Inhalt. Das Projekt. Die Ziele. Das Forschungsthema. Die Standortfaktoren. Umsetzungsstand

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1 Standortanalyse für Photovoltaik-Anlagen durch hochauflösende Sensoren in der Fernerkundung Prof. Dr. Klärle Dipl.-Ing. (FH) Ludwig 2. Interdisziplinäres Fachsymposium Raum-Planung-Geoinformation 29. September 2006 Inhalt Das Projekt Die Ziele Das Forschungsthema Die Standortfaktoren Das Ziel: Standortanalyse für Photovoltaik-Anlagen mittels Laserscannerdaten Umsetzungsstand

2 Das Projekt Förderinstitution Arbeitsgruppe Innovativer Projekte Ministerium für Wissenschaft und Kultur des Landes Niedersachsen Projektlaufzeit _2 Jahre _Jan 2006 Dez 2007 Das Projekt Kooperationspartner IGF, Institut für Geoinformatik und Fernerkundung, Uni Osnabrück, Prof. Dr. Ehlers TopScan, Gesellschaft zur Erfassung topographischer Informationen, Rheine, Dr. Lindenberger Assoziierte Partner: Solarenergieverein Osnabrück, Prof. Dr. Kuhnke Fachdienst Geodaten, Stadt Osnabrück, Herr Koch

3 Thema Photovoltaik auf vorhandenen Dächern Laserscannerdaten Das Thema Die Ziele _Standortfindung für Photovoltaikanlagen im gesamten Bundesland mit dem Ziel, Anlagen ohne/mit wenig staatlichen Subventionen betreiben zu können. _Für die Nutzer entstehen keine weiteren Kosten (alle Daten bereits vorhanden) _Der volkswirtschaftliche Mehrwert der Laserscannerdaten wird deutlich.

4 Ziele Solarenergiepotential _Für eine große Region _Für jedes einzelne Gebäude Thema Laserscannerdaten Das Prinzip Die Genauigkeit: _ 4 Punkte/m² _ 0,1m Ausbauziel: _ Bundesgebiet _ 2-Jahres-Turnus Bildquelle: Wever, Lindenberger Experiences of 10 years laserscanning

5 Thema Standortfaktoren -Exposition -Neigung -Verschattung -Globalstrahlung f(x) Solar Energiepotential Standortfaktoren Exposition Nutzung der Globalstrahlung in Abhängigkeit von der Exposition % Quelle:

6 Standortfaktoren Neigung 0-20 bedingt geeignet gut geeignet sehr gut geeignet gut geeignet bedingt geeignet > 70 ungeeignet Jahresertrag in Abhängigkeit von der Dachneigung α Quelle: Grammer Solar Standortfaktoren Verschattung Quelle: FH Osnabrück

7 Standortfaktoren Globalstrahlung Die Globalstrahlung gibt die Strahlung der Sonne in Kilowattstunden (kwh) an, die auf eine horizontale Fläche von 1m² einfällt (kwh/m²). Sie setzt sich zusammen aus direkter, diffuser und reflektierender Strahlung. Quelle:DWD Standortfaktoren Flächengröße > 8m²

8 Berechnung Solarenergiepotential Y = η H F Y = der mittlere jährliche Ertrag in [kwh / a] η = der Wirkungsgrad der Anlage bzw. der Module [dimensionslos] F = die Fläche der Anlage in [m²] H = mittlere jährliche Globalstrahlungsenergie am Aufstellungsort in [kwh / (m² a)] Berücksichtigung der Dachneigung und Exposition Ynutz= Y S / 100 S = relativer Anteil der Solarstrahlung [%] Umsetzung Laserscannerdaten der Stadt Osnabrück _Befliegung 12. und13.juli 2005 _auf 120 km² 630 Mio. Rohpunkte _ca. 4-5 Punkte pro m² _Höhengenauigkeit: 5 7 cm _Lagegenauigkeit: 2 15 cm _aufbereitet als 1m Raster getrennt nach DOM und DGM

9 Testgebiete Untersuchungsgebiete in der Stadt Osnabrück _Summerland 12 Gebäuden _Auf dem Klee 45 Gebäuden (3D-Modell) _Osnabrück Nord ca. 1 km² 993 Gebäuden (Ortsvergleich) Umsetzung Pilotregion Stadtgebiet Osnabrück Fläche: 120 km² Präsentation im Internet-GIS (Planung) Stadt Osnabrück

10 Umsetzung Software _ArcGIS 9, ESRI (für Testgebiete) _Softwareanpassung (für große Gebiete) Umsetzung Methodik _Gebäudegrundriss aus ALK

11 Umsetzung _Verschneiden: ALK Gebäudeumrisse Laserscannerdaten Umsetzung Verschneiden: _Neigung _Exposition Ergebnis: _Relativer Anteil der Solarstrahlung Flächenabfrage _> 8m² _Wertstufe 1-4

12 Umsetzung Untersuchungsgebiet Osnabrück Nord Umsetzung Untersuchungsgebiet Osnabrück Nord (1km²) Berechnung des Solarenergiepotentials: Y = η H F _Wirkungsgrad (η): 0,1 _Globalstrahlungswert (H) Osnabrück: 960 kwh / (m²*a) _Flächengröße geeigneter Flächen: m² _relativer Anteils an der Solarstrahlung Ynutz= Y S / kwh / a Durchschnittsverbrauch Jahr/ Person: ca kwh/a Energie für ca.4200 Personen / a auf einem 1km²/993 Gebäude

13 Ausblick Flugzeugscannerdaten eine vielversprechende Basis für umfassende Umweltsimulationen Wir müssen Sie nur nutzen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit