PV- und Windflächenrechner im Auftrag von Agora Energiewende veröffentlicht
15. Oktober 2021
20.10. | open_plan: Stakeholder-Workshop
20. Oktober 2021Der PV- und Windflächenrechner
Im Auftrag des Think Tanks Agora Energiewende in Kooperation mit der Reiner Lemoine Stiftung entwickelte das RLI das Web-Tool „PV- und Windflächenrechner“, das interaktiv und nachvollziehbar zeigt, wann und unter welchen Bedingungen ein Gebiet in Deutschland als Windpotenzialfläche oder zur Installation von Photovoltaikanlagen infrage kommt.
Wind- und Sonnenenergie benötigen Fläche
Ein zügiger Ausbau der Windenergie an Land sowie eine Ausnutzung des vorhandenen Solarpotenzials gehört zu den Grundbedingungen für das Gelingen der Energiewende in Deutschland. Doch wo können Wind- und Solarenergieanlagen gebaut werden? Für sie müssen konkrete Flächen identifiziert und ausgewiesen werden – aufgrund aktueller Nutzung der Flächen und deren Umgebung, kommen aber nur ganz bestimmte Gebiete, die viele Kriterien erfüllen, infrage. Der PV- und Windflächenrechner der Agora Energiewende bildet diese Potenzialflächen ab.
Die Berechnung der Fläche beruht auf Daten und Annahmen, etwa über Siedlungsflächen, Naturschutzgebiete oder landwirtschaftlich genutzte Flächen sowie die geforderten Abstände dazu. Potenzialflächen sind die Gebiete, die übrigbleiben, wenn alle ausgeschlossenen Flächen abgezogen wurden. Die Annahmen zu Abständen und Restriktionsflächen wurden dabei einheitlich für Deutschland getroffen, auch wenn diese teilweise in den Bundesländern unterschiedlich geregelt sind. Ebenso sind lokale Besonderheiten nicht abgebildet.
Diskussionsgrundlage für den Ausbau von Wind- und Solarenergie
Das Tool soll nicht als präzise Kartierung des Ist-Zustands verstanden werden. Es dient Agora Energiewende als wissenschaftlich fundierte Diskussionsgrundlage für den politischen Diskurs rund um die Ausweitung von Flächen für Erneuerbare Energien und die Regelungen auf Bundesebene. Der PV- und Windflächenrechner soll Nutzerinnen und Nutzern dabei helfen, am Bildschirm ein Gefühl für die Komplexität der Entscheidungsprozesse zu entwickeln. Sie können selbst ausprobieren, welche Parameter die Größe der zur Verfügung stehenden Fläche für Erneuerbare Energien wie beeinflussen.
Der Aufbau einer klimaschonenden Stromproduktion ist eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe, die im Konfliktfall durch einen möglichst fairen Ausgleich unterschiedlicher Interessen gelöst werden muss. Dazu bedarf es vor allem Verständnis für die Konsequenzen, die eine Entscheidung für Windenergie in einer bestimmten Region haben kann. Der PV- und Windflächenrechner als sogenanntes Stakeholder Empowerment Tool, kann hier einen wichtigen Beitrag leisten.
Offene Daten und Python als technischer Hintergrund
Die Daten für den PV- und Windflächenrechner wurden mit Hilfe einer Daten-Pipeline erzeugt, die auf dem Workflow-Management-System snakemake aufbaut. Verwendet wurden ausschließlich freie oder öffentlich verfügbare Geodaten, die innerhalb der Pipeline aufbereitet, angereichert und verschnitten wurden. Die zugrundeliegenden Restriktionsflächen, die Methoden zur Bestimmung der resultierenden Windpotenzialflächen sowie die Annahmen zur Berechnung der Energieerträge werden vom RLI zur Verfügung gestellt.
Der PV- und Windflächenrechner entstand zunächst als reines Windflächen-Tool im Auftrag der Agora Energiewende. Die Erweiterung um Solarpotenzialflächen wurde durch eine Förderung der Reiner Lemoine Stiftung möglich.
