Fußball-Weltmeisterschaft in Katar: Ist die Installation von Klimaanlagen im Freien eine Möglichkeit, reich und eigensinnig zu sein? So einfach ist das nicht!

Die alle vier Jahre stattfindende Fußballweltmeisterschaft findet im nahöstlichen Katar statt.

Anders als in der Vergangenheit ist das Wort „heiß“ diesmal nicht nur eine Beschreibung des intensiven Wettbewerbs selbst, sondern auch eine objektive Beschreibung des heißen Klimas, in dem der Wettbewerb stattfindet.

Katar hat ein tropisches Wüstenklima mit nur zwei Jahreszeiten: Sommer und Winter.

Die Sommertemperaturen können hier bis zu 43 °C erreichen, was für die Austragung von Fußballspielen völlig ungeeignet ist. Daher wurde die 22. Weltmeisterschaft erstmals in den Winter verlegt.

Aber selbst im Winter, also jetzt, liegt die Höchsttemperatur hier täglich über 30 °C.

Bildquelle: Internet

Um eine angenehme Temperatur im Stadion aufrechtzuerhalten und zu verhindern, dass Sportler und Zuschauer in dieser „heißen“ Umgebung einen Hitzschlag erleiden, haben die Organisatoren eine „mutige“ Kühlmethode gewählt – die „Klimaanlage“.

Auf den ersten Blick mag dies wie eine enorme Stromverschwendung und nicht umweltfreundlich erscheinen, aber ziehen Sie keine voreiligen Schlüsse. Wissen Sie, um Energie zu sparen und die Klimaanlage komfortabel zu genießen, haben die Menschen dort hart gearbeitet.

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Betrachten Sie die Kühlung vom Aussehen

Um die Fußballweltmeisterschaft 2022 auszurichten, hat Katar im ganzen Land insgesamt acht große Stadien mobilisiert, von denen sieben neu gebaut und eines renoviert wurde.

Mit Ausnahme eines Stadions in Meeresnähe, das eine natürliche Belüftung nutzen kann und keine Kühlung benötigt, sind die übrigen Stadien mit Klimaanlagen ausgestattet.

Die Schlüsselfigur dieser Klimaanlagen ist ein Professor am College of Engineering der Universität Katar: Dr. Saud Abdulaziz Abdul Ghani, Spitzname „Dr. Cool“ [1].

Das ist „Dr. Cold“ Saud Abdul Ghani. Bildquelle: Referenz [1]

Will man ein Freiluftstadion kühlen, muss man die Sonneneinstrahlung so weit wie möglich reduzieren und die kalte Luft im Stadion halten. Dies muss bereits bei der Gestaltung der Stadionform ansetzen.

Einerseits simulierte das Team von Dr. Leng mithilfe von Computersoftware die thermische Umgebung in Gebäuden unterschiedlicher Formen.

Andererseits wurde mithilfe der 3D-Drucktechnologie ein Modell des Stadions erstellt und für aerodynamische Tests in einen Windkanal gestellt, um Größe, Höhe und Form des Stadions anzupassen.

Das Endergebnis ist, dass jedes der Stadien für die Weltmeisterschaft die Form einer „Klimablase“ hat und die oberen Öffnungen nicht zu weit, sondern leicht verengt gestaltet sind.

Während das Eindringen warmer Luft verringert wird, verringert sich auch das Entweichen kalter Luft im Inneren und es wirft so viel Schatten wie möglich auf die Standfläche, um die sengende Sonne abzuhalten.

Einige Veranstaltungsorte sind zudem mit verschiebbaren Dächern ausgestattet, die den Lichteinfall je nach Wetterlage regulieren können und bei schlechtem Wetter direkt geschlossen werden können[2].

Mit Ausnahme des mobilen 974-Stadions sind alle anderen Stadien der Fußball-Weltmeisterschaft in Katar mit „leistungsstarken“ Kühlsystemen ausgestattet. Bildquelle: StadiumDB.com, übersetzt von Science Popularization China

Darüber hinaus bestehen die Dächer der Veranstaltungsorte meist aus hellen Materialien, um die Reflexion der Sonnenstrahlung zu maximieren und eine übermäßige Wärmeaufnahme zu vermeiden.

Sie wissen vielleicht, dass dunkle Kleidung mehr Wärme absorbiert als helle Kleidung.

Sogar das Al-Bayt-Stadion, das ursprünglich von den traditionellen schwarzen Zelten der Nomaden inspiriert war, änderte schließlich sein schwarzes Dach zu einem weißen.

Unterschätzen Sie diese Maßnahme nicht, diese einfache Änderung kann die Innentemperatur des Stadions um 5 °C senken! [1]

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Intern „lokale Kühlung“ verwenden

Um die Ziele Komfort und Energieeinsparung zu erreichen, besteht der nächste Schritt darin, den Bereich, in dem Kühlung erforderlich ist, weiter einzugrenzen. Schließlich muss nicht das gesamte Stadion gekühlt werden. Lediglich der Bereich, in dem sich die Zuschauerplätze und Sportler befinden (ca. zwei Meter über dem Boden), muss gekühlt werden.

„Dr. Leng“ nennt es gezielte oder punktuelle Kühlung – „zielgerichtete Kühlung“ oder „lokale Kühlung“.

Die gereinigte und gekühlte Luft wird dann durch Gitter unter den Sitzen auf den Tribünen und große Düsen im gesamten Stadion an die Menschen abgegeben.

Das trübe Abgas wird abgesaugt und durch das Luftzirkulationssystem zurückgeführt, erneut gekühlt und gefiltert und dann erneut eingeleitet, und der Zyklus wiederholt sich.

Durch einfaches Einschalten der Klimaanlage zwei Stunden vor dem Spiel können Zuschauer und Spieler das spannende Ereignis in einer kühlen und angenehmen Umgebung bei etwa 24 °C erleben.

Da kalte Luft dichter ist, bleibt sie unten. Diese Methode der Rückführung der gekühlten Luft ist energiesparender und effizienter als das direkte Ansaugen warmer Luft von außen.

Eine kühle Brise wehte unter den Sitzen auf den Tribünen des Al Janoub-Stadions hervor. Bildquelle: thenationalnews.com

Wie also wird diese Kühlluft erzeugt?

Es basiert auf dem neuen Kühlsystem des Stadions.

Im Gegensatz zu den bekannten Klimaanlagen im Haushalt kann dieses System mit Solarenergie betrieben werden und nutzt zirkulierendes Wasser als Medium, um das Wasser auf 7 °C abzukühlen und zu speichern, um die Luft im Stadion zu kühlen.

„Dr. Leng“ sagte, dass der Energieverbrauch dieser neuen Klimaanlage zur Kühlung des Sportplatzes nur 40 % des Energieverbrauchs einer herkömmlichen Klimaanlage zur Kühlung eines Einkaufszentrums gleicher Größe beträgt.

Wenn der gesamte Strom aus Solarparks stammt, können die Kohlendioxidemissionen erheblich reduziert werden.

Die tatsächlichen Betriebsergebnisse zeigen, dass dieses System einen starken Kühleffekt aufweist, der manchmal sogar etwas zu stark ist, sodass die Fans einen zusätzlichen Mantel mitbringen müssen, um das Spiel anzusehen.

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Offene Klimaanlage bläst auf die Fußgängerzone

Neben der Kühlung des Stadions wurde dieses neue Klimatisierungssystem auch auf andere öffentliche Gebäude in Katar ausgeweitet.

Kürzlich entdeckten einige begeisterte Internetnutzer, dass sich auf dem Boden der Fußgängerzone von Katar Lüftungsöffnungen für Klimaanlagen befinden, die die Straße kontinuierlich mit kühler Luft versorgen.

Immerhin hat die Turnhalle ein Dach. Das Einschalten der Klimaanlage in einem so offenen Raum wie der Straße ist wie eine Matheaufgabe, die wir als Kinder gelöst haben:

Füllen Sie das Schwimmbecken auf der einen Seite mit Wasser und lassen Sie es auf der anderen Seite ab! Kann man wirklich so eigensinnig sein, nur weil man Geld hat?

Der Ort mit Klimaanlage auf der Straße, über den die Internetnutzer heiß diskutieren, ist die Katara Plaza im Katara Cultural Village, einer berühmten Touristenattraktion in Doha, der Hauptstadt von Katar.

Das gesamte Projekt erstreckt sich über eine Fläche von 38.000 Quadratmetern und wurde 2016 eröffnet. Es ist das weltweit erste kommerzielle Einkaufszentrum mit Open-Air-Klimaanlage[3].

Die dunklen langen Streifen auf dem Boden sind die Lüftungsschlitze der Klimaanlage. Bildquelle: timeoutdoha.com

Als lokales Luxus-Geschäftsviertel sind die Straßen und Gebäude hier wunderschön gestaltet, aber das heiße Wetter hält die Leute davon ab, einkaufen zu gehen.

Um die Auslastung des Straßenraums zu verbessern, arbeitete das Designteam mit technischen Experten zusammen und nutzte die Erfahrung mit Stadionklimaanlagen. Außerdem setzte es technische Mittel wie Computersimulationen ein, um eine Reihe von Außenklimaanlagen in Form einer „aktiven und passiven Kombination“ für das Projekt zu entwickeln.

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Grüne Gebäudetechnik in der Klimatisierung

Moment, was ist eine „aktive und passive Kombination“? Was ist passiv und was aktiv? Dies bringt uns zu zwei technischen Ansätzen, die im Bereich der grünen Gebäude häufig verwendet werden: „passives Design“ und „aktive Systeme“.

Einfach ausgedrückt wird die Strategie, die Gebäudeleistung durch die Gestaltung von Gebäudekomponenten und die Auswahl von Baumaterialien sowie die Nutzung lokaler natürlicher Bedingungen wie Beleuchtung, Belüftung und Verdunstung zu verbessern, als „passives Design“ bezeichnet.

Die Strategie, die Gebäudeleistung durch die Installation leistungsstarker, umweltfreundlicher mechanischer und elektrischer Geräte zu verbessern, wird als „aktives System“ bezeichnet.

Letztere können den Teil ausgleichen, den Erstere nicht regulieren können, und die Umweltqualität mit dem geringsten Energieaufwand weiter verbessern.

Daher gibt es im Bereich der grünen Gebäude ein Sprichwort: „Passive Priorität, aktive Optimierung“, und dieser zweigleisige Ansatz wird als „Kombination aus Aktiv und Passiv“ bezeichnet.

Erinnern Sie sich an das Stadion, das am Anfang vorgestellt wurde?

Die Gestaltung der Größe, Höhe, Form, Sonnenschutzkomponenten und anderer Teile des Stadions erfolgt im passiven Design. Bei der neuen Klimaanlage im Stadion, die solarbetrieben ist, lokal gekühlt wird und über Kaltluftzirkulation und -filterung verfügt, handelt es sich um ein aktives System.

Katara Plaza verfügt außerdem über ein einzigartiges passives Design.

Dabei wird die relativ kühle Temperatur im Untergrund ausgenutzt und das Kühlsystem für die Zirkulation und den Transport in den unterirdischen Raum verlegt. Es wird dann mit einer effizienten, mit sauberer Energie betriebenen Klimaanlage gekoppelt, die ebenfalls Energie sparen und die Emissionen reduzieren kann.

Der blaue Teil im Bild ist der Zuluftkanal und Luftauslass der Klimaanlage. Bildquelle: Qatar Design Consortium

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Bis zur CO2-Neutralität ist es noch ein weiter Weg

Aus vielen Berichten geht hervor, dass Katar für diese Weltmeisterschaft astronomische Summen ausgegeben hat, sei es für das Stadion oder die Einkaufsstraße. Daher scherzten die Internetnutzer, dass „Leute mit Geld tun können, was sie wollen“.

Tatsächlich scheinen die einmaligen Investitionen in Simulation, Experimente, Materialauswahl, Ausrüstung usw. bei grünen Gebäuden deutlich höher zu sein als bei herkömmlichen Gebäuden.

Doch egal, ob wir über die wirtschaftliche Machbarkeit oder die Umweltvorteile von Gebäuden diskutieren, wir müssen den gesamten Lebenszyklus des Gebäudes betrachten und dürfen uns nicht nur auf eine Phase konzentrieren.

Rechnet man die eingesparte Energie, die eingesparten Ressourcen, die eingesparten CO2-Emissionen, die zusätzlich erzielten Einnahmen (wie z. B. verlängerte Öffnungszeiten usw.), die Einnahmen aus dem Recycling von Ressourcen usw. während der Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte des Betriebs eines grünen Gebäudes in Geld um und berechnet die Gesamtbilanz des gesamten Lebenszyklus, dann sind grüne Gebäude gar nicht so teuer wie man denkt.

Die meisten Studien deuten darauf hin, dass die zusätzlichen Vorteile, die über den Lebenszyklus eines umweltfreundlichen Gebäudes erzielt werden, die anfänglichen Mehrinvestitionen letztlich bei weitem übersteigen werden[4].

Was tatsächlich schwieriger auszugleichen ist als Geld, ist die Auswirkung der Kohlendioxidemissionen auf das globale Klima.

Obwohl die Klimaanlage im Stadion Sportlern und Touristen ein angenehmes Klima bietet, hat diese Maßnahme bei vielen Menschen auch zu Bedenken hinsichtlich des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen geführt.

Abbas Chamseddine, Bauingenieur des WM-Stadions in Katar, glaubt, dass die Klimaanlagen in den WM-Stadien zweifellos zu Verschwendung führen werden.

