GIS-gestützte Standortanalysen für Windkraftanlagen unter Berücksichtigung der relevanten Stakeholder
Die Energiewende genießt im Allgemeinen eine breite gesellschaftliche und politische Akzeptanz. Geht es jedoch darum, geeignete Standorte für Windkraftanlagen (WKA) zu finden, zeigt sich auch sehr schnell das damit verbundene Konfliktpotential. Eine grundlegende Ursache dieses Konfliktpotentials liegt in der räumlich dezentralen Verteilung der Windenergieerzeugung und deren negativen externen Effekte, die durch ihre Größe und Rotorbewegung begründet sind. Die raumbezogenen Probleme sind dabei überwiegend in den Bereichen Naturschutz, Landschaftsbildschutz und Immissionsschutz gelagert. Aufgrund der daraus resultierenden Konfliktpotentiale muss der Ausbau der Windenergie raumplanerisch gesteuert werden. Zusammengefasst stellt die Suche nach optimalen Standorten für Windkraftanlagen eine vielschichtige Herausforderung dar, die auf der Basis von GIS-gestützten Analyseverfahren zeitnah, problemnah und objektiv unterstützt werden kann. Grundlegendes Ziel der verschiedenen Analysemethoden ist es, mit einem stufenweisen Analyseverfahren die Ausschlusskriterien so zu konkretisieren und zu verdichten, das final Eignungsflächen für WKA ermittelt werden, die ein möglichst niedriges Risiko an Raumnutzungskonflikten zur Folge haben. In diesem Sinne wurde im Rahmen der Masterarbeit das Untersuchungsgebiet des Landkreises Dahme-Spreewald durch mehrstufige geometrische Operationen in Ausschlussflächen (Tabuzonen) und Potentialflächen eingeteilt. Hierfür wurden im Vorfeld die notwendigen Geodaten (z.B. Landnutzung, Schutzgebiete) in ein GIS implementiert und die Ausschlussflächen definiert, die sich aus den verschiedenen Regelwerken der Raumordnung und Rechtsprechungen ergeben. Die meisten dieser Flächen stellen Harte Tabuzonen dar. Die Weichen Tabuzonen wurden über das Puffern der Harten Tabuzonen mit den jeweiligen Mindestabstandsregeln für WKA-Bebauungen ermittelt. In einem weiteren Schritt wurden sämtliche Ausschlussflächen mit dem Vereinigen-Tool zusammengefasst. Über die Radierfunktion konnten unter Abzug der Ausschlussflächen vom Untersuchungsgebiet die Potentialflächen ermittelt werden, die sich weiterhin in Eignungsflächen und Restriktionsflächen unterteilen ließen.
Weiterhin können über GIS-basierte Standortanalysen Konflikte im Vorfeld reduziert werden, die im Zusammenhang mit einer negativen optischen Landschaftsbildbeeinträchtigung stehen.
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG
1.1 HINTERGRÜNDE UND PROBLEMSTELLUNG
1.2 ZIELSTELLUNGEN
1.3 AUFBAU DER ARBEIT
2 DEFINITIONEN UND ERLÄUTERUNGEN
2.1 GEODATEN, GEOINFORMATIONSSYSTEME UND STANDORTANALYSEN
2.2 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE EINER WINDKRAFTANLAGE
3 RAUMPLANERISCHE RAHMENBEDINGUNGEN FÜR DEN AUSBAU DER WINDENERGI
3.1 DAS RAUMORDNUNGSGESETZ (ROG)
3.2 DIE REGIONALPLANERISCHE STEUERUNG DER WINDKRAFTNUTZUNG
3.3 BEDEUTUNG DES RAUMORDNUNGSVERFAHRENS FÜR DEN AUSBAU DER WINDENERGIE
4 STAKEHOLDER-SPEZIFISCHE ANFORDERUNGEN AN WKA-STANDORTANALYSEN
4.1 KOMMUNALE VERWALTUNG
4.2 POTENTIELLE INVESTOREN
4.3 ÖFFENTLICHKEIT
5 METHODEN UND ALGORITHMEN GIS-GESTÜTZTER WKA-STANDORTANALYSEN
5.1 GIS-BASIERTE WKA-FLÄCHENPOTENTIALANALYSEN
5.2 ANZAHL DER INSTALLIERBAREN WKA & AUSSCHLUSS NACH MINDESTFLÄCHENGRÖßE
5.3 GIS-GESTÜTZTE ANALYSEN ZUR LANDSCHAFTSBILDBEEINTRÄCHTIGUNG DURCH WKA
5.3.1 3D Visualisierung
5.3.2 Sichtbarkeitsanalysen
6 FALLBEISPIEL DAHME-SPREEWALD - FLÄCHENPOTENTIALANALYSE FÜR WKA
6.1 DARSTELLUNG DER GRUNDLAGEN FÜR DAS FALLBEISPIEL
6.1.1 Abgrenzung und Beschreibung des Untersuchungsgebietes
6.1.2 Grundlagen zur verwendeten Software
6.1.3 Geodätisches Bezugssystem der Geodaten
6.1.4 Datengrundlagen
6.2 GRUNDANNAHMEN
6.2.1 Beschreibung der Referenz-Windkraftanlage
6.2.2 Windhöffigkeit
6.2.3 Kriterienkatalog für Tabuzonen und Restriktionsflächen
6.2.4 Kriterium der Hangneigung
6.2.5 Kriterien der Mindestflächengröße und der Anordnung der WKA
6.3 ABLAUF DER GIS-BASIERTE FLÄCHENPOTENTIALANALYSE FÜR WKA
6.3.1 Ermittlung der Ausschlussflächen nach Windhöffigkeit
6.3.2 Ermittlung der Tabuzonen
6.3.3 Ermittlung der Eignungs- und Restriktionsflächen
6.3.4 Ausschluss nach dem Kriterium Hangneigung
6.3.5 Ermittlung der optimalen WKA-Verteilung
6.3.6 Quantifizierung des Flächenpotentials und der potentiell installierbaren WKA
7 FALLBEISPIEL BERGHOLZ-REHBRÜCKE - ANALYSE DER LANDSCHAFTSBILDBEEINFLUSSUNG
7.1 DATENGRUNDLAGE DES FALLBEISPIELS
7.2 3D-MODELLIERUNG VON GEPLANTEN WINDKRAFTPROJEKTEN
7.3 SICHTBARKEITSANALYSEN FÜR GEPLANTE WINDKRAFTPROJEKTE
8 FALLBEISPIEL MÄRKISCHE HEIDE - ERMITTLUNG ÖKONOMISCHER & ÖKOLOGISCHER KENNZAHLEN
8.1 BESCHREIBUNG DES UNTERSUCHUNGSGEBIETES – DIE GEMEINDE MÄRKISCHE HEIDE
8.2 ERGÄNZENDE ERLÄUTERUNGEN
8.3 BERECHNUNG DER ÖKONOMISCHEN UND ÖKOLOGISCHEN KENNZAHLEN
8.3.1 Berechnung der Windleistungspotentiale pro WKA und Fläche
8.3.2 Berechnung des Stromertragspotentials pro Fläche
8.3.3 Berechnung der potentiellen Jahresauslastung der WKA am Standort
8.3.4 Berechnung des Anteils des Stromertragspotentials am Stromjahresverbrauch
8.3.5 Berechnung der CO2 Vermeidung
9 ERGEBNISSE DER WKA-STANDORTANALYSEN FÜR DAS FALLBEISPIEL MÄRKISCHE HEIDE
9.1 POTENTIELLES WKA-ENTWICKLUNGSGEBIET 19
9.1.1 Lagebeschreibung, Landnutzung und Restriktionskriterien
9.1.2 Standortbezogenes Ressourcenangebot und Ertragspotentiale
9.1.3 Gemeindebezogene Kennzahlen
9.2 POTENTIELLES WKA-ENTWICKLUNGSGEBIET 20
9.2.1 Lagebeschreibung, Landnutzung und Restriktionskriterien
9.2.2 Standortbezogenes Ressourcenangebot und Ertragspotentiale
9.2.3 Gemeindebezogene Kennzahlen
9.3 POTENTIELLES WKA-ENTWICKLUNGSGEBIET 21
9.3.1 Lagebeschreibung, Landnutzung und Restriktionskriterien
9.3.2 Standortbezogenes Ressourcenangebot und Ertragspotentiale
9.3.3 Gemeindebezogene Kennzahlen
9.4 POTENTIELLES WKA-ENTWICKLUNGSGEBIET 23
9.4.1 Lagebeschreibung, Landnutzung und Restriktionskriterien
9.4.2 Standortbezogenes Ressourcenangebot und Ertragspotentiale
9.4.3 Gemeindebezogene Kennzahlen
9.5 POTENTIELLES WKA-ENTWICKLUNGSGEBIET 24
9.5.1 Lagebeschreibung, Landnutzung und Restriktionskriterien
9.5.2 Standortbezogenes Ressourcenangebot und Ertragspotentiale
9.5.3 Gemeindebezogene Kennzahlen
10 WEBBASIERTE DARSTELLUNG DER STANDORTANALYSE FÜR DAS FALLBEISPIEL MÄRKISCHE HEIDE
10.1 BEDEUTUNG DES INTERNETS FÜR INVESTOREN, ÖFFENTLICHKEIT UND KOMMUNALE VERWALTUNG
10.2 AUFBAU DER WEBSITE
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit zielt darauf ab, mittels Geoinformationssystemen (GIS) objektive und transparente Analyseverfahren zur Identifikation optimaler Standorte für Windkraftanlagen (WKA) zu entwickeln. Dabei sollen insbesondere die Interessen und Informationsbedarfe von Kommunalverwaltungen, potentiellen Investoren und der Öffentlichkeit berücksichtigt sowie die Ergebnisse auf einer webbasierten Informationsplattform zur Förderung der Energiewende visualisiert werden.
