Freiflächen

Welche rechtlichen Grundlagen gelten?

Durch das Inkrafttreten der FFÖ-VO am 7. März 2017 wurde die für Freiflächen-Photovoltaik zur Verfügung stehende Flächenkulisse deutlich erweitert. Dem wurde durch eine im Jahr 2018 durchgeführte Neuberechnung des in Baden-Württemberg vorhandenen PV-Freiflächenpotenzials Rechnung getragen. Bei dieser Potenzialanalyse wurden neben Seitenrandstreifen entlang von Autobahnen und Schienenstrecken sowie Konversionsflächen auch die benachteiligten landwirtschaftlichen Gebiete mit dem nach dem EEG 2017 maßgeblichen Stand von 1986 bzw. 1997 berücksichtigt.

Alle bei der Potenzialberechnung berücksichtigten Flächenarten wurden mit Informationen zu Herkunft und Stand der Daten in einem Kriterienkatalog [76 KB; PDF] aufgelistet. Weitere Informationen zur Erstellung des Kriterienkatalogs sind im Kapitel "Berechnungen und Modelle" zu finden.

Daten und Kriterien

Um das PV-Potenzial auf Freiflächen bewerten zu können, sind verschiedene Datengrundlagen erforderlich. Für die Berechnung des PV-Potenzials wurden Daten aus den folgenden Quellen verwendet:

Amtliches Topographisch-Kartographisches Informationssystem (ATKIS)

Im ATKIS werden auf Basis standardisierter Objektartenkataloge Geodaten erfasst und vorgehalten, die die Topographie der Erdoberfläche beschreiben. Weitere Informationen zum ATKIS sind u. a. bei der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV) zu finden.

Im Rahmen der Potenzialanalyse wurden Daten aus dem Basis-DLM (Digitales Landschaftsmodell) des ATKIS verwendet, um potenziell geeignete Flächen und Restriktionsflächen ermitteln und abbilden zu können. Details zu den verwendeten Daten sind im Kriterienkatalog [76 KB; PDF] zu finden. Darüber hinaus wurde das Digitale Geländemodell (DGM) mit einer Auflösung von 5 Meter (m) verwendet, um die durchschnittliche Hangneigung der ermittelten Potenzialflächen zu berechnen (s. Kapitel "Berechnungen und Modelle").

Amtliches Liegenschaftskatasterinformationssystem (ALKIS)

Das ALKIS umfasst die Daten zum Liegenschaftskataster, die früher getrennt im Automatisierten Liegenschaftsbuch (ALB) und der Automatisierten Liegenschaftskarte (ALK) geführt wurden. Im Liegenschaftskataster sind Daten zu allen Flurstücken mit Angaben zu Größe, Nutzung, Eigentümer usw. enthalten. Weitere Informationen zum ALKIS sind u. a. bei der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV) zu finden.

Im Rahmen der Potenzialanalyse wurden Daten des ALKIS verwendet, um einzelne außerhalb zusammenhängender Siedlungsstrukturen liegende Gebäude als Restriktionsflächen berücksichtigen zu können. Details zu den verwendeten Daten finden Sie im Kriterienkatalog [76 KB; PDF]. Darüber hinaus wurden die im ALKIS enthaltenen Gemarkungsgrenzen zur ungefähren Abgrenzung der benachteiligten Gebiete herangezogen.

Umweltinformationssystem Baden-Württemberg (UIS)

Im UIS Baden-Württemberg werden umfangreiche Umweltdatenbestände aus unterschiedlichen Quellen zusammengeführt, durch Metadaten beschrieben und den Nutzern mit Hilfe von verschiedenen Softwarewerkzeugen erschlossen. Weitere Informationen zum UIS Baden-Württemberg sind unter anderem bei der Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg zu finden.

Im Rahmen der Potenzialanalyse wurden Daten aus dem UIS Baden-Württemberg verwendet, um potenziell geeignete Flächen und Restriktionsflächen ermitteln und abbilden zu können. Details zu den verwendeten Daten sind im Kriterienkatalog [76 KB; PDF] zu finden.

Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaft

Das Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaft war das offizielle Veröffentlichungsorgan der Europäischen Gemeinschaft. Am 1. Februar 2003 wurde es durch das Amtsblatt der Europäischen Union abgelöst. Im Amtsblatt wurden alle Rechtsvorschriften der Europäischen Gemeinschaft veröffentlicht. Weitere Informationen zum heutigen Amtsblatt der Europäischen Union sind u. a. bei der Bundeszentrale für politische Bildung zu finden.

Für die Begriffsdefinition der benachteiligten landwirtschaftlichen Gebiete wird nach § 3 Nr. 7 EEG 2017 auf die Richtlinie 86/465/EWG des Rates vom 14. Juli 1986 in der Fassung der Entscheidung 97/172/EG (ABl. L 72 vom 13.03.1997, S. 1) Bezug genommen. Die Gebietskulisse ist damit statisch vorgegeben, so dass nachträgliche Änderungen außer Betracht bleiben. Das zugehörige Dokument steht u. a. im EUR-Lex zur Verfügung.

Um die benachteiligten Gebiete bei den für die Potenzialanalyse notwendigen räumlichen Analysen berücksichtigen zu können, wurden die in den entsprechenden Richtlinien in Form von Gemeinde- und Gemarkungsauflistungen enthaltenen Informationen auf die heutige Gemarkungsstruktur übertragen. Zwischenzeitlich erfolgte Eingemeindungen und Änderungen der Gemarkungsnamen und -nummern wurden dabei soweit wie möglich durch Recherchearbeiten nachvollzogen. Eventuelle Änderungen an den Gemarkungsgrenzen konnten nicht berücksichtigt werden.

Gemarkungen, die nicht vollständig innerhalb der benachteiligten Gebiete liegen, konnten bei der Potenzialanalyse nicht berücksichtigt werden, da die dazu notwendige flurstücksscharfe Abgrenzung i.d.R. lediglich in Form von Papierkarten bei der jeweiligen unteren Landwirtschaftsbehörde vorliegt. Gemarkungen, bei denen lediglich die Ortslagefläche vom benachteiligten Gebiet ausgenommen ist, wurden als vollständig benachteiligt eingestuft und dementsprechend bei der Berechnung berücksichtigt.

Die Daten zu den benachteiligten Gebieten werden im Energieatlas sowohl in Kartenform als auch als Shapefile-Download [25,7 MB; ZIP] zur Verfügung gestellt. Wir weisen ausdrücklich darauf hin, dass es sich dabei um kein amtliches Dokument handelt. Zwar wurde bei der Erstellung höchste Sorgfalt aufgewendet, doch kann für die Richtigkeit keinerlei Haftung übernommen werden. Eine verbindliche und schriftliche Auskunft, welche Flurstücke zur maßgeblichen benachteiligten Gebietskulisse von 1986/1997 gehören, können ausschließlich die jeweils zuständigen unteren Landwirtschaftsbehörden bei den Landratsämtern erteilen.

Berechnungen und Modelle

Wie wurde der Kriterienkatalog erstellt?

Um das vorhandene PV-Potenzial auf Freiflächen ermitteln zu können, musste zuerst definiert werden, welche Flächen als potenziell für die Errichtung von PV-Freiflächenanlagen geeignet eingestuft werden sollten. Im EEG 2017 werden dafür u. a. Konversionsflächen, Seitenrandstreifen entlang von Autobahnen und Schienenstrecken sowie Acker- und Grünlandflächen innerhalb von benachteiligten Gebieten genannt. Diese Flächentypen wurden bei der Potenzialanalyse berücksichtigt und sind dementsprechend im Kriterienkatalog [76 KB; PDF] aufgelistet.

Den nach dem EEG 2017 potenziell geeigneten Flächen stehen bestimmte Restriktionen entgegen, die die Errichtung von PV-Freiflächenanlagen mit hoher Wahrscheinlichkeit ausschließen (harte Restriktionskriterien) oder aufgrund derer mit bestimmten Einschränkungen oder Auflagen zu rechnen ist (weiche Restriktionskriterien).