Auch wenn sie bei Winterrennen eine gewisse Hilfe darstellen könnten, ist es unwahrscheinlich, dass sich Außenklimaanlagen durchsetzen werden.[5]

Zeke Hausfather, Klimadatenwissenschaftler bei Berkeley Earth, sagte: „Katar ist eine der Regionen der Welt, die sich außerhalb der Polarregionen am schnellsten erwärmt, und wenn wir keine Maßnahmen zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen ergreifen, werden andere Teile der Welt möglicherweise einem ähnlichen Schicksal nicht entgehen.“[6]

Tatsächlich haben sich die Organisatoren dieser Weltmeisterschaft schon lange das Ziel gesetzt, die erste „klimaneutrale“ Weltmeisterschaft auszurichten und haben in der Tat in vielen Bereichen, wie etwa in den Bereichen architektonisches Design, saubere Energie, umweltfreundlicher Transport und Ressourcenrecycling, Anstrengungen unternommen und Innovationen eingeführt.

Insgesamt dürfen die CO2-Emissionen von Veranstaltungen jedoch nicht unterschätzt werden.

Sie werden es vielleicht nicht glauben, aber laut dem Treibhausgasbilanzbericht der FIFA für die Fußball-Weltmeisterschaft Katar 2021 stammt der größte Teil der Kohlendioxidemissionen dieser Weltmeisterschaft nicht aus der Klimatisierung des Stadions und auch nicht aus dem Bau des Stadions, bei dem noch viel mehr Kohlendioxid ausgestoßen wird.

Schätzungen zufolge machen die durch den Bau der Stadien verursachten Kohlendioxidemissionen nur etwa ein Viertel der gesamten Kohlendioxidemissionen der Veranstaltung aus.

Welche Verbindung führt also zu großen Kohlendioxidemissionen und ist nicht umweltfreundlich?

Es handelt sich um Reisetransporte für Teilnehmer, Zuschauer, Mitarbeiter und Freiwillige, insbesondere bei internationalen Langstreckenflügen. Schätzungen zufolge machen die CO2-Emissionen des Verkehrs etwa die Hälfte der gesamten CO2-Emissionen aus[7].

Bildquelle: Referenz [7]

Es scheint, dass zur Lösung längerfristiger und größerer Umweltprobleme größere Anstrengungen erforderlich sind.

Wo kann jeder von uns als verantwortungsbewusster Verbraucher aktiv werden?

Quellen:

[1] FIFA. Dr. Cool: Der Mastermind hinter den luftgekühlten Stadien von Katar 2022 [EB/OL].(2019-12-16)[2022-11-27] https://www.fifa.com/tournaments/mens/worldcup/qatar2022/news/dr-cool-the-mastermind-behind-qatar-2022-s-air-cooled-stadiums

[2] Qatar Foundation. Kühltechnologie, die in Katars WM-Stadien eingesetzt wird, basiert auf QF-Forschung [EB/OL].(2022-03-21)[2022-11-27] https://www.qf.org.qa/stories/cooling-technology-used-in-qatars-world-cup-stadiums-powered-by-qf-research

[3] Hilson Moran. Katara Plaza [EB/OL].[27.11.2022] https://www.hilsonmoran.com/project/katara-plaza/

[4] Sun Tongyu, Liu Sha, Shi Wenbin. Zukünftige Bedeutung und Umsetzungspfad von Netto-Nullenergiegebäuden[J]. Architekturtechnologie, 2020(8):6.

[5] Ivana Hindi. Außenklimaanlagen in Katar: Realität oder Wunschtraum? [EB/OL].(24.03.2015)[27.11.2022] https://stepfeed.com/outdoor-ac-in-qatar-reality-or-pipe-dream-1908

[6] Steven Mufson. Angesichts der unerträglichen Hitze hat Katar begonnen, die Außenanlagen zu klimatisieren[EB/OL].(2019-10-16)[2022-11-27]

[7] FIFA Fussball-Weltmeisterschaft 2022™. Bericht zur Treibhausgasbilanzierung [EB/OL].(2015-03-24)[2022-11-27].https://www.qatar2022.qa/sites/default/files/2022-08/greenhouse-gas-accounting-report-en.pdf

Autor: Wan Li, PhD in Architektur, Associate Research Fellow, School of Architecture, The Chinese University of Hong Kong

Rezension | Luo Zhigang, Leitender Ingenieur für Industrietechnologie, Forschungsinstitut für Rechenzentren, Chinesische Akademie für Bauforschung

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