kollegen (2020) betonen, dass eine gewisse Umweltbildung wichtig ist für Partizipationsprozesse und schlussendlich für die Gewährleistung des Erfolges von NBS. Dabei gilt es zu beachten, dass unterschiedliche Stakeholder mit unterschiedlichen Werten und einer unterschiedlichen Wahrnehmung (Giordano et al., 2020) die möglichen Vorteile von NBS unterschiedlich wahrnehmen. Die Auswahl der Beteiligten nimmt eine große Bedeutung für den Erfolg (Ferreira et al., 2020; Giordano et al., 2020) von Partizipationsprozessen ein. Es besteht die Befürchtung, dass Partizipationsprozesse beispielsweise in der Stadtentwicklung aufgrund fehlenden Konsenses und unterschiedlicher Interessen verlangsamt stattfinden (Raymond et al., 2017). Laut Ferreira et al. (2020) ist das typischste Problem die unzureichende Mobilisierung, welche darauf basiert, dass die städtischen Stakeholder die Verwaltung von ökologischen Lösungen als Aufgabe der Verwaltung betrachten. Dabei hängt der Erfolg von Smart City-/NBS-Projekten von städtischen Stakeholdern ab, wenn es um die Mitgestaltung, die gemeinsame Umsetzung und die langfristige nachhaltige Nutzung, Überwachung und Verwaltung (Anderson et al., 2022) von Maßnahmen geht.

Zusammen mit Innovation ist Technologie ein wichtiger Faktor für eine nachhaltige Urbanisierung (Petit, 2022). Petit führt aus, dass NBS-Maßnahmen, welche durch (Smart City)-Technologien ergänzt werden, zu einer städtischen Resilienz beitragen. Technologie kann zur Verbesserung des städtischen Umweltmanagements und für naturbasierte Smart City-Projekte eingesetzt werden. Vernetzte Sensoren und Fernerkundungsinstrumente können Daten in Echtzeit (Galle et al., 2019) für die Überwachung, Forschung und Erhaltung der NBS liefern. Gewonnene Informationen und Daten über die Nutzung von Cloud-Speichern können als Grundlage für Planungsentscheidungen (Galle et al., 2019) dienen. Die Entscheidungsfindung wird dadurch effizienter und fundierter möglich. White et al. (2021) vertreten im Gegensatz zu Petit (2022) die Meinung, dass es einen Unterschied gibt, wann NBS und wann technologische Lösungen eingesetzt werden sollen. Wenn niedrige Betriebskosten und eine nachhaltige Lösung bevorzugt werden, sind NBS das passende Mittel. Falls aber eine Maximierung des Nutzens pro Flächeneinheit erforderlich ist, um ein Problem zu lösen, sind eher technologische Lösungen erforderlich (White et al., 2021). Neue Technologien und fortschrittliche Methoden werden erhebliche Veränderungen bringen für die Planung von NBS- und Smart City-Maßnahmen, deren Ausmaß ist aber momentan noch nicht vollständig absehbar. Der Einsatz von Technologie verstärkt die Vorteile von NBS, insbesondere über eine Selbstorganisation, -regulierung und Automatisierung.

Es besteht das Potenzial, naturbasierte Lösungen durch die Integration in Stadtplanungsansätzen durchgängig zu berücksichtigen (Bush & Doyon, 2019). Smart City-Konzepte zielen darauf ab, Städte nachhaltiger, ressourceneffizienter und ökologischer zu gestalten. NBS können dazu als Hilfsmittel dienen, da sie übergreifend für mehrere städtische Herausforderungen einsetzbar sind. Dies zeigt auch das SDG 11 (siehe 3.2.1) – das Ziel unterstützt die Idee, dass Städte ein Schlüsselakteur bei Klimaschutzmaßnahmen (DeLosRíos-White et al., 2020) sind. Dabei hat SDG 11 mehrere Berührungspunkte mit NBS, wie z. B. die Temperatursenkung, die Bindung von CO2 und städtische Nahrungsmittelproduktion (DeLosRíos-White et al., 2020; Somarakis et al., 2019). Laut dem Bundesrat ist die Schweiz zu wenig fortgeschritten in der Umsetzung der SDG (EDA, 2022). Hier kann NBS als ein integraler Lösungsansatz die Städte unterstützen, ihre Ziele in Bezug auf die SDGs zu erreichen.

