Naturräumliches Potenzial der Region „Energiewende Oberland“ zur Strom-und Wärmeproduktion mit Photovoltaik und Solarthermie

Diese Zusammenfassung stellt die Ergebnisse der Potenzialanalyse für  den Bereich der Solarenergie (Photovoltaik (PV) /Solarthermie) dar. Eine Gesamtübersicht über die Potenziale aller weiteren EE-Erzeugungsformen finden Sie hier.

Im Untersuchungsgebiet „Energiewende Oberland“ ist der Wert der Globalstrahlung, einem Maß für die am Erdboden ankommende Sonneneinstrahlung, mit 1.167 kWh/m² mittlerer Jahressumme etwas höher als im gesamtdeutschen Mittel (siehe Abbildung 1, DWD 2015) und bietet damit gute Voraussetzungen für eine vielfältige Nutzung auf dem Weg zu einer allein durch EE sichergestellten Energieversorgung der Region. 

Abbildung 1: Langjähriges Mittel der Jahressummen 1981-2010 der Globalstrahlung in der Region „Energiewende Oberland“.

Wie wurde das Potenzial für Solarenergie in der Region berechnet?

Um das bisher ungenutzte Potenzial für Solarenergie im Oberland zu ermitteln, wurden Daten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) zur Sonneneinstrahlung und Daten des Bayerischen Landesamts für Digitalisierung, Breitband und Vermessung zu verfügbaren Dach- und Fassadenflächen sowie zur Landnutzung in der Region herangezogen.  

Das naturräumliche Potenzial für Solarenergie wurde mithilfe der Globalstrahlung quantifiziert, die das langjährige Mittel der auf einer horizontalen Fläche an der Erdoberfläche eintreffenden Energiemenge beschreibt und Sonnenscheindauer sowie  Bewölkungsgrad berücksichtigt. Jahreszeitlich variierende Sonnenstände und die Neigung bzw. Exposition der Anlagen wurden hierbei verrechnet.

Für die Ermittlung der verfügbaren Dach- und Fassadenflächen wurde  ein dreidimensionales Gebäudemodell hinzugezogen, das auf Laserscanning-Daten basiert (siehe Abbildung 2). . Bereits durch PV oder Solarthermie genutzte Flächen wurden ausgeschlossen. 

Abbildung 2: Ausschnitt aus dem dreidimensionalen Gebäudemodell LoD2 des Landkreises Weilheim-Schongau auf den Landnutzungsdaten des ATKIS Basis-DLM(LDBV 2015, BKG 2008). 

Für die Ermittlung des ungenutzten Potenzials durch Freiflächenanlagen wurden zunächst die theoretisch verfügbaren Flächen nach Ausschluss von Gewässern, Wäldern, Siedlungsflächen und bereits bestehenden Freiflächenanlagen ermittelt. Hierbei ist die starke Flächenkonkurrenz mit z. B. der Landwirtschaft zu beachten.

Die solare Energie bei Dach- und Fassadenflächen kann sowohl in Wärme (über Solaranlagen zur Warmwasseraufbereitung und Heizungsunterstützung) als auch in Strom (über PV-Anlagen) umgewandelt werden.  Nach dem Leitfaden Energienutzungsplan (BAYSTMUV et al. 2011) entspricht 1 kWpeak etwa 10m² Modulfläche. Der Jahresnutzungsgrad für Solarthermie wurde mit 25 % berechnet und ist damit deutlich höher als der Jahresnutzungsgrad für PV mit 9 %. Freiflächenanlagen werden in aller Regel nur zur Stromerzeugung genutzt.

Welches bisher ungenutzte Potenzial für die Stromerzeugung mit Photovoltaik (PV) besteht im Oberland?