Um im Rahmen der Potenzialanalyse die Lage und Ausprägung der tatsächlich nutzbaren Flächen ermitteln zu können, mussten sowohl die potenziell geeigneten Flächen als auch die Restriktionsflächen räumlich abgegrenzt werden können. Zu diesem Zweck wurden den einzelnen Flächenkriterien in Form eines Kriterienkatalogs [76 KB; PDF] Geodatensätze zugeordnet, die die jeweils konkret vor Ort vorkommenden Flächen umfassten. Für jedes Flächenkriterium wurden Angaben zur Herkunft und zum Stand der Daten sowie zu ggf. zu berücksichtigenden Flächen- und Abstandspuffern dokumentiert. Um aus ausschließlich linienhaft vorliegenden Datenbeständen (z. B. Straßenmittelachsen) die für die Potenzialanalyse benötigten flächenhaften Daten zu generieren, wurden Flächenpuffer verwendet. Mit Hilfe von Abstandspuffern wurden rechtlich oder technisch bedingte Mindestabstände z. B. zu Gebäuden oder Gewässern abgebildet.

Aus unterschiedlichen Gründen können bei einer landesweiten Betrachtung nicht alle relevanten Flächenkriterien berücksichtigt werden. In vielen Fällen sind keine entsprechenden Geodaten vorhanden oder der Nutzung bzw. der Veröffentlichung der Daten stehen Datenschutz- oder Sicherheitsaspekte entgegen. Unter anderem konnten beispielsweise der nicht gebietsbezogene Artenschutz, altlastenverdächtige Flächen, geplante Bauvorhaben und regionalplanerische Festlegungen bei der Potenzialanalyse nicht berücksichtigt werden.

Wie wurden die Flächen verschnitten?

Basierend auf den im Kriterienkatalog aufgeführten Flächenkriterien wurden mit Hilfe eines Geoinformationssystems (GIS) die tatsächlich für die Errichtung von PV-Freiflächenanlagen in Frage kommenden Flächen ermittelt. Dazu wurden die potenziell geeigneten Flächen und die Flächen der harten Restriktionskriterien räumlich miteinander verschnitten. Von harten Restriktionsflächen überlagerte potenziell geeignete Flächen wurden gelöscht. Die verbleibenden Flächen wurden zusätzlich mit den weichen Restriktionsflächen verschnitten. Von weichen Restriktionsflächen überlagerte potenziell geeignete Flächen wurden als bedingt geeignete Potenzialflächen kategorisiert, alle anderen Flächen als geeignete Potenzialflächen.

Methodisch bedingt gab es zahlreiche Überlappungen zwischen den ermittelten Potenzialflächen, zum Beispiel zwischen Ackerland in benachteiligten Gebieten und Seitenrandstreifen entlang von Autobahnen und Schienenstrecken. Um Doppelzählungen von Potenzialflächen zu vermeiden, mussten diese Überlappungen aufgelöst werden. Aufgrund von Vorgaben des EEG 2017 sind Seitenrandstreifen und Konversionsflächen gegenüber Acker- und Grünlandflächen in benachteiligten Gebieten als höherwertiger einzustufen. Dementsprechend wurden die ermittelten Potenzialflächen räumlich miteinander verschnitten und die von Seitenrandstreifen oder Konversionsflächen überlagerten Flächen in benachteiligten Gebieten gelöscht. Bei sich überlappenden Seitenrandstreifen und Konversionsflächen wurde jeweils eine neue, gemeinsame, überlappungsfreie Fläche erzeugt. Bei der Verschneidung wurde nicht zwischen geeigneten und bedingt geeigneten Potenzialflächen unterschieden.

Wie wurde mit kleinen Flächen umgegangen?

Für alle ermittelten Potenzialflächen wurde die jeweilige Flächengröße in Hektar und Quadratmetern (m²) bestimmt. Die im Energieatlas darzustellende Menge der Potenzialflächen sollte nach Möglichkeit auf die tatsächlich sinnvoll nutzbaren Flächen beschränkt werden. Durch die zahlreichen Verschneidungsoperationen waren etliche relativ kleine Potenzialflächen entstanden, die für sich alleine betrachtet nicht sinnvoll nutzbar waren, jedoch häufig an eine größere Fläche anderen Typs angrenzten oder z. B. nur durch einen Feldweg von einer anderen Fläche getrennt waren. Da die Flächengröße daher nicht als alleiniges Auswahlkriterium geeignet war, wurde folgende Vorgehensweise entwickelt: Für alle Seitenrandstreifen und Konversionsflächen mit einer Flächengröße von weniger als 1.000 m² und alle Flächen in benachteiligten Gebieten mit einer Flächengröße von weniger als 10.000 m² wurde automatisiert geprüft, ob sich im Umkreis von 100 m um die jeweilige Fläche eine weitere Potenzialfläche befindet, für die gilt, dass die Summe der beiden Flächen die vorgegebene Mindestgröße von 1.000 bzw. 10.000 m² erreicht. Befand sich keine entsprechende Fläche in der Nähe, wurde die zu kleine Ausgangsfläche gelöscht. Darüber hinaus wurden alle "Splitterflächen" mit einer Größe von weniger als 100 m² gelöscht.

Wie wurde die durchschnittliche Hangneigung berechnet?

Basierend auf dem Digitalen Geländemodell des ATKIS wurde für alle Potenzialflächen die durchschnittliche Hangneigung in Prozent ermittelt. Die entsprechenden Neigungswerte liegen in einem Raster mit einer Zellengröße von 5 m vor, so dass für jede Potenzialfläche der Mittelwert aller für diese Fläche bekannten Neigungswerte berechnet wurde.

Was ist das Ergebnis der Potenzialanalyse? 

Als Ergebnis der Potenzialberechnung wurden Flächen identifiziert, die für die Nutzung durch Freiflächen-Photovoltaikanlagen geeignet bzw. bedingt geeignet sind. Für jede Fläche werden neben dem Flächentyp (Seitenrandstreifen bzw. Konversionsfläche oder Fläche in benachteiligtem Gebiet) auch die Flächengröße und die durchschnittliche Hangneigung (in Prozent) angegeben.  

Insgesamt sind in Baden-Württemberg knapp 690.000 Hektar (ha) Potenzialfläche vorhanden. Davon wurden ca. 305.000 ha als "bedingt geeignet" eingestuft, d. h. diese Flächen sind auch von einem weichen Restriktionskriterium belegt, liegen also z. B. innerhalb eines Landschaftsschutzgebiets. 3,9 % der vorhandenen Potenzialflächen liegen innerhalb von Seitenrandstreifen oder Konversionsflächen, die restlichen Flächen befinden sich innerhalb von benachteiligten Gebieten.

Im Erweiterten Daten- und Kartenangebot des Energieatlas können die Flächen mit zu anderen Themen vorliegenden Geodaten kombiniert dargestellt werden. Darüber hinaus ist dort auch eine Überlagerung mit den weichen Restriktionsflächen und den benachteiligten Gebieten möglich. Des Weiteren können die ermittelten Potenzialflächen interaktiv in Tabellenform ausgewertet und bei Bedarf als Excel- oder Shape-Datei heruntergeladen werden.

Unschärfen und Abweichungen

Detaillierte lokale Gegebenheiten, rechtliche und technische Einschränkungen, Abwägungsentscheidungen sowie ökologische und ökonomische Aspekte können nur im Einzelfall bewertet werden und sind bei einer landesweiten Potenzialanalyse nicht abbildbar. Darüber hinaus sind nicht zu allen relevanten Flächenkriterien landesweite, aktuelle und vollständige Daten verfügbar. Daher beruhen die Ergebnisse der Potenzialanalyse und deren kartographische Darstellung teilweise auf Vereinfachungen. Dies gilt insbesondere auch für die Berücksichtigung der benachteiligten Gebiete.