Im folgenden Unterkapitel werden die Verbindungen zwischen den beiden Konzepten in einem eigenen theoretischen Framework dargestellt. Das Framework soll eine Hilfestellung für die Praxis bieten, NBS im Smart City-Kontext einzubeziehen.

3.3 Framework

Die vorangegangenen Abschnitte haben gezeigt, wie die Konzepte Smart City und NBS über Übereinstimmungen und enge Verbindungen verfügen. Beide verfolgen das Ziel einer nachhaltigen Resilienz von urbanen Gebieten. Das Framework soll in der Praxis helfen, NBS in einem Smart City-Kontext einzubeziehen. Das Framework (Abb. 3.2) basiert auf dem Konzept der NBS von Ferreira et al. (2020), wo die NBS in den Zusammenhang zwischen dem sozialen System einer Stadt und dem dazugehörigen Ökosystem gestellt werden. Die Smart City-Dimensionen im Framework werden größenmäßig nach Relevanz für die Verbindung mit NBS-Themen dargestellt.

Abb. 3.2
figure 2

Framework Smart City in Verbindung mit NBS. (Quelle: In Anlehnung an Ferreira et al. (2020))

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NBS bewegen sich in verschiedenen Dimensionen der Smart City. Dazu gehört unter anderem die Dimension Smart Energy and Environment, welche eine ressourcen- und umweltschonende Entwicklung der städtischen Umgebung verfolgt. Der Kern dieser Dimension ist der Einsatz von Technologie zur Steigerung der Nachhaltigkeit und zur besseren Bewirtschaftung der natürlichen Ressourcen (Müller et al., 2020). Hier kann NBS als Alternative zu herkömmlichen Konzepten und Methoden eingesetzt werden, beispielsweise in der Abmilderung von Naturereignissen oder dem Einsatz von ökologischen Baumaterialien (Somarakis et al., 2019). NBS werden effizienter und wertvoller durch den Einsatz von Smart City-Technologien (SCT). Die Formel NBS + SCT führt zu einer höheren Effektivität der Maßnahmen, zu einer besseren Einbindung von Stakeholdern und ermöglicht die Schaffung von Synergien mit anderen Infrastrukturen (Petit, 2022). Hier findet sich eine Verbindung zu der Dimension Smart People, wo die Nutzung und Förderung von Ressourcen der Bürger:innen insbesondere durch eine aktive Partizipation gefördert wird. Es besteht das Potenzial in Partizipationsprozessen, mithilfe von Daten und smarten Technologien die Beteiligung und das Engagement von städtischen Stakeholdern zu ermöglichen, dabei die Menschen mit Naturthemen zu verbinden und die Eigenverantwortung der Bevölkerung in Themen wie der Biodiversität zu fördern. Der Einsatz von NBS kann sich positiv auf Aktivitäten in der Dimension Smart Economy auswirken. Laut dem BFS hat sich die klimabezogene Beschäftigung in den vergangenen 20 Jahren verfünffacht und gleichzeitig die Bruttowertschöpfung der klimabezogenen Aktivitäten mehr als verdreifacht: von 4,1 auf 13,8 Mrd. Franken (Girardin et al., 2022). Durch die Vielfalt von möglichen NBS-Maßnahmen und innovativen Projekten könnte sich der Einbezug dieses Konzeptes auch wirtschaftlich auszahlen. In der Dimension Smart Living kann durch den Einsatz von NBS im Bereich von grünen und blauen Infrastrukturen die Zufriedenheit der städtischen Stakeholder gefördert, wie auch die Gesundheit und Lebenserwartung der Bevölkerung positiv beeinflusst werden (Somarakis et al., 2019). Die verschiedenen Verbindungen innerhalb und zwischen den Systemen zeigen, dass NBS gesellschaftliche Herausforderungen mithilfe von Ökosystemmaßnahmen lösen können. Weiter wird auch aufgezeigt, dass NBS in die Stadtplanung integriert werden sollten. Dies kann die Wahl des Standorts von Infrastrukturprojekten, die Ermittlung alternativer Lösungen sowie die Messung der Auswirkungen beeinflussen.

