2. Lehrbrief vom 4.4.2020
Sehr geehrte, liebe Damen und Herren,
herzlichen Dank für Ihre uploads in moodle zum ersten Lehrbrief! In der Bewertung haben Sie damit bereits ein erstes "yes" (zählt leider nicht zur Studienarbeit). Dazu weiter unten, denn heute folgt die erste von insgesamt vier Übungsaufgaben, deren Bewertung in der Summe die Zulassung zur Klausur ergeben. Falls alle vier Übungsaufgaben mit "yes" bewertet werden, sind Sie zur Klausur zugelassen. Zu Ihren Abgaben will ich Ihnen dann neben der Bewertung selbstverständlich entsprechende Kommentare als feedback geben.
Aufgrund Ihrer Rückmeldungen wird es zwei Sprech-, Frage- und Diskussionsrunden geben. Die erste am Dienstag ab 14 Uhr und die zweite ab 19 Uhr. Weblink folgt am Montag Abend, ich will am Montag noch etwas ausprobieren. Wir versuchen einfach, ob und wie es funktioniert. Sonst gerne auch über das moodle Forum "Fragen zum zweiten Lehrbrief (incl. Übungsteil)".
Bleiben Sie gesund, alles Gute und
mit vielen freundlichen Grüßen,
franz xaver schütz
PS
Am 2.4.2020 hatte ja unsere Bundesumweltministerin Svenja Schulze auf die "Problematik" der Nähe von Wildtieren und Menschen hingewiesen. Darauf werden wir beim Thema "landscape metrics" zu sprechen kommen und somit einen hochaktuellen Bezug haben.
============================= Theorieteil ================================
Als Einstieg sollen Sie den Aufsatz von Bäuml, Kreye "Interkommunales Energie- und Landnutzungsmanagement in der ILE >>Zwischen Lech und Wertach<<" (Mitteilungen DVW Bayern 2/2012, S. 115-121 - steht auf moodle) lesen und danach die folgenden Fragen beantworten. Die Fragen mit Antworten geben Sie bitte über moodle ab.
Was ist eine "ILE"?
Antwort:
Welchen Nutzen kann eine ILE im Rahmen von Standortfragen für die Energieerzeugung erbringen? Konkret z.B. für die Errichtung neuer Photovoltaikanlagen, Windkraftanlagen, Biomassenutzung und Geothermie?
Antwort:
Den theoretischen Hintergrund werden Sie in der Vorlesung von Herrn Kollegen Zöllner ausführlich behandeln.
Bevor nun überhaupt über die mögliche Errichtung von Photovoltaikanlagen, Windkraftanlagen und Nutzung von Biomasse und Geothermie diskutiert werden kann, sind umfangreiche Analysen notwendig, um herauszubekommen, ob überhaupt potentielle Standorte dafür im untersuchten Gebiet, z.B. einer ILE existieren. Auf "Bild 6: Potentialflächen für Windkraftanlagen" (BÄUML, KREYE 2012, S. 120) sind z.B. geeignete und ungeeignete Flächen für Windkraftanlagen in der ILE "Zwischen Lech und Wertach" ausgewiesen. Diese Potentialflächen wurden durch GIS-Analysen ermittelt.
Als erste Übung und zugleich Vorübung zur Standortanalyse sollen Sie mit QGIS eine Standortanalyse für potentielle Standorte von Windkraftanlagen in Rheinland-Pfalz durchführen, die genaue Aufgabenstellung und Hinweise zum möglichen Vorgehen für eine Lösung finden Sie unten.
Was würden Sie zuerst prüfen, falls Sie z.B. eine Windkraftanlage errichten wollen? Wie würden Sie vorgehen, um potentielle Standorte zu ermitteln? Woher bekommen Sie die entsprechenden Daten?
-> Denken Sie bitte mal einige Minuten darüber nach, bevor Sie weiterlesen.
In unserem Beispiel sind die "Überprüfungskriterien" vorgegeben. Hinweise zum Vorgehen finden Sie z.B. im Energieatlas Bayern, ebenso Kriterien, die z.B. in Bayern einzubeziehen sind (vgl. Weblink auf moodle). Damit werden wir später noch arbeiten.
