Verifikation und Optimierung mesoskaliger Windfeldsimulationen für Deutschland

<p>Das Erneuerbare-Energien-Gesetz 2021 (EEG) sowie das Klimaschutzgesetz sehen vor, dass in Deutschland in den kommenden Jahren die Treibhausgasemissionen stärker reduziert werden müssen und vor allem der Ausbau der Windenergie forciert wird. In diesem Zusammenhang wurde von anemos in dem Projekt: „Bereitstellung eines präzisen, validierten und aufbereiteten Datensatzes, zur kurzfristigen Umsetzung eines Windatlas am Umweltbundesamt (UBA)“ ein Windatlas für Deutschland entwickelt, welcher in Qualität und Genauigkeit neue Maßstäbe setzt.</p> <p>Zielsetzung des Projektes war es die Datengrundlage für die Windenergienutzung zu verbessern sowie eine zusätzliche Unterstützung bei räumlichen Planungsfragen und Wind- oder Ertragsabschätzungen zu entwickeln. Dafür mussten hohe Qualitätsstandards, wie z. B. hohe Korrelationen zu Messungen oder Erträgen, geringe Abweichungen im Jahresgang sowie eine hohe Genauigkeit in der mittleren Windgeschwindigkeit, erfüllt werden.</p> <p>Die Basis des anemos Windatlas für Deutschland bilden die ERA5 Reanalysedaten des EZMWF, sowie ein auf Deutschland optimiertes Wettermodell. Die hohe Qualität des Windatlas wird durch das von anemos entwickelte „Remodelling-Verfahren“ (Optimierungsverfahren) erreicht. Da generell in den Reanalysedaten systematische Abweichungen z. B. in der langjährigen mittleren Windgeschwindigkeit oder im Jahresgang vorhanden sind, konnte mittels des Remodelling-Verfahrens der Windatlas signifikant verbessert werden.</p> <p>Für Ertragsgutachten stellen vor allem die höheren Korrelationen und die Jahresgangkorrektur eine deutliche Verbesserung dar, da Verlustberechnungen genauer berechnet werden können. Für Ersteinschätzungen ist die genaue mittlere Windgeschwindigkeit mit einer räumlichen Auflösung von bis zu 25 x 25 m² von Vorteil.</p> <p>Die Genauigkeit des Windatlas wurde durch eine interne und externe Verifizierung mit über 100 Windmessungen nachgewiesen. Zusätzlich wurde ein Vergleich von 26 unabhängigen Messungen zwischen den gängigen Mesoskala-Datensätzen NEWA (New European Wind Atlas), EMD-WRF Europe+ (EMD International A/S) und anemos (D-3km.E5) durchgeführt. Neben dem finalen standortgenauen anemos Windatlas werden die Atlas-Rohdaten und die durch das Remodelling korrigierten 3 km Daten dargestellt, um die Verbesserung durch das Remodelling und durch die Korrektur auf den Standort darstellen zu können.</p> <p>Die Ergebnisse zeigen ganz eindeutig, dass systematische Fehler in den mesoskaligen Simulationen korrigiert werden können. Für die Windenergieanwendung ist es daher unerlässlich die mesoskalige Simulation an reale Messungen anzupassen (Remodelling), ein mikroskaliges Downscaling auf den Standort zu implementieren und anschließend die Daten zu verifizieren, um einen Windatlas mit sehr hoher Qualität zu erreichen.</p>

Ausreichend Raum für die Windenergienutzung an Land. Ein Vorschlag für neue regulative Rahmenbedingungen