Das oben beschriebene Framework (vgl. Abb. 3.2) basiert auf der Verbindung von NBS und dem Konzept der Smart Cities, welches durch die Dimensionen des Smart City Wheels (Musiolik et al., 2019) illustriert wird. Die folgende Tabelle (vgl. Tab. 3.2) beschreibt die Überschneidungen zwischen NBS und Smart Cities und zeigt auf, welche NBS-Maßnahmen zur Erreichung von Smart City-Indikatoren beitragen könnten.

Tab. 3.2 Auswahl von Smart City-Indikatoren und NBS-Maßnahmen
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3.4 Fazit und Handlungsempfehlungen

Urbane Zentren sind allein durch ihre Größe und Ausdehnung, durch die Anzahl an Bürger:innen und den Ressourcenverbrauch zentrale Treiber des Klimawandels. Eine klimaresistente und nachhaltige Entwicklung von Städten kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden; unter anderem mithilfe von Konzepten wie Smart City und NBS. Im vorliegenden Kapitel wurden die beiden Konzepte auf inhaltliche Überschneidungen aus theoretischer Perspektive untersucht. Für die Darstellung der Theorie, dass NBS ein geeignetes Werkzeug für Smart Cities auf dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit und zur Anpassung und Bewältigung der Auswirkungen des Klimawandels darstellt, wurde in Abschn. 3.3 ein eigenes theoretisches Framework entwickelt und vorgestellt.

Auf der Basis der Erkenntnisse der Literaturrecherche werden folgende Empfehlungen für die Praxis abgeleitet:

  1. 1.

    Stadtplanung: Ziele von urbanen NBS sind die Förderung einer nachhaltigen Stadtentwicklung, die Wiederherstellung von Ökosystemen, die Entwicklung von Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel sowie die Verbesserung der Resilienz einer Stadt und ihrer Bevölkerung. Diese Ziele spiegeln sich in jeder Stadtplanung wider. Gleichzeitig können sich gesellschaftliche und politische Strömungen auch als Treiber für die Einbeziehung des NBS-Konzepts in der Stadtentwicklung zeigen. Smart Cities legen Wert auf eine nachhaltige Entwicklung – deswegen sollte der Einbezug von NBS zentral sein bei politischen Entscheidungen. Dabei könnte ein übergreifendes Konzept zum Einsatz von NBS hilfreich sein, oder aber eine Integration des NBS-Konzeptes in ein bestehendes Smart City-Programm. Der Einsatz von NBS sollte grundsätzlich aber nicht nur in einzelnen Projekten, sondern flächendeckend stattfinden, um die positiven Effekte zu verstärken.

  2. 2.

    Partizipation der Bürger:innen. Der Erfolg von NBS-Maßnahmen ist auch von städtischen Stakeholdern abhängig, wenn es um die Mitgestaltung, die gemeinsame Umsetzung und die langfristige nachhaltige Nutzung, das Monitoring von Maßnahmen und die Verwaltung davon geht (Anderson et al., 2022). Gemäß der Literatur nimmt die biologische Vielfalt proportional zum Grad der Beteiligung der Bevölkerung zu, womit Stakeholder-Engagement essenziell für den Erfolg von NBS ist (Ferreira et al., 2020). Vorteilhaft in Partizipationsprozessen ist der Einsatz von traditionellen wie auch innovativen Werkzeugen. Digitale Partizipationswerkzeuge können Wissenstransfers erleichtern, operative Kosten verringern und den Zeitaufwand verringern (Arlati et al., 2021). Wichtig ist auch die Wahrnehmung des Zusatznutzens von NBS. Diese können von städtischen Stakeholdern differenziert wahrgenommen werden, denn unterschiedliche Stakeholder mit unterschiedlichen Werten und Wahrnehmungen (Giordano et al., 2020) nehmen die möglichen Vorteile von NBS unterschiedlich wahr. Die Auswahl sowie ein wohlüberlegter Einbezug von städtischen Stakeholdern kann deshalb den Erfolg oder das Scheitern von NBS-Projekten entscheidend beeinflussen.

  3. 3.