Primär existieren sogenannte Ausschlusskriterien. Bei der Gewichtung wird es sinnvoll sein, falls z.B. Standorte für Windkraftanlagen untersucht werden sollen, zunächst Gebiete auszuschließen, in denen eine bestimmte Windgeschwindigkeit nicht erreicht wird, also die Windgeschwindigkeiten für das untersuchte Gebiet zu prüfen. Bei Photovoltaikanlagen Gebiete, wie beispielsweise Nordhänge, in denen im Juni noch Schnee liegt, also mit wenig oder keiner Sonneneinstrahlung. Diese Ausschlussgebiete müssen dann im weiteren Verlauf der Analysen nicht mehr mit einbezogen werden, was u.a auch Rechenzeiten sparen kann. Für Windgeschwindigkeiten, Sonneneinstrahlung, Geothermie usw. bietet die Bayerische Vermessungsverwaltung z.B. WMS an bzw. Tools im Energieatlas Bayern und im RISBY. Die werden wir/Sie in einer späteren Übung benutzen.
Für unser erstes Übungsbeispiel erhalten Sie diese Daten als Vektor- und Rasterdaten. Die zu überprüfenden Kriterien werden vorgegeben.
======================= Frage- und Übungsteil ===================
A) Fragen zum Aufsatz, vgl. oben.
Bitte mit abgeben.
B) Übungsaufgabe zur Standortanalyse mit QGIS
Sie sollen mit QGIS eine Standortanalyse für potentielle Standorte von Windkraftanlagen in Rheinland-Pfalz durchführen.
Das Ergebnis sollen Sie als Karte im PDF-Format und einer kurzen Beschreibung Ihrer einzelnen Schritte mit mindestens fünf Screenshots dokumentieren und als eine PDF-Datei (Beschreibung und Karte) über moodle abgeben.
Da noch nicht alle mit QGIS gearbeitet haben und daher wahrscheinlich nicht auf Ihrem Rechner installiert haben, gehört die Installation von QGIS ("freie Software") mit zur Übungsaufgabe. Hier sollen Sie sich als "MGrp-Team" auch gegenseitig unterstützen, z.B. über das moodle Forum zum zweiten Lehrbrief.
Fragestellung:
Wegen zahlreicher Anträge auf die Errichtung von Windkraftanlagen in der Region Westpfalz ergab sich aus der Sicht der regionalen Raumplanung Handlungsbedarf bezüglich der Bestimmung von potentiellen Standorten für Windkraftanlagen. Das Fallbeispiel behandelt Auszüge von realen GIS-Analysen zur Ermittlung von Eignungsbereichen für derartige Anlagen, die von Marion Pfeiffer und Anke Sallach (2000) publiziert worden sind und deren Ergebnisse damals in die Regionalplanung eingegangen sind. Die Rechtslage entspricht den damaligen Verhältnissen im Bundesland Rheinland-Pfalz und bedarf entsprechender Anpassung und Aktualisierung für aktuelle Aufgabenstellungen. Vieles werden Ihnen dabei in Zukunft die Tools im Energie Atlas Bayern abnehmen. Trotzdem ist es wichtig, einmal eine einfache Analyse "von Hand" mit einem GIS durchgeführt zu haben. Wie ich aus Ihren Antworten zum ersten Lehrbrief gesehen habe, haben einige von Ihnen bereits einmal derartige Analysen durchgeführt, die Mehrzahl allerdings nicht. Gerne könnten Sie sich untereinander helfen und austauschen (vgl. oben), z.B. auch über das moodle Forum zum zweiten Lehrbrief.
Neben vielen weiteren Kriterien wurden für die Raum- und Standortanalyse und damit für die Auswahl von geeigneten Flächen für unser Beispiel folgende Bedingungen/Kriterien gestellt:
Die durchschnittliche Windgeschwindigkeit beträgt mindestens 3,5 m/s
Die Flächen liegen außerhalb von Siedlungen
Ein Abstand von 1000 m zur Bebauung wird eingehalten
Die Flächen liegen außerhalb von Wald
Die Flächen liegen außerhalb von Naturschutzgebieten, Landschaftsschutzgebieten und Naturparks
Die Flächen liegen außerhalb von Gebieten, die nach der FFH-Richtlinie und der Vogelschutzrichtlinie geschützt sind
Die Flächen liegen außerhalb der Erhalt- und Entwicklungsflächen der Planung vernetzter Biotopsysteme (VBS)
Die Flächen sind mindestens 100 ha groß
Folgende Daten stehen Ihnen zur Verfügung (als .zip auf moodle):
tk100.tif : TK 100 der Planungsregion
ffh-wpf.shp : Alle FFH-Gebiete
lsg-wpf.shp : Alle Landschaftsschutzgebiete
np-wpf.shp : Alle Naturparks
nsg-wpf.shp : Alle Naturschutzgebiete
nutzung.shp : Daten zur Flächennutzung (Bebauung, Landwirtschaft, Wald, Wasser)
region.shp : Grenze der Planungsregion
vbs-wpf.shp : Flächen für die Planung vernetzter Biotopsysteme (VBS)
wind.shp : Windgeschwindigkeiten im Untersuchungsgebiet
Zum möglichen Vorgehen
Für einen ersten Überblick betrachten wir das Untersuchungsgebiet über die TK 100 im Originalrasterbild.
