Endbericht Solarpotentialberechnung Im Rahmen des ITE Intelligente Energie Projektes

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1 Endbericht Solarpotentialberechnung Im Rahmen des ITE Intelligente Energie Projektes Ansprechpartner: BEWAG Geoservice Ing. Klaus Schuszter Kasernenstraße Eisenstadt TOB Technologieoffensive Burgenland GmbH DI Johann Binder, DI Heidrun Sapusek Markstraße Eisenstadt Seite 1 von 16

2 Inhaltsverzeichnis Aufgabenstellung... 3 Datengrundlagen... 3 LaserScanning - Grundlagen... 3 Extrahierung der Gebäudedächer aus Laserscannerdaten... 5 Solarpotentialberechnung... 5 Visualisierung... 9 Parameter zur Kategorisierung der Dachflächen Analyse der drei Beispielgemeinden Seite 2 von 16

3 Aufgabenstellung Am wurde bei einer Besprechung mit DI Binder/TOB die Anwendungsmöglichkeiten von Laserdaten näher erörtert. Im Laufe der Besprechung hat sich herausgestellt dass die BEA Informationen über mögliche/potentielle Dachflächen von Photovoltaikanlagen als Grundlage für eine Strategie des Burgenlandes benötigt. Bei einer weiteren Besprechung am präsentierte die BEWAG Geoservice der BEA einen Lösungsvorschlag zur halbautomatischen Ermittlung von möglichen Dachflächen für die Nutzung von Photovoltaikanlagen mit einer Genauigkeit von besser 3%. Datengrundlagen Die Basisdaten werden aus der Burgenlandbefliegung (2010/11) herangezogen, durchgeführt von der BEWAG Geoservice. Auftraggeber und Besitzer der Daten ist das Amt der Burgenländischen Landesregierung, Landesamtsdirektion, Stabsstelle Raumordnung Referat GIS-Koordination, Ansprechpartner Dipl.-Ing. Thomas Zalka. Die Daten wurden für dieses Projekt der TOB, DI Johann Binder zur Verfügung gestellt. LaserScanning - Grundlagen Laserscanner sind optische Systeme und dienen der schnellen und vollständigen Erfassung von Landschaftsoberflächen und Gebäuden. Sie sind berührungslos messende Systeme, die auf Basis von Laserlicht arbeiten. Bei diesem Messverfahren wird vom Laserscanner ein Laserstrahl ausgesandt, welcher von der Umgebung reflektiert und von der Empfangsoptik des Laserscanners mittels Laufzeitmessung aufgenommen wird. Seite 3 von 16

4 Fullwaveform Scanner können Mehrfachreflexionen, deren Intensität und Echobreite eines einzelnen Laser-Pulses detektieren und so etwa über Waldgebieten sowohl die Baumkronen als auch den Boden erfassen. Die Erfassung der Position und Lage des Laserscanners wird mit einem GPS (global positioning system) und einer IMU (inertial measurement unit) gewährleistet, die eine sehr hohe Genauigkeit aufweisen. Das Ergebnis dieser beiden Sensoren nennt sich nach aufwendigen Berechnungen Trajektorie oder Flugpfad (siehe Bild unten). Seite 4 von 16

5 Extrahierung der Gebäudedächer aus Laserscannerdaten Voraussetzung für die vektorisierten Gebäudedächer ist eine homogene Punktdichte von mind. 10 Punkten/m² damit auch Gaupen und kleinere Flächen detektiert werden können. Über eine Software (TerraScan) werden Gebäude teilautomatisch klassifiziert, anschließend die Dächer vektorisiert und ein.txt file erzeugt, welches die Gebäude mittels Koordinaten beschreibt (Dächer, Wände, Traufen). Beispiel (Auszug): Solarpotentialberechnung Für die Solarpotentialberechnung wurden insgesamt 5 Softwaretools eigens entwickelt. Extrahierung der Dachflächen mittels Visual Basic Effiziente Projektion von UTM33 auf Breite, Länge und Höhe (geodätisch) in ETRS89 mittels Octave Flächen-, Neigung-, und Azimuthbestimmung (unter Berücksichtigung der Meridiankonvergenz) mittels Octave Statistische Auswertungen mittels Octave Umformatierungen mittels Unix Seite 5 von 16

6 Bei dieser Berechnung ist keine Fern- bzw. Nahverschattung vorgesehen. Das Endergebnis der Berechnungen liegt mit einer Genauigkeit von besser 3 % vor. Programmcode (Auszug): Seite 6 von 16

7 Ergebnis der Berechnungen (Auszug): Spalte 1: Spalte 2: Spalte 3: Spalte 4: Spalte 5: Spalte 6: Spalte 7: Spalte 8: Spalte 9: Spalte 10: Spalte 11: Spalte 12: Spalte 13: Spalte 14: Kategorisierung (1 Sehr gut geeignet, 2 Gut geeignet, 4 Nicht geeignet) Gebäude Nummer (interner Zähler) Dachfläche Nummer (interner Zähler) Rechtswert - Koordinate in UTM 33/ETRS89 Hochwert - Koordinate in UTM 33/ETRS89 Höhe - Koordinate in ellipsoidischer Höhe Geodätische Breite in Dezimalgrad in ETSR89 Geodätische Länge in Dezimalgrad in ETSR89 Dachneigung (Grad) Azimuth ohne Meridiankonvergenz (Grad) Meridiankonvergenz (Grad) Azimuth mit Meridiankonvergenz (Grad) Dachfläche (m²) Standardabweichung der jeweiligen Fläche von einer Ebene in m Seite 7 von 16

8 Detektierte Dachflächen Kategorisierte Dachfläche Sehr gut geeignet Seite 8 von 16

9 Visualisierung Für die Visualisierung wurde ein Softwaretool eigens entwickelt: Visualisierung auf Google Earth mittels Visual Basic Dabei ist es möglich jede einzelne berechnete Dachfläche mittels einer zugeordneten Farbe (nach Kategorie) zu visualisieren. Auszug Programmcode: Seite 9 von 16

10 Auszug GoogleEarth Header: Seite 10 von 16

11 Dunkelgrün: Sehr gut geeignete Dachfläche Hellgrün: Gut geeignete Dachfläche Gelb: Nicht geeignete Dachfläche Zusätzlich enthält jedes Symbol alle geometrischen Informationen einer Dachfläche Seite 11 von 16

12 Parameter zur Kategorisierung der Dachflächen Folgende Kategorien wurden nach Rücksprache mit DI Johann Binder verwendet: Sehr gut geeignete Dachflächen mit einem max. Ertrag von ca. 87 % Azimut: Neigung: 0-50 Dachfläche: > 20 m² Zusätzlich werden der Kategorie Sehr gut geeignete Dachfläche noch Flachdächer hinzugefügt Azimut:0-360 Neigung: 0-5 Dachfläche > 45m² Durch Aufständerung ist es möglich Photovoltaikanlagen auf Flachdächern optimal auszurichten. Gut geeignete Dachflächen mit einem max. Ertrag von ca. 70 % Azimut: Neigung: 0-60 Dachfläche: > 10 m² Es ist zu beachten dass die Kategorie Gut geeignete Dachfläche NICHT in der Kategorie Sehr gut geeignete Dachfläche enthalten ist. Quelle: Seite 12 von 16

13 Analyse der drei Beispielgemeinden In Rücksprache mit DI Johann Binder wurden drei EKKO-Gemeinden herangezogen. Gemeinde Neckenmarkt Einwohner: Fläche (Gemeinde): 26,9 km² Dachfläche Gesamt [m²] Fläche Sehr gut geeignet ,9% Fläche Gut geeignet ,4% Fläche nicht geeignet ,7% Seite 13 von 16

14 Gemeinde Neufeld Einwohner: Fläche (Gemeinde): 4,2 km² Dachfläche Gesamt [m²] Fläche Sehr gut geeignet ,8% Fläche Gut geeignet ,7% Fläche nicht geeignet ,5% Seite 14 von 16

15 Gemeinde Oslip Einwohner: Fläche (Gemeinde): 17,83 km² Dachfläche Gesamt [m²] Fläche Sehr gut geeignet ,2% Fläche Gut geeignet ,4% Fläche nicht geeignet ,4% Seite 15 von 16

16 Zusammenfassung Ortschaft Neckenmarkt Neufeld Oslip Summe Dächer Gesamt (Anzahl der Dachflächen) Dächer Sehr gut geeignet Dächer Gut geeignet Dächer nicht geeignet Dachfläche Gesamt [m²] Fläche Sehr gut geeignet Fläche Gut geeignet Fläche nicht geeignet prozentuell nach Dachflächen (m²) Durchschnitt Sehr gut geeignet 27,9% 38,8% 28,2% 33,7% Gut geeignet 24,4% 19,7% 24,4% 21,9% Nicht geeignet 47,7% 41,5% 47,4% 44,4% Die Gemeinde Neufeld liegt mit knapp 39 % sehr gut geeigneten Dachflächen um 10 Prozentpunkte höher als die Gemeinden Neckenmarkt und Oslip. Das dürfte auf die noch recht jungen Gemeindestrukturen von Neufeld zurückzuführen sein. Bei Neubauten wird, zu sehen im Beispiel Neufeld, mehr auf solares Bauen wertgelegt. Die Nordsüd- und Ostwestausrichtung der Hauptverkehrsstrassen dürfte ebenfalls zu einer überdurchschnittlich hohen Anzahl von sehr gut geeigneten Dachflächen beitragen. Seite 16 von 16