Projektdauer: Oktober 2020 bis Oktober 2021
Wind- und Sonnenenergie benötigen Fläche
Ein zügiger Ausbau der Windenergie an Land sowie eine Ausnutzung des vorhandenen Solarpotenzials gehört zu den Grundbedingungen für das Gelingen der Energiewende in Deutschland. Doch wo können Wind- und Solarenergieanlagen gebaut werden? Für sie müssen konkrete Flächen identifiziert und ausgewiesen werden – aufgrund aktueller Nutzung der Flächen und deren Umgebung, kommen aber nur ganz bestimmte Gebiete, die viele Kriterien erfüllen, infrage. Der PV- und Windflächenrechner der Agora Energiewende bildet diese Potenzialflächen ab.
Die Berechnung der Fläche beruht auf Daten und Annahmen, etwa über Siedlungsflächen, Naturschutzgebiete oder landwirtschaftlich genutzte Flächen sowie die geforderten Abstände dazu. Potenzialflächen sind die Gebiete, die übrigbleiben, wenn alle ausgeschlossenen Flächen abgezogen wurden. Die Annahmen zu Abständen und Restriktionsflächen wurden dabei einheitlich für Deutschland getroffen, auch wenn diese teilweise in den Bundesländern unterschiedlich geregelt sind. Ebenso sind lokale Besonderheiten nicht abgebildet.
Diskussionsgrundlage für den Ausbau von Wind- und Solarenergie
Das Tool soll nicht als präzise Kartierung des Ist-Zustands verstanden werden. Es dient Agora Energiewende als wissenschaftlich fundierte Diskussionsgrundlage für den politischen Diskurs rund um die Ausweitung von Flächen für Erneuerbare Energien und die Regelungen auf Bundesebene. Der PV- und Windflächenrechner soll Nutzerinnen und Nutzern dabei helfen, am Bildschirm ein Gefühl für die Komplexität der Entscheidungsprozesse zu entwickeln. Sie können selbst ausprobieren, welche Parameter die Größe der zur Verfügung stehenden Fläche für Erneuerbare Energien wie beeinflussen.
Der Aufbau einer klimaschonenden Stromproduktion ist eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe, die im Konfliktfall durch einen möglichst fairen Ausgleich unterschiedlicher Interessen gelöst werden muss. Dazu bedarf es vor allem Verständnis für die Konsequenzen, die eine Entscheidung für Windenergie in einer bestimmten Region haben kann. Der PV- und Windflächenrechner als sogenanntes Stakeholder Empowerment Tool, kann hier einen wichtigen Beitrag leisten.
Offene Daten und Python als technischer Hintergrund
Die Daten für den PV- und Windflächenrechner wurden mit Hilfe einer Daten-Pipeline erzeugt, die auf dem Workflow-Management-System snakemake aufbaut. Verwendet wurden ausschließlich freie oder öffentlich verfügbare Geodaten, die innerhalb der Pipeline aufbereitet, angereichert und verschnitten wurden. Die zugrundeliegenden Restriktionsflächen, die Methoden zur Bestimmung der resultierenden Windpotenzialflächen sowie die Annahmen zur Berechnung der Energieerträge werden vom RLI zur Verfügung gestellt.
Der PV- und Windflächenrechner entstand zunächst als reines Windflächen-Tool im Auftrag der Agora Energiewende. Die Erweiterung um Solarpotenzialflächen wurde durch eine Förderung der Reiner Lemoine Stiftung möglich.
Projektdauer: Oktober 2020 bis Oktober 2021
Zum PV- und Windflächenrechner bei Agora Energiewende
Für den PV- und Windflächenrechner setzte das RLI konkret folgende Aufgaben um:
- Entwicklung des PV- und Windflächenrechners als Web-App:
- Design und Entwurf des User Experience
- Datenrecherche und -aufbereitung
- Bestimmung der Potenzialflächen: Methodenentwicklung, Abstimmung mit Auftraggeber, Durchführung, GIS-Verschnitte
- Codeseitige Umsetzung, Ergebnisdarstellung als grafische Szenarien im Landkartenformat
- Ladezeitoptimierung zur flüssigen Visualisierung des großen Datenvolumens
- Umsetzung der Schaltelemente und Schieberegler, Usability-Optimierungen
- Dokumentation und Aufbereitung von Hintergrundinformationen
- Durchführung von Workshops und Begleitung an der Veröffentlichung als wissenschaftlicher Partner
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