Die ermittelten Potenziale geben somit einen strategischen Überblick über die Nutzungsmöglichkeiten der Photovoltaik auf Freiflächen. Eine detaillierte Prüfung im Einzelfall können sie nicht ersetzen. Wegen der im Einzelfall zu berücksichtigenden rechtlichen, technischen und infrastrukturbedingten Belange ist eine vollständige Ausschöpfung des dargestellten Flächenpotenzials nicht zu erwarten. Weitere Informationen zu den relevanten Flächenkriterien sowie insbesondere zur Datenlage bei den benachteiligten Gebieten sind in den nachfolgenden Kapiteln zu finden.

Wie viele Anlagen wurden in welchem Zeitraum installiert?

Die größte Anzahl an PV-Freiflächenanlagen wurde in den Jahren 2009 bis 2011 installiert. Die nachfolgende Tabelle zeigt bis zum Jahr 2018 für verschiedene Zeiträume die Anzahl an neu installierten Anlagen (abzüglich der stillgelegten Anlagen), deren installierte Leistung sowie die mit den Anlagen im Jahr 2018 erzeugte Strommenge.

Tabelle: Anzahl neu installierter Anlagen über verschiedenen Zeiträume

Welche Leistung haben die installierten Anlagen?

Die meisten Anlagen haben eine installierte Leistung unter bzw. maximal 10 kWp. Den größten Anteil an der Stromerzeugung wie auch an der gesamten installierten Leistung haben jedoch die Anlagen mit einer Leistung größer als 750 kWp. Eine Übersicht zeigt nachfolgende Tabelle:

Tabelle: Übersicht über die installierte Leistung von Anlagen

Daten und Kriterien

Woher stammen die Daten zu bestehenden Photovoltaikanlagen?

Die Daten zu den bestehenden Photovoltaikanlagen wurden von der Internetplattform netztransparenz.de heruntergeladen. Die vier Übertragungsnetzbetreiber Deutschlands betreiben diese Homepage gemeinsam und stellen dort Daten zu allen EEG-Anlagen ein. Die Daten werden getrennt nach Anlagenstammdaten und Bewegungsdaten zur Verfügung gestellt. Die vorhandenen Bewegungsdaten einer jeden Anlage werden über den EEG-Anlagenschlüssel mit den Anlagenstammdaten verbunden.

Wie werden Freiflächenanlagen und Dachflächenanlagen unterschieden?

Die Datensätze zu Photovoltaikanlagen beinhalten nur eine Angabe zum Energieträger (Solar) und keine Aufteilung in Dach- und Freiflächenanlagen. Über Schlüsselnummern in den Bewegungsdaten können jedoch ab dem Jahr 2004 Dach- und Freiflächenanlagen identifiziert werden. Anlagen, die bis zum Jahr 2003 installiert wurden, werden als Dachflächen klassifiziert. Ebenso werden Anlagen, für die keine Bewegungsdaten existieren, als Dachflächen klassifiziert. Diese Unterscheidung ist relevant, da Dach- und Freiflächenanlagen unterschiedliche Anforderungen und Potenziale aufweisen. 

Für einige Anlagen liegen keine Bewegungsdaten, jedoch eine Zuordnung zu Dach- und Freiflächen mit Daten aus früheren Jahren vor. Die Stromerzeugung dieser Anlagen musste somit berechnet werden.

Zur Berechnung wurden 1.077 KWh Stromerzeugung pro Jahr je kWp installierter Leistung angenommen. Für Anlagen, die während des Jahres 2018 installiert wurden, wurde die Stromerzeugung auf die Anzahl der Tage des Jahres 2018 umgerechnet.

Wie werden Gemarkungen in der Karte klassifiziert?

Sind Gemarkungen vollständig als benachteiligtes Gebiet erfasst, liegen alle Flurstücke der Gemarkung im benachteiligten Gebiet. In den Fällen, in denen nur Teilflächen als benachteiligtes Gebiet eingestuft sind, befinden sich nur Teile (Flurstücke) der Gemarkung im benachteiligten Gebiet. Eine verbindliche und schriftliche Auskunft, welche Flurstücke zur maßgeblichen benachteiligten Gebietskulisse von 1986/1997 gehören, können ausschließlich die jeweils zuständigen unteren Landwirtschaftsbehörden bei den Landratsämtern erteilen.

In welchem Format stehen die Daten zur Verfügung? 

Die Daten zu den benachteiligten Gebieten werden sowohl in Kartenform als auch als Shapefile-Download [25,7 MB; ZIP] zur Verfügung gestellt. Wir weisen ausdrücklich darauf hin, dass es sich dabei um kein amtliches Dokument handelt. Zwar wurde bei der Erstellung höchste Sorgfalt aufgewendet, doch kann für die Richtigkeit keinerlei Haftung übernommen werden.

Allgemeine Informationen

Welche rechtlichen Bestimmungen sind relevant?

Agri-PV-Anlagen sind grundsätzlich auf Ackerflächen mit Nutzpflanzenanbau, Flächen mit Dauerkulturen oder mehrjährigen Kulturen sowie auf Grünland förderfähig (§ 37 Abs. 1 Nr. 1 EEG 2023).

Um die Förderfähigkeit von Direktzahlungen im Rahmen der Gemeinsamen Agrarpolitik (GAP) der Europäischen Union (EU) zu erhalten, müssen mindestens 85 Prozent der Fläche unter einer Agri-PV-Anlage weiterhin landwirtschaftlich nutzbar sein.

Daten und Kriterien

Für die Berechnung des PV-Potenzials auf Landwirtschaftsflächen wurden Daten aus den folgenden Quellen verwendet:

ALKIS Flurstücke

Die Flurstücksgrenzen aus dem Amtlichen Liegenschaftskatasterinformationssystem (ALKIS), die landwirtschaftlicher Nutzung zugeordnet werden können, bilden die Grundlage für die potenziell für Agri-PV nutzbaren Flächen. Bei der Erstellung der Karte zum Potenzial von Agri-PV wurden jedoch nicht alle landwirtschaftlich genutzten Flurstücke vollständig berücksichtigt. So wurden beispielsweise Flächen mit Gebäuden oder Straßen teilweise nicht einbezogen oder in mehrere separate Flächen aufgeteilt. Zudem können Restriktionskriterien einzelne Flurstücke für die Agri-PV-Nutzung ausschließen. Trifft eines dieser Kriterien auf eine Fläche zu, wird diese in der Karte nicht dargestellt.

Kriterienkatalog Freiflächen-PV

Derselbe Kriterienkatalog [76 KB; PDF], der für die Karte Potenzial Freiflächen-Photovoltaik erstellt wurde, gilt auch für die Karte Potenzial Agri-PV. Flächen mit harten Restriktionskriterien werden als ungeeignet eingestuft und daher nicht in der Karte angezeigt. Flächen mit weichen Restriktionskriterien sind bedingt geeignet und werden gelb dargestellt. Geeignete Flächen ohne Restriktionen erscheinen grün in der Karte.

InVeKos-Daten

Die für Agri-PV potenziell nutzbaren Flächen, die auf ALKIS-Flurstücken basieren, werden mit detaillierteren Nutzungsinformationen aus dem Integrierten Verwaltungs- und Kontrollsystem (InVeKoS 2024) angereichert. Für jede resultierende Schnittfläche aus Flurstück und Nutzung werden die Attribute des InVeKoS-Polygons mit der größten Überlappung übernommen.

Strahlungsdaten

Für die Berechnung der Einstrahlung wurden die direkte und diffuse Globalstrahlung des Deutschen Wetterdienstes (DWD) aus dem Zeitraum von Januar 2016 bis Dezember 2023 für jeden Monat über die Jahre gemittelt. Die räumliche Auflösung beträgt 1 km.

Oberflächenmodell bDOM

Für die Erstellung eines Oberflächenmodells (bDOM) wurden LiDAR-Daten verwendet. Dieses Modell besitzt eine ursprüngliche Auflösung von einem Meter. Abschließend wurden die Daten auf eine gröbere Auflösung von 5 x 5 Metern aggregiert. Mithilfe des bDOM wurde die Verschattung abgeleitet, die als Eignungskriterium dient.