Bei den Dachflächen ergibt sich anhand der erläuterten Berechnung eine verfügbare Fläche von 25,2 Mio m2, während 58,6 Mio m2 Fassadenflächen frei verfügbar sind. Für die Installation von PV-Freiflächenanlagen werden nach naturräumlichen Kriterien 639 km² als grundsätzlich geeignet identifiziert, was knapp 22 % der gesamten Gebietsfläche entspricht. Die sich daraus ergebenden Potenziale für die Solarenergie in der Region werden in den Abbildungen 3 und 5 dargestellt.

Mit ca. 1.480 GWh/a reicht das Potenzial der Dach- und Fassadenflächen aus, um mehr als die Hälfte des gesamten Stromverbrauchs der Region zu decken (siehe Abbildung 3). Dabei liefern Dachflächen im Vergleich zu Fassadenflächen mit über 80 % des ermittelten Gesamtpotenzials den größeren Beitrag.

Ein wesentlich höheres Potenzial bieten allerdings Freiflächenanlagen, wie in Abbildungen 4 und 5 dargestellt ist. Mit ca. 22.800 GWh/a reicht das Potenzial der Freiflächen weit über den benötigten Betrag des aktuellen Stromverbrauches hinaus. Allerdings stehen Freiflächenanlagen in starker Flächenkonkurrenz zur Landwirtschaft und anderen Landnutzungen.

Abbildung 3: Ungenutztes Potenzial für die Stromerzeugung mittels PV-Dach- und Fassadenanlagen in der Region „Energiewende Oberland“. Dargestellt ist jeweils das Potenzial der einzelnen Landkreise und der Gesamtregion in GWh/a. Die orange-gestrichelten Linien markieren den aktuellen Stromverbrauch des jeweiligen Landkreises bzw. der gesamten Region in GWh/a.

 

Abbildung 4: Mittlere jährlich verfügbare Energiemenge ( = Globalstrahlung) auf den geeigneten sowie bedingt geeigneten Flächen in der Region „Energiewende Oberland“ in kWh/m² (eigene Berechnungen; DWD 2012).

Abbildung 5: Ungenutztes Potenzial für die Stromerzeugung mittels PV-Freiflächenanlagen in der Region. Dargestellt ist jeweils das Potenzial für die einzelnen Landkreise und für die Gesamtregion in GWh/a. Die orange-gestrichelten Linien markieren den aktuellen Stromverbrauch des jeweiligen Landkreises bzw. der gesamten Region in GWh/a.

 

Welches bisher ungenutzte Potenzial für die Wärmeerzeugung  aus Solarthermie besteht im Oberland?

Zur Deckung des Wärmebedarfs der Region bietet die Solarthermie auf Dach- und Fassadenflächen das Potenzial mehr als die Hälfte des Bedarfs der gesamten Region (ca. 5.531 GWh/a) zu decken (siehe Abbildung 6). Zu beachten ist dabei die Flächenkonkurrenz zwischen Photovoltaik und Solarthermie.

Abbildung 6: Ungenutztes Potenzial für die Wärmeerzeugung mittels Dach- und Fassadenflächen in der Region „Energiewende Oberland“. Dargestellt ist jeweils das Potenzial für die einzelnen Landkreise und für die Gesamtregion in GWh/a. Die rot-gestrichelten Linien markieren den aktuellen Wärmebedarf des jeweiligen Landkreises bzw. der gesamten Region in GWh/a. 

 

Quellen:

BAYSTMUV; BAYSTMWIVT UND BAYSTMI 2011: Leitfaden Energienutzungsplan. Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz; Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie; Oberste Baubehörde im Bayerischen Staatsministerium des Innern.

Dwd 2015: Klimadaten für Deutschland (Datensatz). Online erhätlich unter http://www.dwd.de/bvbw/appmanager/bvbw/dwdwwwDesktop?_nfpb=true&_pageLabel=_dwdwww_klima_umwelt_klimadaten_deutschland&activePage=&_nfls=false  (Zugriffsdatum: 8.1.2015).

LDBV 2015: 3D-Gebäudemodell LoD2. Bayerisches Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung.

ADV 2015: Amtlich Topographisch-Kartographisches Informationssystem (ATKIS). Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland.