Alle Ökosysteme auf der Erde werden im Wesentlichen durch ihren Wasser- und Energiehaushalt bestimmt. Die Wechselwirkung zwischen eingestrahlter Sonnenenergie und dem verdunstenden Wasser bzw. dem Dargebot an verdunstendem Wasser bestimmen über die Biozönose, die sich an einem Standort ausbildet. Damit fällt die Entscheidung, ob beispielsweise ein tropischer Regenwald, eine Tundra oder eine Trockensteppe entsteht. Die einzelnen Faktoren des Wasser- und Energiehaushaltes eines Gebietes werden dabei von einer großen Anzahl von klimatologischen, geologischen und biologischen Faktoren bestimmt. Greift man in dieses System ein, etwa durch Bebauung, ändert man in gravierender Weise das Gleichgewicht dieser Wasser- und Energiebilanz.
Durch die Verdunstung jedoch werden der Wärmekreislauf und der Energiekreislauf der Atmosphäre miteinander verbunden, somit stellt sie bei genauer Betrachtung die „Klimaanlage“ der Atmosphäre dar. Durch die Verdunstung wird die Strahlungsenergie der Sonne aufgenommen und als Wasserdampf in die Atmosphäre transportiert, wo sie dann zur Abkühlung der Atmosphäre führt und einen Teil der Kondensationsenergie wieder ins Weltall abstrahlt. Zum Anderen wird die Erdoberfläche durch den entstehenden Niederschlag aus der Kondensation wiederum auf ein für die Biozönose verträgliches Maß heruntergekühlt. Insofern bildet sich ein klimatologisch beschlossener Kreislauf, der jedoch durch Eingriffe des Menschen gestört wird.
Durch eine Bebauung wird also vor allen Dingen in die Komponente der Verdunstung einer Fläche eingegriffen, obwohl diese eine besondere Bedeutung für den Wasserkreislauf hat und damit die Frage der Kühlung eines Gebietes im Wesentlichen bestimmt (vergleiche die Arbeiten zum Vorhaben Dynaklim). Hierbei werden Energieströme verändert, deren einzelne Komponenten im Bereich von Megawattstunden liegen. Die Folge derartiger Eingriffe zeigt sich überdeutlich in der erhöhten Temperatur von überbauten Gebieten bis hin zu den Wärmeinseln im innerstädtischen Bereich von Großstädten. Hierbei kommt sehr stark die bisherige Neigung der Menschen zum Tragen, die ihren Lebensraum gerne „trockenen Fußes“ durchqueren möchten. Daher wurde das Wasser in der Vergangenheit möglichst auf kurzen Wegen über Kanäle entsorgt. Diese Kanäle mussten, damit sie auch Starkregenereignisse abführen konnten stark überdimensioniert werden, was erheblich höhere Bau- und Unterhaltungskosten nach sich zieht.
Wird die Verdunstung stark reduziert oder unterbunden, so ändert sich die klimatologische Grundlage eines Gebietes dahingehend, dass eine Versteppung und anschließende Wüstenbildung entsteht. So weisen Innenstädte von Großstädten in Deutschland ein Klima auf, das eher der inneren Sahara als dem für Deutschland typischen Kima entspricht. In Gebieten, in denen große Abholzungen erfolgt sind (Brasilien, Indochina) ist eine deutliche Versteppung der Landschaft festzustellen, die auch nicht mehr rückgängig gemacht werden kann. Denn durch die Reduktion der Verdunstung in abgeholzten oder bebauten Gebieten erhöht sich der Strom der fühlbaren Wärme und damit die Erwärmung der unteren Schicht der Atmosphäre. Damit stellt sich ein anderer Bewuchs der Fläche ein, sofern diese nicht versiegelt ist, und damit eine weitere Reduktion der Verdunstung. Entsprechendes gilt bei Bebauung eines Gebietes, die zum vollständigen Ausschluss der Verdunstung führen kann. Angesichts der globalen Erderwärmung stellt sich die entscheidende Frage, wie bei einer kommenden Planung die Frage des Wasser- und Verdunstungshaushaltes einer Fläche so gelöst werden kann, dass die Verdunstung möglichst hoch bleibt, um eine Überhitzung der Fläche und eine endgültige Schädigung der Biozönose zu vermeiden.