Digitales Geländemodell (DGM)

Das Digitale Geländemodell wurde für die Ermittlung der Hangneigung, Ausrichtung der Fläche und Objekthöhen verwendet. An den Gemeindegrenzen am Rand des Bundeslandes fehlen jedoch Datenkacheln. Diese Lücken wurden mit einer Geländemodell-Datei des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie (BKG) gefüllt. Das DGM hat eine Auflösung von 5 Metern.

Berechnungen und Modelle

Wie wurde die korrigierte Einstrahlung berechnet?

Die monatliche direkte und diffuse Globalstrahlung vom DWD wurde mit der monatlichen Verschattung verrechnet, um die korrigierte Einstrahlung zu erhalten. Für verschattete Flächen wurde dabei nur die diffuse Strahlung berücksichtigt, was die jährliche Einstrahlung mindert. Die korrigierte Einstrahlung ist eines der Attribute (siehe Tabelle unten), die den potenziellen Landwirtschaftsflächen zugeordnet wird.

Wie wurde das Potenzial berechnet?

Die Flächen wurden anhand verschiedener Eignungskriterien bewertet und in die Kategorien "geeignet", "bedingt geeignet" oder "nicht geeignet" eingeteilt. Zu den Eignungskriterien zählten die Topographie (Neigung und Ausrichtung), der Grad der Verschattung sowie Ausschlusskriterien wie Naturschutz-, Denkmalschutz- und Wasserschutzgebiete.

Im nächsten Schritt erhalten die potenziellen Landwirtschaftsflächen zusätzliche Attribute (siehe Tabelle)

Anschließend wurden die Potenziale auf die einzelnen Verwaltungsebenen (Land, Region, Regierungsbezirke, Landkreise und Gemeinden) aggregiert.

Ertragsberechnung:

Die Anzahl der Module auf einer Fläche wird mit folgender Formel berechnet:

Anzahl_Module = Runden((AREA_Flst • BELEGUNG_Systemgruppe / AREA_Modul)-0,5;0)

Die auf einer Fläche potenziell installierbare Leistung wird mit folgender Formel berechnet:

Leistung A/B = Anzahl_Module • Leistung_Modul / 1000 [MWp]

Die Parameter sind:

• AREA_Flst = Die Fläche des Flurstücks in m².
• AREA_Modul = Die Fläche eines Moduls in m². Für die Berechnung wird eine Größe des Moduls von 2 m x 1 m angenommen.
• Leistung_Modul = Die Leistung eines Moduls. Diese können variieren entsprechend ihrer Durchlässigkeit und der Konstruktion. Für die Abschätzung werden 0,4 kWp angenommen.
• BELEGUNG_Systemgruppe = Ohne diesen Faktor würde die gesamte Fläche des Polygons mit Modulen belegt werden.

Bei Systemgruppe A, den Roof- und zweidimensionale Tracker-Systemen, wurde ein Belegungsfaktor von 0,8 angewendet. Für Systemgruppe B, den Fence- und eindimensionale Tracker-Systemen, ein Belegungsfaktor von 0,25.

Unschärfen und Abweichungen

Welche Unschärfen existieren in der Bestimmung der Landwirtschaftsflächen?

Die angebotenen Landwirtschaftsflächen werden durch die Kombination verschiedener Katasterdaten (Flurstücke, Nutzung, InVeKos) mit weiteren Ebenen, darunter Ausschlussflächen wie Naturschutzgebiete und Biosphärenkernzonen, ermittelt. Da die Aktualität der Daten entscheidend ist, kann es vorkommen, dass Flächen im Ergebnis fälschlicherweise ausgeschlossen oder einbezogen werden. Die Anzahl solcher fehlerhaften Flächen wird jedoch als sehr gering eingeschätzt.

Welche Abweichungen können in der Verschattung auftreten?

Die fehlerhafte Klassifizierung von Strommasten und -leitungen als Vegetation in LiDAR-Daten kann zu Fehlinterpretationen großer Schattenbereiche führen, wo tatsächlich keine existieren.

Was sind mögliche Fehlerquellen in der potenziellen Leistung?

Um die mögliche Leistung einer Solaranlage auf einer gegebenen Fläche zu kalkulieren, wird angenommen, dass diese optimal mit Modulen bestückt ist. Dabei werden 20% der Fläche für Ränder und die Installation berücksichtigt und somit nicht mit Modulen belegt. Die Berechnung basiert auf einer Modulleistung von 400 Watt Peak (Wp) pro etwa zwei Quadratmeter großem Modul. Dieser Wert stellt eine vorsichtige Schätzung dar, da heutzutage üblicherweise leistungsstärkere Module verfügbar sind.

Allgemeine Informationen

Welche rechtlichen Bestimmungen gelten?

Im Klimaschutz- und Klimawandelanpassungsgesetz Baden-Württemberg (KlimaG BW) § 23 ist eine Pflicht zur Errichtung von Photovoltaikanlagen bei einem Neubau von Parkplätzen mit mehr als 35 Stellplätzen vorgeschrieben. Für Parkplätze außerhalb des öffentlichen Straßenraums mit mehr als fünf Stellplätzen im Eigentum des Landes oder landeseigener Gesellschaften gilt nach § 24, dass eine Photovoltaikanlage zur Stromerzeugung installiert werden soll.

Daten und Kriterien

Um das PV-Potenzial auf Parkplatzflächen bewerten zu können, sind verschiedene Datengrundlagen erforderlich. Für die Berechnung des PV-Potenzials wurden Daten aus den folgenden Quellen verwendet:

Kriterienkatalog Freiflächen-PV

Derselbe Kriterienkatalog [76 KB; PDF], der für die Karte Potenzial Freiflächen-Photovoltaik erstellt wurde, gilt auch für die Karte Potenzial Parkplatz-PV. Flächen mit harten Restriktionskriterien werden als ungeeignet eingestuft und daher nicht in der Karte angezeigt. Flächen mit weichen Restriktionskriterien sind bedingt geeignet und werden gelb dargestellt. Geeignete Flächen ohne Restriktionen erscheinen grün in der Karte.

OSM-Parkplatzflächen

Die Informationen zu den Parkplatzflächen stammen aus dem OpenStreetMap-(OSM)-Datensatz, da die ALKIS-Daten lediglich einen kleinen Teil der in OSM vorhandenen Informationen abbilden. OpenStreetMap ist eine offene Daten-Plattform, auf der registrierte Nutzer selbst Informationen hinzufügen und aktualisieren können. Es sind daher nicht alle Parkplätze abgebildet.  Für Baden-Württemberg enthält OSM ungefähr 76.000 Parkplätze mit einer Gesamtfläche von rund 7.100 Hektar.

Strahlungsdaten

Für die Berechnung der Einstrahlung wurden die direkte und diffuse Globalstrahlung des Deutschen Wetterdienstes (DWD) aus dem Zeitraum von Januar 2016 bis Dezember 2023 für jeden Monat über die Jahre gemittelt. Die räumliche Auflösung beträgt 1 km.

Oberflächenmodell bDOM

Für die Erstellung eines Oberflächenmodells (bDOM) wurden LiDAR-Daten verwendet. Dieses Modell besitzt eine ursprüngliche Auflösung von einem Meter. Abschließend wurden die Daten auf eine gröbere Auflösung von 5 x 5 Metern aggregiert. Mithilfe des bDOM wurde die Verschattung abgeleitet, die als Eignungskriterium dient.

Digitales Geländemodell (DGM)

Das Digitale Geländemodell wurde für die Ermittlung der Hangneigung, Ausrichtung der Fläche und Objekthöhen verwendet. An den Gemeindegrenzen am Rand des Bundeslandes fehlen jedoch Datenkacheln. Diese Lücken wurden mit einer Geländemodell-Datei des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie (BKG) gefüllt. Das DGM hat eine Auflösung von 5 Metern.