    Einsatz von Technologie. NBS-Maßnahmen, welche durch Technologien ergänzt werden, fördern die städtische Resilienz. Die Smart City-Technologien, welche zur Überwachung von NBS eingesetzt werden, tragen gleichzeitig zur Verwaltung der NBS sowie der städtischen Infrastruktur bei (Petit, 2022). Die Kombination von IKT, konventionellen Überwachungstechnologien sowie Anwendungen des IoT ermöglicht in Zukunft eine Umweltüberwachung und Visualisierung in Echtzeit (Bakker & Ritts, 2018). Der Einsatz von Technologie verstärkt die Vorteile von NBS, insbesondere in Bezug auf Selbstorganisation, -regulierung und Automatisierung. Für eine Stadt wäre von Vorteil, einen Fokus auf die Auswahl der geeigneten Technologien für die Förderung und Umsetzung von NBS zu legen.

  4. 4.

    Wirtschaftlichen Nutzen betonen. Wie Girardin et al. (2022) festgestellt haben, hat sich im Zeitraum von rund 20 Jahren die klimabezogene Beschäftigung fast verfünffacht und die Bruttowertschöpfung mehr als verdreifacht – und dies vor allem durch Aktivitäten in Bezug auf Energiesparmaßnahmen im Gebäudebau und der Erzeugung erneuerbarer Energien. Durch eine erhöhte Nachfrage nach Komponenten für NBS-Maßnahmen besteht in diesem Wirtschaftszweig ein Wachstumspotenzial. Im Prozess hin zu einer NBS-Maßnahme oder einem flächendeckenden NBS-Konzept sollte dieser mögliche wirtschaftliche Nutzen betont werden.

  5. 5.

    Finanzierung von NBS. Nicht nur die Finanzierung ist ein Faktor für den Erfolg von NBS, auch eine Bewertung der Kosteneffektivität sowie eine Kosten-Nutzen-Analyse sind relevant für Entscheidungsträger:innen und städtische Stakeholder. Diese sollten so früh wie möglich in den Prozess einbezogen werden. Der Faktor Finanzierung kann auch durch die Entwicklung von unbürokratischen Finanzierungsmechanismen gefördert werden. Ein Beispiel ist ein Ko-Finanzierungsansatz („blended finance“), wo eine Kombination von staatlichen und nicht-staatlichen Geldern verwendet wird. Amsterdam war mit diesem Ansatz erfolgreich: Es wurden insgesamt mehr als 55 Mio. € in NBS-Projekte investiert. Für die Finanzierung von NBS spricht, dass NBS mit der Zeit selbsttragend sein sollen, was zu niedrigeren Betriebskosten führt (White et al., 2021).

Zusammenfassend deuten die erarbeiteten Ergebnisse darauf hin, dass NBS Schweizer Smart Cities einen Baukasten an verschiedenen Maßnahmen zur Stärkung der Resilienz der Stadt und ihren Stakeholdern bieten. Sie stellen auch eine gute Alternative zu teilweise stark technologie-basierten und vom Silicon Valley geprägten Smart City-Ansätzen dar. NBS werden aktuell und in Zukunft notwendig sein für einen Wandel in der Klimapolitik, und durch eine Skalierung von NBS-Projekten kann ein transformativer Wandel erreicht werden. Wie der Bundesrat festgestellt hat, ist die Schweiz in Bezug auf die Umsetzung der Nachhaltigkeitsziele ungenügend und der Handlungsbedarf ist groß (EDA, 2022). Das Konzept NBS ist in der Schweiz heutzutage allerdings nicht weit verbreitet, das Thema kommt nur vereinzelt in Pilotprojekten vor. Dafür überwiegen Teilkonzepte wie Biodiversität und grüne Infrastruktur. Gerade in den Bereichen Klima, Biodiversität und dem sozialen Zusammenhalt könnte ein ausgebautes Verständnis von NBS-Alternativen zu den bisher gegangenen Wegen aufzeigen.

In der weiterführenden Forschung wäre es sinnvoll, die Kombination von NBS und Smart City-Technologien aus der Perspektive der Schweizer Städte zu vertiefen. Im Hinblick auf die Integration von NBS in Smart Cities könnte es zielführend sein, ein Smart City-Konzept durch ein Kapitel mit NBS zu ergänzen oder einen Einführungsleitfaden für kleinere bis mittelgroße Städte zu entwerfen. Interessant wäre auch zu untersuchen, was notwendig wäre, damit das Konzept NBS in der Schweiz als wirksame Strategie zur Bewältigung von städtischen Herausforderungen angesehen wird.