Bewertung und Planung von Stromnetzen

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1 Bewertung und Planung von Stromnetzen 18. Workshop Modellierung und Simulation von Ökosystemen Kölpinsee M.Sc. Jakob Kopec Univ.-Prof. Dr. habil. Nguyen Xuan Thinh TU Dortmund Fakultät Raumplanung Fachgebiet Raumbezogene Informationsverarbeitung und Modellbildung

2 Konsortium Amprion GmbH Dipl. Ing. Dipl. Wirt. Ing. Jochen Meyering Technische Universität Dortmund Informatik, LS für Algorithm Engineering Prof. Dr. P. Mutzel, Dr. C. Gutwenger Informatik, LS für Graphische Systeme Prof. Dr. H. Müller, Dr. F. Weichert Mathematik, LS für Diskrete Optimierung Prof. Dr. C. Buchheim Raumplanung, FG Ver und Entsorgungssysteme Prof. Dr. Ing. H. P. Tietz, Dipl. Ing. Mike Dokter Raumplanung, FG Raumbezogene Informationsverarbeitung und Modellbildung Prof. Dr. N. X. Thinh, M.Sc. Jakob Kopec Spiekermann & Wegener, Stadt und Regionalforschung Dipl. Ing. Björn Schwarze Quelle: Gina Sanders Fotolia.de 2

3 Motivation und Zielsetzung des Projektes Softwaresystem zur Identifikation von optimalen Trassenverläufen Objektive multikriterielle Ermittlung und Bewertung von Trassenverläufen Beachtung topologischer, raumplanerischer, technischer, wirtschaftlicher, ökologischer und sozioökonomischer Anforderungen Bundesweite Übertragbarkeit möglich Nutzen aus planerischer Perspektive Unterstützung von Planungsprozessen Darstellung von Trassenalternativen hinsichtlich veränderter Rahmenbedingungen ( Bürgerdialoge ) Partizipation durch Web Gis Anwendungen Quelle: VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V./Übertragungsnetzbetreiber 3

4 Prozesspipeline Erfassen relevanter Kriterien Operationalisierung der Kriterien Geodatenakquise Harmonisierung der Geodaten Modellierung der Kriterien Multikriterielle Optimierung Trassenbewertung und Alternativenvergleich Visualisierung 4

5 Erfassen der Kriterien Mensch Tiere Bau Kultur Umwelt Pflanzen Boden Vorhaben: Stromtrasse Betrieb Wartung Gesetze Musterantrag RO Verfahren TA Planfeststellung DIN Normen 5

6 Kriterienbaum 6

7 Operationalisierung der Kriterien Einordnung des Kriteriums im Kriterienkatalog Muster: Kriterienbogen Kurze Übersicht der Einteilung der Raumwiderstandsklassen Darstellung der Abstandsfunktion in einem Graphen Inputdaten und Auslesen der Abstandsfunktion Herleitung und Begründung der Abstandsfunktion 7

8 Datenakquise und -verarbeitung Anforderungen Flächendeckend verfügbar Aktuell und aktualisierbar Gemeinsames Bezugssystem: DHDN3 Datenverarbeitung Post GIS Serverlösung SQL Abfrage und Zugriff auf parametrisierbare Datenbank Abstandfunktion als Raster Output EU National Länder EEA BKG BFN BGR Regionen Kommunen Landesumweltämter Regionalverbände Denkmalschutzbehörden NATURA 2000 (FFH + VSG) Basis DLM, DGM10 NSG, LSG, NLP, NP, RAMSAR, SPA, UZVR, IBA, Biosphärenreservate, Biotopverbund, Landschaftsbewertung BÜK200, BÜK1000 Biotopkataster Regionalpläne UNESCO Welterbestätten 8

9 Herausforderungen in der Harmonisierung der Daten Beispiel: geschützte Biotope Beispiel: Regionalpläne 30 BNatschG Biotope in Brandenburg Biotopkataster in Niedersachsen Ausschnitt: Regionalplan Nordhessen, Ostblatt (Landesplanung Hessen) Die in 30 BNatschG aufgeführten gesetzlich geschützten Biotope genießen einen ähnlichen Schutzstatus wie Naturschutzgebiete Biotopkartierung in Sachsen unvollständig Biotopkartierung in Schleswig Holstein erst 2019 abgeschlossen Regionalpläne legen zukünftige, raumbedeutsame, Siedlungs, Freiraum und Infrastrukturmaßnahmen fest Vorranggebiete für Ressourcenabbau, Windenergienutzung usw. Fachplanungen 9

10 Herausforderungen in der Harmonisierung der Daten Beispiel: UNESCO Welterbestätten Übereinkommen zum Schutz des Kultur und Naturerbes der Welt ist das international bedeutendste Instrument zum Schutz des kulturellen und natürlichen Erbes 39 UNESCO Weltkultur und Naturerbestätten in Deutschland Dom zu Aachen (unesco.org) Aufteilung in Kern und Pufferzone Verwaltungsaufgabe: untere Denkmalschutzbehörde Welterebekarte zum Dom zu Aachen (unesco.org) J. Kopec, N. X. Thinh, TU Dortmund, Fakultät Raumplanung 10

11 Herausforderungen in der Harmonisierung der Daten Projektion Verfügbarkeit und Zuständigkeit Pulkovo_1942 CAD / ohne Koordinatensystem Plandaten Limes: Zuständigkeit ungewiss Transformationsregel? Erneute Rücksprache Digitalisierung??? DHDN_GK_3 DHDN_GK_3 11

12 Modellierung der Kriterien Beispiel: Abstand der Maststandorte zu Bundesfernstraßen Gemäß 9 Abs. 1 Nr. 1 Bundesfernstraßengesetz gilt für "Hochbauten jeder Art" eine Anbauverbotszone von bis zu 40 m zu Bundesautobahnen. Der Abstand bemisst sich vom äußeren Rand der befestigten Fahrbahn. (BRF / 2) + 40 webatlas_de BRF: Breite der befestigten Fahrbahn FTR: Fahrbahntrennung RAS Q 96 12

13 Modellierung der Kriterien Herausforderungen: Fehlen von Umweltstandards Allgemeine und abstrakte Rechtsgrundlagen (z.b. unbestimmte Rechtsbegriffe) Bewertung im Einzelfall nicht möglich Ermessens oder Interpretationsspielräume ausfüllen und abstrakte Lösungen finden Beispiel: Wohnen im Innenbereich Überspannungsverbot von Gebäuden oder Gebäudeteilen [ ], die zum dauerhaften Aufenthalt von Menschen bestimmt sind. ( 4 Abs BImSchV) Einhaltung der Grenzwerte des Anhang 1a der 26. BImSchV (elktr. Feldstärke 5 kv/m; magn. Flussdichte 100 µt). ( 4 Abs BImSchV) 13

14 Multikriterielle Modellierung Raumplanerische Bewertung eines Teilgebiets Wehrendorf Urberach 14

15 Multikriterielle Modellierung Raumplanerische Bewertung eines Teilgebiets 15

16 Multikriterielle Modellierung Raumplanerische Bewertung eines Teilgebiets Modellierung räumlich relevanter Kriterien 16

17 Multikriterielle Modellierung Raumplanerische Bewertung eines Teilgebiets Modellierung räumlich relevanter Kriterien Zerlegung des Raumes durch Konstruktion eines Rastergraphen 10 m 17

18 Multikriterielle Modellierung Raumplanerische Bewertung eines Teilgebiets Modellierung räumlich relevanter Kriterien Zerlegung des Raumes durch Konstruktion eines Rastergraphen Gewichtung der Kante des Rastergraphen als Grundlage der multikriteriellen Optimierung 18

19 Ermittlung von Kantengewichten Bewertung jeder Kante des Rastergraphen durch räumliches Verschneiden mit Raumwiderständen Hausumring Raumwiderstand tabu hoch gering sehr gering 19

20 Ermittlung von Kantengewichten Bewertung jeder Kante des Rastergraphen durch räumliches Verschneiden mit Raumwiderständen

21 Multikriterielle Optimierung - Beispiele Testgebiet: Distanz zwischen Punkten: 6000m Betrachtete Kriterien: Querung von Landschaftsschutzgebieten Querung von Vogelschutzgebieten Entfernung zu Wohnnutzungen Bündelung mit linearer Infrastruktur Gesamtlänge (Umwegfaktor 1,4) 21

22 Multikriterielle Optimierung - Beispiele Insgesamt pareto optimale Lösungen / Trassenvarianten Unter den allen Lösungen ist die kürzeste Alternative 7473m lang J. Kopec, N. X. Thinh, TU Dortmund, Fakultät Raumplanung 22

23 Fazit, Herausforderungen und Ausblick Fazit Interdisziplinäres Projekt erfordert interdisziplinäres Denken Herausforderungen Sind alle Kriterien abbildbar/operationalisierbar? Anforderungen an die Genauigkeit und den Umfang Verfügbarkeit von Geodaten Methoden zur Reduktion und Bewertung der Alternativen Räumliche Aggregation von Kriterien? Ausblick Erdverkabelung Landschaftsbild und Sichtbarkeit Nutzbarmachung des Werkzeugs Quelle: Gina Sanders Fotolia.de 23