Abb. 1: Das Untersuchungsgebiet (TK 100, Quelle vgl. unten).
Wir sehen im Südosten der Region große Waldgebiete (Pfälzerwald), zudem ist dieses Gebiet relativ dünn besiedelt.
Zunächst könnten Sie ein neues QGIS Projekt anlegen und alle Daten laden, wie TK 100, Grenze der Planungsregionen, Windgeschwindigkeiten, FFH-Gebiete, VBS-Flächen, Naturparks, Naturschutzgebiete, Landschaftsschutzgebiete, Flächennutzung. Die Eigenschaften der Ebenen sollten entsprechend folgender Darstellung visualisiert werden.
Abb. 2: Alle Ebenen in ArcMap visualisiert (eigene Darstellung).
In Abb. 2 sind beispielsweise alle Daten in ArcMap geladen. Sie könnten ein ähnliches Basisprojekt in QGIS erstellen. In den Vektordaten zur Flächennutzung (nutzung.shp) sind die Nutzungsarten Bebauung, Landwirtschaft, Wald und Wasser dargestellt. Ebenso sind die verschiedenen VBS Gebiete dargestellt. Dieses Basisprojekt kann Ihnen für die nachfolgenden Analysen dienen.
Die Daten der mittleren Windgeschwindigkeiten (wind.shp) wurden vom Deutschen Wetterdienst (DWD) in einer Höhe von 10 m über der Geländeoberfläche ermittelt, die Darstellung erfolgt im 200 m Raster. „Eine mittlere Windgeschwindigkeit von mindestens 3,5 m/s in 10 m Höhe ist wirtschaftlich für die Nutzung der Windenergie geeignet, da von Anlagen mit Nabenhöhen von > 35 m ausgegangen wird und die Windgeschwindigkeit mit zunehmender Höhe alle 10 m um 0,2 bis 0,4 m/s ansteigt (Planungsgemeinschaft Westpfalz (1997))“ , zitiert nach Pfeiffer, Sallach 2000, S. 339-340.
Nachdem Sie sich einen ersten Überblick verschafft haben, ermitteln Sie sinnvollerweise zunächst alle Flächen, die nach oben genannten Bedingungen die Eignung zur Windenergienutzung ausschließen, also alle Flächen, deren durchschnittliche Windgeschwindigkeit weniger als 3,5 m/s beträgt. Dies kann z.B. durch Selektion der Ebene mit den Windgeschwindigkeiten und Abspeichern der "aussortierten" Flächen in einer neuen Shapedatei erfolgen.
Weiter werden alle Siedlungsflächen ermittelt. Dies kann z.B. durch Selektion der Landnutzungsdaten nach dem Kriterium "Bebauung" und Abspeichern der "aussortierten" Flächen in einer neuen Shapedatei erfolgen. Äquivalent kann die Bestimmung von Waldflächen erfolgen. In einem Gewässer kann selbstverständlich ebenfalls keine Anlage errichtet werden.
Als weiteres Kriterium war ein Abstand von 1000 m zur Bebauung (in Bayern 10H-Regel, vgl. auch Dokument auf moodle zu WKAs in Bayern) gefordert. Diese Flächen könnten in QGIS durch Pufferbildung erzeugt werden.
Weitere Flächen, die ungeeignet sind, sind die Flächen mit den Naturschutzgebieten (nsg-wpf.shp), den Landschaftsschutzgebieten (lsg-wpf.shp), den Naturparks (np-wpf.shp) und den Gebieten, die nach der FFH-Richtlinie (ffh-wpf.shp) geschützt sind.