In den letzten Jahrzehnten hat zwar teilweise ein Umdenken in der Stadtplanung stattgefunden, so dass heute versucht wird, die Regenwasserbilanz dahingehend positiv zu beeinflussen, dass das Wasser möglichst vor Ort verbleibt und möglichst wieder versickert oder in ein Gewässer abgeleitet wird. Eine Versickerung nach den heute gängigen Maßstäben (z.B. Rigolenversickerung) führt jedoch dazu, dass ein unverhältnismäßig hoher Anteil der Niederschläge in den Untergrund abgeführt wird, wo er zum Einen zu einem signifikanten Anstieg des Grundwassers führen kann und wodurch zum Anderen die Verdunstung wieder reduziert wird und die Überwärmung der Fläche nicht unterbunden wird. Offene Gewässer stehen in nur wenigen innerstädtischen Bereichen zur Verfügung, sind in aller Regel nicht naturbelassen, so dass, wenn sie zur Verfügung stehen, das Wasser wieder auf möglichst kurzem Wege aus der Bebauung entfernt wird. Will man die Auswirkungen auf die Wasser- und Energiebilanz und damit das Klima einer Fläche möglichst gering halten, so ergibt sich damit der Anspruch, die Verdunstung in dem Bereich so hoch wie möglich und im Bereich der natürlichen Verdunstung des Gebietes im ungenutzten Zustand wieder herzustellen. Dieses begründet sich darin, dass in unserem mitteleuropäischen Klimagebiet etwa 2/3 des jährlichen Niederschlags durch die Verdunstung der Atmosphäre und damit dem natürlichen Wasserkreislauf wieder zurückgeführt werden. Dieser Faktor wird bislang in der Gesetzgebung und in der stadtplanerischen Betrachtung nicht ausreichend berücksichtigt.
Die Frage des Wiedererreichens einer Verdunstung wie sie auf „natürlichen“ Flächen erfolgt, lässt sich für den urbanen Raum nicht stellen. Der gesamte europäische Bereich wurde in der Vergangenheit durch menschliche Einwirkung soweit verändert, dass eine natürliche Verdunstung schon lange nicht mehr gegeben ist. Ziel einer solchen Betrachtung kann es nur sein, eine möglichst gute Annäherung an die gegebenen Verdunstungsverhältnisse in einem unbebauten Raum zu erreichen.
Betrachtet man nun die gegebenen Verhältnisse und versucht, sie in Größen zu fassen, so ergibt sich folgendes Bild:
An einem unbebauten Standort in Deutschland, der begrünt ist, verdunsten nach Geiger und Dreiseitl „neue Wege für das Regenwasser“ etwa 55 – 80 % des Niederschlagswassers wieder in die Atmosphäre, 0 – 20 % fließen oberflächig ab und 0 – 20 % machen die Grundwasserneubildung aus. Betrachtet man einen bebauten Standort, z.B. eine Innenstadt, so ist die Grundwasserneubildung praktisch vollkommen unterbunden, die Verdunstung von Pflanzen, Boden oder Wasserflächen ist im Bereich von 1 oder 2 %, sofern es Pflanzkübel oder Springbrunnen oder ähnliche Einrichtungen gibt, und der Oberflächenabfluss in den Kanal liegt bei weit über 90 %. Bei der ökologisch wertvolleren Variante einer Versickerungsmulde hat man eine geringe Pflanzen- und Bodenverdunstung von etwa 18 % und eine überdimensionierte Grundwasserneubildung von ca. 82 %. Im Falle einer Rigolenversickerung wird das Ungleichgewicht noch krasser, indem die Pflanzen- und Bodenverdunstung gegen 0 geht und die Grundwasserneubildung gegen 100 %.
An diesen Zahlen zeigt sich, dass die Art, wie die Gesellschaft mit den Niederschlägen umgeht, selbst in den Fällen, wo sie versucht, die Auswirkung ihrer Besiedlung zu minimieren, einen gewaltigen Eingriff in das natürlich gegebene klimatologische Szenarium ergibt. So sind auch die Versuche durch Versickerungsanlagen, das Regenwasser vor der Abfuhr zu schützen und der Natur wieder zuzuführen, sicherlich positiv, unter klimatologischer Hinsicht jedoch immer noch negativ.
Alle Versuche, die Abfuhr von Niederschlagswasser zumindest einzuschränken, stoßen in Ballungsgebieten schnell an ihre Grenzen. Die Einschränkungen ergeben sich aus einem Mangel an verfügbarer Fläche als Hauptstörfaktor. Hinzu kommt eine etwaige Schadstoffbelastung des Niederschlagswassers durch Industriestäube oder durch Abrieb von Fahrzeugen oder durch gelöste Metallen aus Metalldächern. Ebenso können einschränkende Faktoren durch zu geringe Grundwasserflurabstände, die bei weiterer Beaufschlagung zu einer Vernässung von Fundamenten oder Kellern führen würden, sowie zu geringe Durchlässigkeit des Untergrundes zur Durchführung einer Versickerung oder aber die Gegebenheit von Schutzgebieten gegeben sein..