Berechnungen und Modelle

Wie wurde das Potenzial berechnet?

Zuerst wurde ein interner Filter angewendet der z.B. Straßenparkplätzen ausschließt. Danach wurde die Eignung der Fläche in Bezug auf den Kriterienkatalog bewertet.

Die resultierenden potenziellen Flächen wurden anschließend mit Attributen angereichert, wie die Lage (Randstreifen, benachteiligte Gebiete), der Verschattung sowie der Hangneigung und Ausrichtung (siehe Tabelle unten). 

Anschließend wurden die Potenziale auf die einzelnen Verwaltungsebenen (Land, Region, Regierungsbezirke, Landkreise und Gemeinden) aggregiert.

Ertragsberechnung:

Die Anzahl der Module auf einer Fläche wird mit folgender Formel berechnet:

Anzahl_Module = Runden((AREA_PP • BELEGUNG_Systemgruppe / AREA_Modul)-0,5;0)

Die auf einer Fläche potenziell installierbare Leistung wird mit folgender Formel berechnet:

Leistung A/B = Anzahl_Module • Leistung_Modul / 1000 [MWp]

Die Parameter sind:

• AREA_PP = Die Fläche des Parkplatzes in m².
• AREA_Modul = Die Fläche eines Moduls in m². Für die Berechnung wird eine Größe des Moduls von 2 m x 1 m angenommen.
• Leistung_Modul = Die Leistung eines Moduls. Diese können variieren entsprechend ihrer Durchlässigkeit und der Konstruktion. Für die Abschätzung werden 0,4 kWp angenommen.
• BELEGUNG_Systemgruppe = Ohne diesen Faktor würde die gesamte Fläche des Polygons mit Modulen belegt werden.

Der Belegungsfaktor für Parkplatzflächen wurde auf einen Faktor von 0,8 gesetzt.

Gibt es bei Parkpatz-PV Systemgruppe A/B oder nur A?

Was sind die Ergebnisse der Potenzialanalyse?

Auf der Karte können die maximal installierbaren Leistungen auf Flächen in Gemeinde-, Kreis- und Regionalebene, sowie einzeln abgegrenzte Parkplatzflächen eingesehen werden. Auf den einzelnen Parkplatzflächen sind die Flächen zudem als "geeignet" oder "bedingt geeignet" klassifiziert. Flächengröße und Stellplatzanzahl werden für die einzelnen Parkplatzflächen zusätzlich angezeigt. Ein Wirtschaftlichkeitsrechner ist ebenfalls implementiert.

56.841 Parkplatzflächen (entsprechen hier 2.468.500 Stellplätzen) wurden als potenzielle Flächen für die Errichtung von Photovoltaikanlagen identifiziert. Auf dieser Fläche von 6772 Hektar kann eine Leistung von über 10 GWp installiert werden.

Im Erweiterten Daten- und Kartenangebot  stehen die Potenzialflächen mit weiteren Attributen zum Download zur Verfügung.

Unschärfen und Abweichungen

Welche Unschärfen existieren in der Bestimmung der Parkplatzflächen?

Die im Wirtschaftlichkeitsrechner angebotenen Parkplatzflächen stammen aus dem OpenStreetMap-Datensatz. Dieser wurde so aufbereitet, dass Parkplätze entlang von Straßen ausgeschlossen sind. Der OSM-Datensatz erfasst jedoch nicht alle im Luftbild erkennbaren Parkplatzflächen. Nutzer haben deshalb die Möglichkeit, selbst Flächen einzuzeichnen. 

Welche Abweichungen können in der Verschattung auftreten?

Die fehlerhafte Klassifizierung von Strommasten und -leitungen als Vegetation in LiDAR-Daten kann zu Fehlinterpretationen großer Schattenbereiche führen, wo tatsächlich keine existieren.

Was sind mögliche Fehlerquellen in der potenziellen Leistung?

Um die mögliche Leistung einer Solaranlage auf einer gegebenen Fläche zu kalkulieren, wird angenommen, dass diese optimal mit Modulen bestückt ist. Dabei werden 20% der Fläche für Ränder und die Installation berücksichtigt und somit nicht mit Modulen belegt. Die Berechnung basiert auf einer Modulleistung von 400 Watt Peak (Wp) pro etwa zwei Quadratmeter großem Modul. Dieser Wert stellt eine vorsichtige Schätzung dar, da heutzutage üblicherweise leistungsstärkere Module verfügbar sind.

Ziel der von der LUBW Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg in Auftrag gegebenen Studie ist die detaillierte Erhebung und Bewertung von Deponieflächen, die als potenzielle Standorte für die Errichtung von PV-Anlagen in Frage kommen. Die Ergebnisse sind zum einen hier im Energieatlas Baden-Württemberg dargestellt, zum anderen sind sie in der Broschüre "Vom Deponie- zum Solarstandort" veröffentlicht. Die Broschüre stellt dabei noch weitere Informationen zur Verfügung, die über die auf den Seiten des Energieatlasses enthaltenen hinaus gehen.

Die Broschüre stellt einen Katalog geeigneter Deponieflächen für PV-Anlagen dar. In diesem ist neben grundsätzlichen Faktoren für die Umsetzung von PV auf Deponieflächen auch verzeichnet, welche Deponien mit welchen Rahmenbedingungen in Baden-Württemberg mögliche Voraussetzungen für die Errichtung von Photovoltaikanlagen besitzen. Dieser Katalog soll dazu dienen, durch die Nutzung ehemaliger Deponieflächen als Konversionsflächen zur Installation von PV-Anlagen, die Energiewende voranzubringen.

Die Studie macht auch bestehende Hemmnisse für die Errichtung von PV-Anlagen auf ehemaligen Deponieflächen erkennbar und zeigt mögliche Lösungsansätze anhand bereits umgesetzter Best-Practice-Beispiele auf.  

Bei der betrachteten Auswahl der Standorte sind grundsätzlich nur Flächen berücksichtigt, die einen sinnvollen Betrieb von PV-Anlagen erwarten lassen. Die Wirtschaftlichkeit ist jedoch spezifisch für jeden Standort im Zuge einer Detailplanung zu bewerten. 

Daten und Kriterien

Wie wurden die zur Verfügung stehenden Flächen ermittelt?

In Luftbildern der Standorte wurden die bei der Ortsbegehung ermittelten, für die Nutzung mit Photovoltaik-Anlagen zur Verfügung stehenden Flächen (bestehend aus maximal sechs Teilflächen) maßstabsgetreu eingezeichnet und ihre Größe in der Draufsicht bestimmt. Anhand der Ausrichtung der Flächen wurde die optimale Ausrichtung der Modultische bzw. der Photovoltaik-Module ermittelt. Hierbei wurde über die gesamte Teilfläche gemittelt. Nicht zur Verfügung stehende Flächen (z. B. nicht überbaubare Wege, Verschattungsflächen, Gebäude, Gasbrunnen und Schächte) wurden entweder bereits bei der Flächenauswahl oder alternativ als Flächenabzug bei der weiteren Auswertung berücksichtigt. Grundsätzlich in Frage kommende, aus anderen Gründen (z. B. aufgrund anderweitiger Nutzung, vorhandener Biotope oder Auflagen zur Aufforstung) jedoch nicht für die Nutzung mit Photovoltaik-Anlagen zur Verfügung stehende Flächen wurden gekennzeichnet.

Nicht markierte Flächen sind grundsätzlich aufgrund einer Böschungsexposition zwischen Nordost und Nordwest oder aufgrund der Steilheit nicht für die Nutzung mit Photovoltaik-Anlagen geeignet.