- GIS-gestützte Flächenpotentialanalyse für Windkraftanlagen
- Methoden der 3D-Visualisierung und Sichtbarkeitsanalyse
- Stakeholder-spezifische Anforderungen an Standortplanungen
- Ökonomische und ökologische Kennzahlen zur Standortbewertung
- Implementierung von Open-Data-Ansätzen in der Regionalplanung
Auszug aus dem Buch
Methoden und Algorithmen GIS-gestützter WKA-Standortanalysen
Zur Ermittlung von potentiellen Flächen für die Windkraftnutzung in einem Untersuchungsgebiet können eine Vielzahl an GIS-basierten WKA-Standortanalysemethoden, die sich wiederum aus verschied Algorithmen zusammensetzen, angewendet werden. Grundlegendes Ziel der verschiedenen Analysemethoden ist es, mit jedem Analyseschritt die Ausschlusskriterien so zu konkretisieren und zu verdichten, das final „Eignungsflächen“ ermittelt werden können, die ein möglichst niedriges Risiko an Raumnutzungskonflikten und und somit eine erhöhte Akzeptanz von Windkraftanlagen zur Folge haben.
Darüber hinaus sollen über die WKA-Standortanalysen raumbezogene Informationen generiert werden, die den Entscheidern aus Wirtschaft und kommunaler Verwaltung Grundlagen für Investitionsentscheidungen und Genehmigungsentscheidungen liefern. In den folgenden Unterkapiteln soll daher eine Auswahl der grundlegenden GIS-basierten Standortanalysemethoden dargestellt werden.
Darüber hinaus sollen die einzelnen Algorithmen der verschiedenen Methoden genannt und ihre Funktion erläutert werden. Gemäß Lange (2002: 81) „ist ein Algorithmus eine allgemeine Berechnungsvorschrift zur Lösung eines Problems, die sich aus mehreren elementaren Schritten zusammensetzt, die in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden müssen“. Die Auswahl der beschriebenen WKA-Standortanalysemethoden und deren Algorithmen beschränken sich dabei auf die Ressourcen (Toolbox) der Geoinformationssoftware ArcGIS (for Desktop) von ESRI. Weitere wesentliche Standortanalysemethoden wie Schattenwurf- und Schallschutzanalysen werden nicht berücksichtigt, da ArcGIS hierfür keine Algorithmen anbietet.
Zusammenfassung der Kapitel
1 EINLEITUNG: Zusammenfassung der klimapolitischen Hintergründe, der Bedeutung der Windkraft für die Energiewende und der daraus resultierenden Konfliktpotentiale.
2 DEFINITIONEN UND ERLÄUTERUNGEN: Klärung grundlegender Fachbegriffe wie Geodaten, Geoinformationssysteme (GIS) und der Aufbau einer Windkraftanlage als Basis für die weiteren Analysen.
3 RAUMPLANERISCHE RAHMENBEDINGUNGEN FÜR DEN AUSBAU DER WINDENERGIE: Erläuterung der gesetzlichen Grundlagen und Steuerungsinstrumente, wie das Raumordnungsgesetz, zur räumlichen Planung von Windkraftprojekten.
4 STAKEHOLDER-SPEZIFISCHE ANFORDERUNGEN AN WKA-STANDORTANALYSEN: Analyse der differenzierten Informationsbedarfe von Kommunalverwaltungen, Investoren und der Öffentlichkeit im Planungsprozess.
5 METHODEN UND ALGORITHMEN GIS-GESTÜTZTER WKA-STANDORTANALYSEN: Technische Darstellung der GIS-basierten Analysemethoden und Algorithmen zur Ermittlung von Ausschluss- und Eignungsflächen.
6 FALLBEISPIEL DAHME-SPREEWALD - FLÄCHENPOTENTIALANALYSE FÜR WKA: Praktische Anwendung der vorgestellten GIS-Methoden im Landkreis Dahme-Spreewald unter Einbeziehung verschiedener Datengrundlagen.
7 FALLBEISPIEL BERGHOLZ-REHBRÜCKE - ANALYSE DER LANDSCHAFTSBILDBEEINFLUSSUNG: Anwendung von 3D-Visualisierungs- und Sichtbarkeitsanalysemethoden an einem spezifischen Testgebiet.
8 FALLBEISPIEL MÄRKISCHE HEIDE - ERMITTLUNG ÖKONOMISCHER & ÖKOLOGISCHER KENNZAHLEN: Detaillierte Berechnung und Interpretation ökonomischer sowie ökologischer Kenngrößen für die Gemeinde Märkische Heide.
9 ERGEBNISSE DER WKA-STANDORTANALYSEN FÜR DAS FALLBEISPIEL MÄRKISCHE HEIDE: Umfassende Darstellung der Standortanalyse-Ergebnisse für verschiedene potentielle WKA-Entwicklungsgebiete.
10 WEBBASIERTE DARSTELLUNG DER STANDORTANALYSE FÜR DAS FALLBEISPIEL MÄRKISCHE HEIDE: Vorstellung der Konzeption und Umsetzung einer webbasierten Informationsplattform für die verschiedenen Stakeholder.
Schlüsselwörter
Windkraftanlagen, Standortanalyse, Geoinformationssysteme, GIS, Flächenpotentialanalyse, Energiewende, Raumordnung, Stakeholder, 3D-Visualisierung, Sichtbarkeitsanalyse, Brandenburg, Klimaschutz, Ertragspotential, Open Data, Web-GIS.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Durchführung GIS-basierter Standortanalysen für Windkraftanlagen, um geeignete Flächen unter Berücksichtigung rechtlicher und räumlicher Rahmenbedingungen zu identifizieren.
Was sind die zentralen Themenfelder der Analyse?
Die zentralen Themenfelder sind die raumplanerische Steuerung, die Berücksichtigung stakeholder-spezifischer Anforderungen, GIS-gestützte Flächenpotentialanalysen und die ökonomisch-ökologische Bewertung von Standorten.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Ziel ist die objektive Ermittlung von Eignungsflächen für die Windkraftnutzung durch GIS-Verfahren und deren ansprechende Kommunikation gegenüber der Öffentlichkeit, Investoren und der Kommunalverwaltung.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden angewendet?
Es werden GIS-basierte, vektorbasierte Analysemethoden (z.B. Clip, Buffer, Union, Erase) sowie 3D-Visualisierungen und Sichtbarkeitsanalysen angewendet.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die theoretischen Grundlagen der Raumplanung, die methodische Vorgehensweise, Fallbeispiele für den Landkreis Dahme-Spreewald und die Märkische Heide sowie die Konzeption einer webbasierten Informationsplattform.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren diese Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Geoinformationssysteme, Standortanalyse, Windenergie, Flächenpotentialanalyse, räumliche Planung und Transparenz im Planungsprozess.
Warum ist das Fallbeispiel Märkische Heide für die Arbeit relevant?
Es dient als konkretes Beispiel für eine vertiefende Analyse, in der ökonomische und ökologische Kennzahlen für spezifische Entwicklungsgebiete berechnet wurden, um Entscheidungsträgern detaillierte Daten bereitzustellen.
Wie trägt die Arbeit zum Open-Data-Ansatz bei?
Die Arbeit nutzt explizit frei verfügbare Geodaten (Open Data) aus amtlichen Quellen des Landes Brandenburg, um zu zeigen, dass auch mit diesen Daten professionelle Standortanalysen durchführbar sind.
- Arbeit zitieren
- Michael Siegert (Autor:in), 2015, Standortanalyse für Windkraftanlagen mit der Beteiligung der Öffentlichkeit, Investoren und kommunalen Verwaltung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/343358