Ein weiterer überaus schwieriger Umstand in der Frage der Erzielung einer +/- natürlichen Verdunstungshöhe und damit der Schonung des Klimas ist die Frage der jahreszeitlichen Verteilung der Niederschläge. In dem Vorhaben Dynaklim wurde gezeigt, dass durch die Speicherung von Wasser im Untergrund und die anschließende Verdunstung eine erhebliche zeitliche Verzögerung und Vergleichsmäßigung der Verdunstung eintritt. Die sich daraus ergebenden Kühlfaktoren erreichen wiederum in Geld messbare Größen. Daraus ergibt sich, dass in einem urbanen Raum, in dem eine Speicherung von Niederschlag im Porenvolumen des Bodens infolge der Überbauung nicht möglich ist, andere Wege bezüglich der Speicherung (Zwischenspeicherung) des Grundwassers nötig sind. Anschließend bedarf es der Bereitstellung von Flächen, in denen die Verdunstung in optimiertem Maße erfolgen kann. Hierbei ist wieder die Einschränkung des mangelnden Platzes für solche Flächen ausschlaggebend. Es entsteht also der Zwang für ein solches Modellvorhaben unter nicht natürliche Gegebenheiten, künstlich eine Verdunstung zu erzeugen, die möglichst natürliche Verdunstungshöhen erreicht. Damit entsteht der Zwang, eine solche Anlage tatsächlich auch als technische Einrichtung auszuführen, denn alleine der natürliche Flächenbedarf für eine Wasserzwischenspeicherung im Porenvolumen des Bodens und eine Anlage, die vergleichbar einer Wiese oder einem Acker das Wasser wieder verdunstet und so der Atmosphäre zuführt, würde auch den Platzbedarf einer Wiese oder eines Ackers nach sich ziehen. Dieses ist im urbanen Raum, ohne das Städte im exorbitanten Maß Land verbrauchen, nicht möglich. Die Zwischenspeicherung des Wassers in ausreichendem Maße lässt sich auch im urbanen Raum mit technischen Mitteln bewerkstelligen, etwa durch den Bau von Stauraumkanälen, Zisternen oder Wasserspeichern, wie sie in der Trinkwasserbevorratung gebräuchlich sind. Der Bau der eigentlichen Verdunstungsanlage jedoch stellt aus heutiger Sicht in Bezug auf die Frage, wie die Verdunstung erfolgen soll und wie groß die hierfür benötigten Flächen sind, ein erhebliches Problem dar. Für derartige Vorhaben gibt es bislang keine einschlägigen Berechnungsgrundlagen und auch noch keine wissenschaftlich und technisch anerkannte Vorgehensweise. Diese Grundlagen sind in naher Zukunft vollständig neu zu erstellen.
So entstand „Transpirant“.
Bei der Versuchsfläche handelt es sich um einen ruhrgebietstypischen Altstandort (siehe dazu Geschichte der Fläche), so dass sich eine klassische Versickerungsanlage nicht realisieren ließ. Gleichzeitig ist der vorhandene Regenwasserkanal nicht leistungsfähig genug für die versiegelte Fläche des Geländes, sodass ein Stauraumkanal hätte gebaut werden müssen, welcher jedoch weder ökonomisch noch ökologisch sinnvoll ist.
Auf der Suche nach alternativen Möglichkeiten der naturnahen Regenwasserbewirtschaftung kam der Gedanke auf, das Wasser durch Verdunstung der Atmosphäre zuzuführen. Die entstehende Verdunstungskühle soll gleichzeitig genutzt werden, um der innerstädtischen Überhitzung im Umfeld der Versuchsfläche entgegenzuwirken. Nach den ersten überschlägigen Berechnungen der Ingenieurbüros Tomczak/Bochum wurde die Anlage mit dem Ziel gebaut die gemachten annahmen in ein nachvollziehbares Berechnungsmodell umzusetzen. Zudem ist ein weiteres Ziel die messtechnische Erfassung der Auswirkungen auf das Kleinklima im Umfeld der Anlage, was vom geographischen Institut der Ruhr Universität Bochum untersucht wird.