Grundsätzlich wurde bei der Festlegung der geeigneten Flächen wie folgt vorgegangen:

• Berücksichtigt werden grundsätzlich alle süd-, ost- und westexponierten Flächen (Azimut 0° bei Südexposition bis maximal 90° bei Ostexposition bzw. -90° bei Westexposition). Eine Aufstellung mit Ost- bzw. Westexposition kann trotz des geringeren spezifischen Ertrags wirtschaftlich darstellbar sein. Dies muss später im Einzelfall im Zuge einer Detailplanung bewertet werden.
• In Einzelfällen werden auch leicht westnordwest- bzw. ostnordostexponierte Flächen (Azimut größer +/- 90°) berücksichtigt, sofern durch einen leicht entlang der Böschungen abfallenden Verlauf der Modultische eine Ausrichtung der Module mit Azimut maximal +/- 90° herstellbar ist.
• Flächen mit Böschungsneigungen über 21° (entsprechend etwa 1 : 2,6) werden nicht berücksichtigt, da bei solchen Neigungen die Installation und die Wartung der Modultische erheblich erschwert und somit unwirtschaftlich wäre. Weiterhin bestehen bei so steilen Böschungen auch geotechnische Risiken, die eine Photovoltaik-Anlage gefährden können.
• Grundsätzlich wird bei der vorgenannten Exposition von einer hangparallelen Aufstellung der Modultische (sprich Ausrichtung der Module entsprechend der Böschungsexposition) ausgegangen, da hier die größte Flächenbelegung und damit die größte Anlagenleistung erzielt werden kann.
• Leicht nordexponierte Flächen werden bis zu einer Neigung von -5° (entsprechend etwa 1 : 9) berücksichtigt, wobei hier abweichend von den vorgenannten Flächen ein Verlauf der Modultische in Ost-West-Richtung mit Exposition der Module exakt Richtung Süden bei entsprechend großen Abständen der Tische zur Verhinderung von Verschattung gewählt wird. Wenn die Tischreihen in diesem Fall in Böschungsfalllinie verlaufen, werden nur Flächen mit einer Neigung bis maximal 10° berücksichtigt, da die standardmäßig verfügbaren Tischkonstruktionen bei größeren Neigungen nicht installiert werden können.
• Grundsätzlich wird im Rahmen der vorliegenden Studie von einem Neigungswinkel der Module von 25° ausgegangen, da hier der Ertrag noch nahe am Optimum liegt und die in Bezug auf die Verschattung erforderlichen Abstände zwischen den Tischen geringer gewählt werden können als bei größeren Neigungen. Bei Ost- bzw. Westexposition kann auch ein flacherer Aufstellwinkel von z. B. 15° sinnvoll sein, um die morgendliche bzw. abendliche Verschattung zu minimieren. Bei geringerem Neigungswinkel wäre dann auch eine höhere Flächenbelegung möglich, da die zur Vermeidung von Verschattungen erforderlichen Abstände geringer wären. Eine diesbezügliche Optimierung ist Aufgabe einer durchzuführenden Detailplanung und kann im Rahmen der vorliegenden Studie nicht geleistet werden.
• Bei Standorten, an denen vor Installation einer Photovoltaik-Anlage im Rahmen der Stilllegungsphase der Deponie noch eine Oberflächenabdichtung (OAD) aufgebracht werden muss, erfolgt die Bewertung anhand der nach Aufbringen der OAD geplanten Verhältnisse. Da im Rahmen der Bauarbeiten für die Herstellung der OAD im Regelfall umfangreiche Profilierungsarbeiten durchgeführt werden, kann in diesen Fällen sowohl die Böschungsexposition als auch die Böschungsneigung deutlich vom aktuellen Zustand abweichen. 

Welche Bewertungskriterien wurden bei der Berechnung des Potenzials angewendet?

Berechnungen und Modelle

Mit welcher Methode wurde das Potenzial berechnet?

Für die Auswertung der Standorte wurde ein Tool zur Leistungsprognose erarbeitet:

Aufgrund der zur Verfügung stehenden Flächen in Verbindung mit der Ausrichtung der Module und den Böschungsneigungen wird damit die am Standort installierbare Leistung, der erzielbare Jahresertrag und der erzielbare spezifische Ertrag ermittelt. 

Für alle zu betrachtenden Standorte wurde dabei anhand des geografischen Längen- beziehungsweise Breitengrads der am Standort zu erzielende spezifische Stromertrag und der Verschattungswinkel ermittelt. Der spezifische Stromertrag bei Südausrichtung wurde dabei mit dem geographischen Informationssystem des Wissenschafts- und Wissensdienstes der Europäischen Kommission Photovoltaik-GIS ermittelt. Der am Standort relevante Verschattungswinkel wurde mittels eines von einem Modultischhersteller zur Verfügung gestellten Verschattungsrechners bestimmt. 

Als Ergebnis der Berechnung der leistungsbezogenen Daten ergeben sich die folgenden Werte:

• bebaubare Gesamtfläche (Nettofläche) in m²
• erzielbarer Jahresertrag in MWh
• installierbare Nennleistung in Kilowattpeak kWp
• erzielbarer, gewichteter spezifischer Ertrag in kWh/kWp/a.

Wie wird die Gesamtbewertung anhand der Kriterien durchgeführt?

Bei einer Bewertung der Wirtschaftlichkeit ist insbesondere auch die Abweichung des gewichteten spezifischen Ertrags vom spezifischen Ertrag bei Südausrichtung zu berücksichtigen. Bei Standorten mit hohem Anteil an Böschungsflächen, die deutlich von der Südausrichtung abweichen, liegt der spezifische Ertrag unter dem Maximum bei Südexposition.

Neben den leistungsbezogenen Daten beinhaltet das Tool auch die Auswertung der standortspezifischen Randbedingungen der Deponiefläche, die in Form einer Punktebewertung für die Eignung eines Standortes ausgegeben wird. Hierzu wurde ein spezifischer Kriterienkatalog erarbeitet, in dem die für die Ausführung einer Photovoltaik-Anlage relevanten Bedingungen integriert wurden. Gemäß diesen Kriterien erfolgt eine Punktebewertung des Standortes beziehungsweise von den Teilflächen, wobei die maximal mögliche Punktzahl 20 betragen kann. Die qualitative Einteilung der Eignung der Standorte wurde wie folgt getroffen:

• sehr gut geeignet: 17 bis 20 Punkte
• gut geeignet: 12 bis 16 Punkte
• mäßig geeignet: 7 bis 11 Punkte
• gering geeignet: 0 bis 6 Punkte

Das Ergebnis der Gesamtpunktewertung summarisch über alle Bewertungskriterien ist in einer Skala abgebildet, um die Eignung des Standortes oder der Teilflächen anschaulich darzustellen.

© LUBW

Abbildung: Bewertungsschema für eine Deponie mit zwei Teilflächen

Die leistungsbezogenen Daten der Gesamtanlage mit allen Teilflächen können Sie im Steckbrief der jeweiligen Deponien auf der Kartenseite nachlesen.

• bebaubare Fläche (netto) in [m²]
• erzielbarer Jahresertrag in [MWh]
• installierbare Leistung in [kWp]
• erzielbarer, gewichteter spezifischer Ertrag in [kWh/kWp/a]

Wo befinden sich erschließbare Potenzialflächen?

Wirtschaftlich-praktisch erschließbare Potenzialflächen befinden sich zumeist am Oberrhein. Dies entspricht der hohen Seendichte in dieser Region. Gleichzeitig werden im Oberrheingraben wohl auch künftig Sande, Kiese und Schotter gehäuft abgebaut, so dass in dieser Region in Zukunft noch weitere geeignete FPV-Standorte entstehen können. Ob und in welchem Umfang die in der Studie betrachteten Baggerseen eine FPV-Nutzung erlauben, bleibt einer Einzelfallprüfung vorbehalten. 

Daten und Kriterien

Welche Szenarien wurden bei der Bestimmung der Potenziale auf Baggerseen berücksichtigt?

Bei der Umrechnung von Flächenpotenzialen in installierbare Anlagenleistungen dienen verschiedene Belegungsdichten [MWp/ha] als Umrechnungsfaktor. 
Die Belegungsdichte (BD) von Freiflächenanlagen liegt beim Bestand bei durchschnittlich 0,7 MWp/ha, für neuere Anlagen um 1 MW/ha, bei Ost-West Ausrichtung mit praktisch lückenloser Bedeckung der Wasserfläche auch deutlich darüber. In bisher realisierten Projekten wurden diese hohen Belegungsdichten immer nur auf Teilabschnitten der gesamten Wasserfläche installiert. Da die Belegungsdichte neben einem möglichst geringen Abstand und minimaler Eigenverschattung der Modulreihen auch einen Mindesteinfall an Licht auf der Seenoberfläche berücksichtigen soll, wird hier für die Berechnung des wirtschaftlich-praktisch erschließbaren Potenzials sowohl eine niedrigere mittlere BD von 0,6 MWp/ha als auch eine höhere mit 1,2 MWp/ha angenommen.

Das erste Szenario (100 % BD Min) behandelt die Installation von FPV auf der gesamten Potenzialfläche mit oben genannter Belegungsdichte von 0,6 MWp/ha. 

Beim zweiten und dritten Szenario wird zur Potenzialberechnung jeweils eine begrenzte Flächenbelegung mit FPV anteilig zur gesamten Seefläche vorgeben – um so vorsorglich eine unzulässige Beeinträchtigung der Gewässerökologie durch übermäßige Materialabscheidungen und Reduktion des Lichteinfalls zu verhindern.

Im zweiten Szenario (10 % BD Max) beträgt die maximale Flächenbelegung 10 % der Seefläche. Im Gegenzug wird die Belegungsdichte entsprechend bereits bestehender FPV-Anlagen auf 1,2 MWp/ha erhöht. Bei dieser Flächenbelegung ist mit relativ geringen Änderungen bezüglich der Temperatur und Durchmischung im Gewässer zu rechnen. Mit steigender Flächenbelegung nehmen diese Auswirkungen zu. 

Im dritten Szenario (45 % BD Max) wird eine maximale FPV-Belegung von 45 % der Seefläche gewählt, ebenfalls mit einer Belegungsdichte von 1,2 MWp/ha. Ab einer Flächenbelegung von größer 50 % wird von signifikanten Auswirkungen auf die Temperatur und Durchmischung ausgegangen. 

Die maximal zulässige Flächenbelegung ist allerdings gewässerspezifisch. Bei konkreten Bauvorhaben müssen stets alle relevanten hydrologischen und gewässerökologischen Parameter standortspezifisch berücksichtigt werden, um die Gefahr von Umweltschäden zu minimieren und eine unter diesen Bedingungen optimale Flächenbelegung mit PV-Modulen zu bestimmen.  

Wie wird die Umsetzbarkeit von Floating-PV-Anlagen bewertet?

Für jeden betrachteten Baggersee werden der Standort und dessen Umgebung detailliert betrachtet und die verschiedenen Standortfaktoren in der Attributtabelle vermerkt. Die Spalte "Kommentar Restriktionskriterien" enthält eine kurze Standortbeschreibung und eine genauere Charakterisierung der verschiedenen Einflüsse auf das Gewässer. Ausgehend hiervon wird nachfolgend die Umsetzbarkeit von FPV-Anlagen bewertet. Diese Umsetzbarkeit wird in der Spalte "Umsetzbarkeitsklassen" anhand der nachfolgenden Kategorisierung in sechs Klassen eingeteilt (siehe Tabelle). Geeignete Potenzialflächen fallen hierbei in die Klassen 1 - 3, während bedingt geeignete Flächen in den Klassen 4 - 6 zusammengefasst sind. Es handelt sich dabei um eine ungefähre Katalogisierung der Potenzialflächen, welche in der Praxis durchaus angepasst werden kann. Rechtliche Regularien, Genehmigungsverfahren und die gesellschaftliche Akzeptanz werden beispielsweise nicht einbezogen. Eine Abweichung der Umsetzbarkeit ist in der Praxis daher möglich. Die Umsetzbarkeitsklassen sind im Daten- und Kartendienst der LUBW zu finden.

Tabelle: Umsetzbarkeitsklassen von FPV-Anlagen in Baden-Württemberg

Die Abbildung zeigt, dass geeignete Potenzialflächen kumuliert hauptsächlich in der Klasse 2 und bedingt geeigneten Potenzialflächen kumuliert überwiegend in Klasse 4 auftreten.

© Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Abbildung: Flächenverteilung der Umsetzbarkeitsklassen geeigneter (Klasse 1 - 3) und bedingt geeigneter Gewässerflächen (Klasse 4 - 6) der Baggerseen in Auskiesung mit FPV-Potenzial.

Hieraus lässt sich ableiten, dass die meisten bedingt geeigneten Gewässerflächen wohl unter dem Einfluss von wenigen weichen Restriktionskriterien (oftmals Wasserschutzgebietszone III) stehen, aber ansonsten keine weiteren Einflüsse vorliegen, welche Auswirkungen auf die Installation einer FPV-Anlage hätten.

Was muss in Vogelschutzgebieten beachtet werden?

15 der 59 bedingt geeigneten Gewässerflächen befinden sich innerhalb von EU-Vogelschutzgebieten. Diesem weichen Restriktionskriterium sollte eine besondere Betrachtung zukommen, da ein gehäuftes Vogelaufkommen den Betrieb von FPV-Anlagen negativ beeinflussen könnte. Hierbei spielt insbesondere der stromertragsmindernde Vogelkot auf den Modulen eine Rolle, der außerdem zur Bildung von sog. "Hotspots" – d. h. punktuellen Temperaturerhöhungen in den Solarzellen – führen kann. Diese Hotspots entstehen durch inhomogenen Lichteinfall auf eine Zelle – die abgeschatteten Bereiche wirken als elektrische Widerstände und erhitzen sich im Modul übermäßig. 
Inwieweit die Vögel von der FPV-Anlage beeinflusst werden, ist bisher noch wenig erforscht. Allerdings scheinen die Schwimmkörper und Module beliebte Standorte für den Aufenthalt der Vögel darzustellen, so dass bei FPV-Anlagendesign, -betrieb und -wartung eine Vogelkotvermeidung und -reinigung berücksichtigt werden sollten. In der Potenzialanalyse wird daher in der Attributtabelle ausdrücklich vermerkt, falls sich ein Gewässer innerhalb eines Vogelschutzgebiets befindet.

Welche ökologischen Gefährdungen durch Floating-PV gibt es?

Ob und in welchem Umfang die in der Studie betrachteten Baggerseen eine FPV-Nutzung erlauben, bleibt einer Einzelfallprüfung vorbehalten. Weiterhin ist offen, wie realistisch die in dem Szenario 45 % BD Max angenommene maximale FPV-Flächenbelegung ist im Hinblick auf eine mögliche ökologische Gefährdung des genutzten Gewässers. Diese hängt unter anderem von drei bisher nicht ausreichend erforschten Faktoren ab: 

1. Materialabscheidungen von FPV-Anlagen
2. Ansiedlung sessiler Organismen an FPV-Anlagen
3. Minderung des Lichteinfalls auf die Gewässeroberfläche.

Während 1. und 2. über Stoffkreisläufe und Nahrungsnetze die Gewässerökologie nachhaltig beeinflussen, verändert 3. den Energiehaushalt der Seen, welcher über thermische Schichtung und Durchmischung sowie die Primärproduktion im Gewässer wiederum die Gewässerökologie beeinflusst. Andererseits könnten über eine solche Beeinflussung des Energiehaushalts der Seen das Algenwachstum und die Verdunstung reduziert und damit die Klimaresilienz des Gewässers gesteigert werden.

Projektbegleitende wissenschaftliche Begleituntersuchungen sollten hierzu weitere Erkenntnisse liefern.

Wie wurden mögliche ökologische Gefährdungen berücksichtigt?

