Leistungs- und Ertragsprognosen für Windenergieflächen: Neue Modelle berücksichtigen Restriktionen

Auf ausgewiesenen Windenergieflächen lässt sich nicht immer so viel Leistung installieren, wie ursprünglich angenommen. Das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE entwickelt daher nun im Rahmen des Verbundvorhabens MENTOR Modelle und Verfahren, die zeigen, wie sich lokale Restriktionen auf die jeweils realisierbaren Windenergieleistungen und -erträge auswirken. Das macht es möglich, die Nutzbarkeit bestehender und geplanter Flächen besser zu bewerten. Zudem helfen sie bei der Abschätzung von Repowering-Potenzialen. Das Fraunhofer IEE arbeitet bei MENTOR mit der Fachagentur Wind- und Solarenergie und der Universität Kassel sowie dem Umweltbundesamt zusammen.

Das Verbundvorhaben „MENTOR – Entwicklung von Methoden zur Bewertung von Windenergieflächen unter Berücksichtigung von Restriktionen“ zielt darauf ab, Methoden zu entwickeln, die automatisiert Restriktionen auf ausgewiesenen oder geplanten Flächen erfassen und deren Auswirkungen auf die dort möglichen Leistungen und Erträge aufzeigen. Damit lassen sich aussagekräftige Szenarien für die Nutzung der Flächen erstellen.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz fördert das Projekt von Fraunhofer IEE, der Fachagentur Wind- und Solarenergie sowie der Universität Kassel (Fachbereich 16 Elektrotechnik/Informatik – Fachgebiet Energiemanagement und Betrieb elektrischer Netze) mit insgesamt 1,4 Millionen Euro. Darüber hinaus beteiligt sich das Umweltbundesamt als assoziierter Partner. Das Verbundvorhaben läuft bis zum 30.11.2026.

„Der Ausbau der Windenergie an Land kommt bislang nur langsam voran. Mit MENTOR wollen wir dazu beitragen, das Tempo zu steigern: Wir geben Politik, Behörden und Unternehmen Werkzeuge an die Hand, mit denen sie gewährleisten können, dass die zur Verfügung stehenden Flächen optimal genutzt werden“, erklärt Dr. Doron Callies, Senior Scientist beim Fraunhofer IEE. „Zugleich lässt sich mit unseren Methoden ermitteln, ob die ausgewiesenen Flächen tatsächlich ausreichen, um die für die Energiewende nötigen Mengen an Windstrom zu erzeugen.“

Restriktionen beschränken Leistung und Erträge

Die Bundesregierung hat die Länder gesetzlich verpflichtet, bis 2027 durchschnittlich 1,4 Prozent und bis 2032 zwei Prozent ihrer Fläche für die Windenergie auszuweisen. Die Ausbauziele des Bundes für die Windenergie sind jedoch nur dann zu erreichen, wenn auf den Flächen auch tatsächlich die vorgesehenen Leistungen installiert werden. Dem stehen jedoch vielerorts Restriktionen entgegen. Dazu zählen etwa der Widerstand von Anwohnern gegen den Bau der Anlagen, genehmigungsrechtliche Hürden wie beispielsweise der Arten- oder Denkmalschutz, Tiefflugstrecken oder der Betrieb von Radaren für den Flugverkehr.

Um die Ausbauziele zu erreichen, ist es erforderlich, sämtliche möglichen Restriktionen bei der Bewertung ausgewiesener oder zur Ausweisung vorgesehener Flächen zu berücksichtigen – und daraus abzuleiten, welche Leistungen und Erträge dort jeweils erzielt werden können.

Maßnahmen für bessere Nutzung der Flächen ableiten

Aufbauend auf den Forschungsarbeiten der Projektpartner zur Erfassung von Restriktionen entwickelt das Fraunhofer IEE im Projekt Modelle, mit denen sich die erzielbaren Leistungen und Erträge auf den Flächen automatisiert abschätzen lassen. Dazu gehört in einem vorbereitenden Schritt auch, die nötigen Geodaten zusammenzutragen und aufzubereiten. Zudem erstellen die Expertinnen und Experten des Fraunhofer IEE das für die Einbindung der Restriktionen in die Analyseverfahren notwendige Framework.

Die entwickelten Modelle und Verfahren liefern die nötigen Informationen, um bestehende oder in Planung befindliche Windenergiegebiete optimal zu nutzen. So zeigen sie etwa an, wie sich der Abbau von Restriktionen auf Leistungen und Erträge auswirkt. Zudem unterstützen sie bei der Identifikation neuer geeigneter Flächen, auch mit Blick auf die zweite Ausweisungsrunde der Bundesländer ab 2027.

Darüber hinaus helfen die Instrumente dabei, das Repowering-Potenzial außerhalb von Windenergiegebieten bis 2030 zu ermitteln. Daraus lässt sich ableiten, welche zusätzliche Leistung und welche Erträge aus dem Repowering zu erwarten sind.

Verfehlen der Ziele frühzeitig erkennen

Die Projektpartner wollen die mit den Modellen und Verfahren ermittelten Ergebnisse in einer GIS-basierten, interaktiven, öffentlich zugänglichen Web-Applikation veröffentlichen. Zudem werden die Ergebnisse in einem Hintergrundpapier der FA Wind und Solar, im Abschlussbericht sowie in verschiedenen Experten- und Anwender-Workshops vorgestellt.

„Wenn die Windenergieflächen wie gesetzlich vorgesehen ausgewiesen sind, bedeutet das nicht zwangsläufig, dass die gesetzten Ausbauziele erreicht werden“, sagt Dr. Doron Callies vom Fraunhofer IEE. „Die in MENTOR entwickelten Instrumente lassen sich als eine Art Frühwarnsystem nutzen. So kann die Politik rechtzeitig gegensteuern, wenn sich abzeichnet, dass die Ziele verfehlt werden.“

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Doron Callies

Weitere Informationen:
https://www.iee.fraunhofer.de/de/presse-infothek/Presse-Medien/2024/leistungs-und-ertragsprognosen-fuer-windenergie-flaechen.html