Im Zuge des anstehenden weiteren Umbaus des Energiesystems in Deutschland wird es erforderlich werden, sukzessive weitere Flächen für die Windenergienutzung an Land bereitzustellen. Der derzeitige regulative Rahmen weist jedoch Defizite aus, welche die entsprechenden Planungen erheblich erschweren und verzögern. Daher werden in diesem Beitrag zur Problemlösung gesetzliche Änderungen vorgeschlagen. Der resultierende neue dynamische Steuerungsansatz setzt auf stufenförmige, optimierte Ausbauwerte im Erneuerbare-Energien-Gesetz, auf denen Grundsatzvorgaben im Raumordnungsgesetzaufbauen. Letztere beinhalten Mindestvorgaben für regionalplanerische Vorranggebiete – auf der Basis einzuführender regelmäßiger Analysen des Bundesamtes für Bauwesen und Raumordnung. Bei Einhaltung dieser Werte würde eine angeregte Teilentprivilegierung im Baugesetzbuch greifen, mittels welcher in entsprechenden Regionen auf eine aufwendige und fehleranfällige Konzentrationszonenplanung verzichtet werden kann. Flankierend wird zur Beschleunigung eine Änderung vorgeschlagen, auf deren Grundlage inVorranggebieten eine Genehmigung von Windenergieanlagen rechtssicher auch bei gegenläufigen, noch nicht angepassten kommunalen Konzentrationszonenplanungen erfolgen kann.

Die wasserrechtliche Genehmigung von Kleinwasserkraftanlagen

Erneuerbare Energien und deren bedeutende Rolle bei Interessenabwägungen Dieses Buch widmet sich Problemstellungen rund um die wasserrechtliche Genehmigung von Kleinwasserkraftanlagen. Es zeigt auf, dass erneuerbare Energien derzeit besonders gewichtige "übergeordnete" öffentliche Interessen bei Interessenabwägungen in umweltrechtlichen Bereichen darstellen. Auf Grundlage allgemeiner Analysen zu öffentlichen Interessen und Interessenabwägungen wird der einschlägige Rechtsrahmen dargestellt und in Beziehung zur Genehmigung von Kleinwasserkraftanlagen gesetzt. Gerade Kleinwasserkraftanlagen müssen zur Erreichung der internationalen/europäischen/nationalen Energie- und Klimaziele (CO2-Neutralität, energetische Unabhängigkeit) eine wesentliche Rolle spielen. Schließlich werden aus den bis zu diesem Zeitpunkt gewonnenen Erkenntnissen allgemeine Schlüsse gezogen, welche für sämtliche umweltrechtliche Bereiche und dort angesiedelte Interessenabwägungen bedeutend sind. Themen rund um den Klimawandel und erneuerbare Energien werden uns noch viele Jahre beschäftigen. Gerade für den rechtlichen Zusammenhang derselben hat dieses Werk höchste Relevanz.

Komfort in energieflexiblen Gebäuden

Vor allem im dicht besiedelten urbanen Raum ist die Nachfrage nach innovativen und nachhaltigen Wohnkonzepten unter Einsatz intelligenter Technologien groß. Ein zentraler Aspekt ist die Energieproduktion und -versorgung in Wohngebäuden und quartieren, die verstärkt lokale erneuerbare Energien einbeziehen. Dabei sollen vor allem Flexibilisierungsmaßnahmen einen sinnvollen Einsatz volatiler Energieträger ermöglichen. Die hier präsentierte Fallstudie vergleicht den (thermischen) Wohnkomfort in einem energieflexiblen Gebäude in Wien aus der Sicht von Nutzer*innen und aus der Sicht von Expert*innen. Die Studie hebt die Relevanz wissenschaftlich evaluierter nutzer*innenzentrierter Planung für den Erfolg der Energiewende hervor, da die Erfassung heterogener Bedürfnisse beim Wohnkomfort potenzielle Zielkonflikte bei Planung, Umsetzung und Nutzung innovativer Gebäudekonzepte aufzeigen kann.

Rebound-Effekte und Prosumer

Am Beispiel von Prosumern mit Solarenergie wird dargestellt, wieso es beim Umstieg auf erneuerbare Energien zu Rebound-Effekten kommen kann. Die Gründe hierfür sowie die Rolle politischer Rahmenbedingungen werden basierend auf Interviewergebnissen genauer beleuchtet.