Die Ermittlung der Flächen, die außerhalb der Erhalt- und Entwicklungsflächen der Planung vernetzter Biotopsysteme (VBS) liegen, kann wiederum durch Selektion und Abspeichern der "aussortierten" Flächen in einer neuen Shapedatei erfolgen. Grundlage ist die Datei vbs-wpf.shp (VBS-Planung Vernetzter Biotopsysteme mit der Differenzierung des Feldes „Zielart“ in "Entwicklung", "Erhalt" und "andere Ziele". "Erhalt" und "Entwicklungs"-Flächen sind hier Ausschlussflächen, vgl. Kriterien oben.
Jetzt sollten Ihnen alle Flächen vorliegen, die laut gegebener Bedingungen/Kriterien eine Windenergienutzung ausschließen. Im nächsten Schritt könnten Sie alle diese Flächen zusammenfassen. Sie könnten z.B. aus den Einzelflächen eine Gesamtfläche bilden, in der dann alle Flächen mit Auschlusskriterien enthalten sind. Die noch verbleibenden Flächen innerhalb des Untersuchungsgebietes wären dann Ihre Potentialflächen.
Zuletzt müssten Sie, falls Sie potentiell geeignete Flächen finden, nach der Mindestflächengröße von 100 ha selektiert. Dann könnten Sie die gewünschte Karte mit Potentialflächen entsprechend visualisieren/generieren.
Das hier gezeigte Verfahren zur Raum- und Standortanalyse ist selbstverständlich nicht auf die Analyse von potentiellen Flächen zur Windkraftnutzung beschränkt, sondern für viele multi-kriterielle Untersuchungen geeignet, z.B. zur Ermittlung von potentiellen Flächen für Freilandphotovoltaikanlagen, Biomassenutzung, Nutzung von Geothermie, Geomarketing, Einzugsgebiete usw. und nach wie vor aktuell. Einige von Ihnen hatten ja derartige Analysen bereits durchgeführt.
Die Beschreibung dieses Verfahrens, also der/Ihrer grundsätzlichen Vorgehensweise war zudem bereits Inhalt von Klausurfragen zu meinem Teil.
Quellen zu obiger Aufgabenstellung
Idee und Datengrundlagen verändert und aufbereitet von Franz Xaver Schütz nach: Marion Pfeiffer, Anke Sallach: Ermittlung von Eignungsbereichen zur Windenergienutzung. In: Wolfgang Liebig, Jörg Schaller (Hrsg.)(2000): ArcView GIS. GIS-Arbeitsbuch. Heidelberg. 2., völlig neu bearbeitete und erweiterte Auflage, S. 335-347.
Daten für Schutzgebiete, FFH, Planung Vernetzter Biotopsysteme (VBS) vom Landesamt für Umweltschutz und Gewerbeaufsicht Rheinland-Pfalz im Maßstab 1:25 000.
Daten für Wald- und Siedlungsflächen aus ATKIS im 200 m Raster.
Daten für die mittlere Windgeschwindigkeit vom Deutschen Wetterdienst (DWD) im 200 m Raster berechnet.
TK100 (Rasterkarte) vom (ehemaligen) Landesvermessungsamt Rheinland-Pfalz.
============================ Abgabe über moodle ========================
A) Fragen und Antworten zum Aufsatz von Bäuml, Kreye 2012, vgl. oben.
B) Karte mit potentiellen Standorten von Windkraftanlagen in der Region Westpfalz (vgl. oben) im PDF-Format und einer kurzen Beschreibung Ihrer einzelnen Schritte zur Anfertigung dieser Karte mit QGIS mit mindestens fünf aussagekräftigen Abbildungen (Screenshots).
Ich freue mich auf Ihre Abgaben über moodle unter "upload zu Lehrbrief 2"!
Bei entsprechender Bewertung mit "yes" hätten Sie dann bereits ein Viertel Ihrer Studienarbeit geschafft.
Falls Sie Fragen haben, bitte über moodle im Forum "Fragen zum zweiten Lehrbrief (incl. Übungsteil)" oder in unserer "Sprech-, Frage- und Diskussionsrunde" am Dienstag.
Viel Erfolg!
PS Falls Sie Fehler finden, bin ich Ihnen für Hinweise SEHR dankbar!
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