Da die hydrologischen und ökologischen Auswirkungen von FPV-Anlagen auf die Energiebilanz der betreffenden Gewässer bisher kaum wissenschaftlich untersucht sind, werden im Folgenden zusätzlich gewässerspezifische Restriktionskriterien an potenzielle FPV-Standorte angelegt, um daraus die wirtschaftlich-praktisch erschließbare Gewässerflächen zu identifizieren. Dazu wurde ein Katalog von sogenannten harten und weichen Restriktionskriterien erstellt, welche verschiedenen Nutzungskonkurrenzen, Schäden an Flora und Fauna sowie einer hydrologischen Destabilisierung vorbeugen sollen (siehe Abbildung 3). Auf Grundlage dieser Unterscheidung in harten und weichen Restriktionskriterien erfolgt eine gewässerteilflächenscharfe Eignungseinstufung potenzieller FPV-Standorte: Liegen die betrachteten Gewässerflächen innerhalb harter Restriktionsflächen, werden sie als ungeeignet für eine Installation einer FPV-Anlage angesehen. Falls diese Gewässerflächen sich innerhalb weicher Restriktionsflächen befinden, werden diese hingegen als bedingt zur FPV-Nutzung geeignet eingestuft. Eine als geeignet erfolgte Einstufung setzt voraus, dass dort keinerlei Restriktionen zu berücksichtigen sind. 

Diese harten Restriktionskriterien bedingen in Auskiesung befindliche Baggerseen aufgrund des Ausschlusskriteriums "Begonnene oder vollzogene Renaturierung". Zudem greift das Kriterium "Gewässerfläche kleiner 1 ha" an der vollen und nicht an der um Randstreifen bereinigten Seefläche an. Diese harten Restriktionskriterien zum Schutz von Flora und Fauna stellen – ebenso wie die verwendeten hydrologischen Kriterien – Ausschlusskriterien dar, die eine Installation von FPV nach heutigem Stand als unwahrscheinlich erscheinen lassen.

Die weichen Restriktionskriterien zum Schutz von Flora und Fauna erfassen Flächen, welche relevant für den Natur- und Gewässerschutz sind. Allerdings muss dabei die Nutzung durch FPV nicht prinzipiell ausgeschlossen sein. Analog dazu werden durch die harten hydrologischen Kriterien – allein schon aus betriebswirtschaftlichen Beweggründen – essenzielle Aspekte des Hochwasserschutzes priorisiert, wohingegen für die weichen hydrologischen Kriterien die Umweltauswirkungen und Genehmigungsfähigkeit für betreffende Flächen im konkreten Zulassungsverfahren zu prüfen sind. 
Zudem berücksichtigt die Klasse der weichen Restriktionskriterien konkurrierende Nutzungsformen wie Tourismus und Badebetrieb. Auch ökologische Probleme, die in den Baggerseen auftreten können, sind durch die weichen Restriktionskriterien erfasst. 

Nur die morphologischen Restriktionskriterien schließen ganze Gewässer aus der Nutzung als FPV aus; alle anderen Kriterien setzen an Land- oder Seeteilflächen an. So ist es möglich, dass ein sich in Auskiesung befindlicher Baggersee, der größer als 1 ha und tiefer als 5 m ist, gleichzeitig Teilflächen besitzt, die geeignet, bedingt geeignet und ungeeignet für die FPV-Nutzung sind.

© Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Abbildung: Katalog harter und weicher Restriktionskriterien als Basis der Potenzialanalyse

Berechnungen und Modelle

Wie wurde das Potenzial berechnet?

Für Schwimmende PV-Anlagen wird in dieser GIS-gestützten Potenzialanalyse rechnerisch das wirtschaftlich-praktisch erschließbare Potenzial über einen Katalog an abgestuften Restriktionskriterien szenarienbasiert und gewässerteilflächenscharf ermittelt (siehe Kriterienkatalog Abbildung 3).

Für jeden gegebenen See werden für Floating-PV potenziell nutzbare Flächen identifiziert und andere gegebenenfalls ausgeschlossen. Diese Studie stellt jedoch keine Vorprüfung auf die Genehmigungsfähigkeit von Bauvorhaben dar und jeder Standort muss vor Ort geprüft werden.

Anhand der Erfassung der Teilflächen künstlicher Baggerseen werden über die harten Restriktionskriterien die wirtschaftlich-praktisch erschließbaren Gewässerteilflächen (= Potenzialflächen) bestimmt. Diese werden – nach Abzug abgeschätzter Gewässerrandstreifen – schließlich in geeignete und bedingt geeignete Potenzialflächen unterteilt (siehe Abbildung 1). 
Nach Extraktion der wirtschaftlich-praktisch erschließbaren Potenzialflächen folgt eine gewässerspezifische Standortanalyse mit verschiedenen Szenarien.

© Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Abbildung: Durchführung der Potenzialberechnung

Diese Potenzialanalyse basiert auf einer dreistufigen Herangehensweise. 

Zunächst wird das theoretische Potenzial ermittelt; dieses entspricht der Gesamtfläche aller künstlichen Standgewässer und bildet die physikalischen Grundvoraussetzungen für eine FPV-Nutzung ab. 

Daraus wird das technische Potenzial abgeleitet als prinzipiell installierbaren Anlagennennleistung auf diesen künstlichen Standgewässern – allerdings unter Berücksichtigung grundlegender technischer Restriktionen: Zum einen die Annahme, dass Gewässerrandstreifen durch geringe Wassertiefe oder Pflanzenbewuchs im Wasser und am Ufer eine FPV-Nutzung unmöglich machen; pauschal wurden für diese nicht nutzbaren Randstreifen 10 % der jeweiligen Seefläche veranschlagt. Zum anderen als grundlegende Beschränkung der Flächennutzung, um eine vollständige und dauerhafte Verdunklung der belegbaren Gewässerfläche auszuschließen als Grundvoraussetzung zur Aufrechterhaltung des gewässerökologischen Gleichgewichts des FPV-Standortes.

© Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Abbildung: Solarpotenziale und deren Bezug zueinander

Das wirtschaftlich-praktisch erschließbare Potenzial berücksichtigt schließlich dieses technische Potenzial unter Einbeziehung weiterer wirtschaftlicher Kriterien, Nutzungskonflikte und zusätzlicher ökologischer Randbedingungen. Hierbei setzt diese Potenzialanalyse nicht direkt am berechneten technischen Potenzial an, sondern an den per Geoinformationssystem (GIS) bestimmten konkreten Gewässerteilflächen der betrachteten Baggerseen. Aus diesen werden für jedes Gewässer die für eine FPV-Nutzung geeigneten Teilflächen als praktisch erschließbare Potenzialflächen bestimmt. Je nach anzulegenden Kriterien wird hierbei in geeignete und bedingt geeignete Gewässerflächen näher unterschieden. Analog zur Berechnung des technischen Potenzials wird dabei angenommen, dass jede Potenzialfläche 90 % der mit GIS-Methoden bestimmten Teilfläche entspricht. Ein solches pauschales Herausrechnen von nicht-nutzbaren Gewässerrandstreifen setzt voraus, dass das betreffende Gewässer vollständig für FPV genutzt werden kann. Tatsächlich aber beinhalten einige dieser als geeignet eingestuften Baggerseen auch für FPV ungeeigneten Teilflächen. Ebenso konnten Auskiesungen, die erst nach der Erhebung der Daten erfolgten, hier nicht berücksichtigt werden. Aus diesem Grund könnten diese digitalisierten Flächen eventuell von den aktuellen Baggersee-Flächen etwas abweichen.

Was sind die Ergebnisse der Potenzialanalyse?

Das wirtschaftlich-praktisch erschließbare Potenzial wurde für jedes der drei Szenarien (siehe Tabelle) ermittelt und zwar jeweils für geeignete, bedingt geeignete und die Summe beider Potenzialflächen. 

Die Potenziale der bedingt geeigneten Gewässerflächen sind hierbei um ein Vielfaches größer als die der Geeigneten.

Tabelle: Ergebnisse der Potenzialberechnung für Baggerseen in Auskiesung (wirtschaftlich erschließbares Potenzial) in Baden-Württemberg

© Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE