Konzept einer Datenverwaltung für die GIS-basierte Potenzialanalyse zum Einsatz regenerativer Energie

Der Anteil erneuerbarer Energien an der Energieversorgung in Deutschland nimmt in den vergangenen Jahren stetig zu. Mit dem beschlossenen Ausstieg aus der Kernenergie bis 2022 ist die Energiewende endgültig beschlossene Sache. Dies stellt hohe Anforderungen an die Umgestaltung der deutschen Netzstrukturen und erfordert innovative Konzepte und Technologien um eine ausfallsichere Energieversorgung auf Basis regenerativer Energieträger zu gewährleisten. Ein mögliches Konzept können sogenannte „Energiecluster“ darstellen. Energiecluster sind Gebiete welche ihren Energiebedarf zu großen Teilen oder gar gänzlich eigenständig mit den vor Ort nutzbaren erneuerbaren Energieressourcen decken. Bei der Planung solcher Energiecluster ist es wichtig, den jeweils besten Energierträger-Mix aus Solarenergie, Windkraft, Geothermie, Wasserkraft und Biomasse zu bestimmen. So könnte sich beispielsweise die Frage stellen, ob eine verfügbare Freifläche eher für die Errichtung von Photovoltaik- oder Windkraftanlagen geeignet wäre, oder die Fläche sogar besser für den Anbau von Energiepflanzen genutzt werden sollte. Zur Lösung solcher Fragestellungen können Simulationen dienen, welche auf Basis eines Geoinformationsystems (GIS) verschiedene Szenarien untersuchen und bewerten. Als Ausgangspunkt für derartige Simulationen muss zunächst eine Potentialanalyse über die Nutzbarkeit der verschiedenen Energieformen durchgeführt werden. Die Art und Weise der Verwaltung der dafür benötigten Daten ist Thema der vorliegenden Arbeit. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zunächst untersucht, welche Informationen für eine GIS-basierte Potentialanalyse benötigt werden, in welchen Formaten diese Daten vorliegen und welche Quellen zur Datenbeschaffung herangezogen werden können. Weiterhin wurden verschiedene Geoinformationssysteme und Geodatenbanken auf ihre Nutzbarkeit für eine GIS-basierte Potentialanalyse hin untersucht. Das Resultat dieser Untersuchungen war, dass auf Grund der vielfältigen Datenformate die Einbindung einer Daten Transformationssoftware nötig werden würde. Nur so konnte die Daten-Interoperabilität der GI-Systeme in ausreichender Weise erweitert werden. Als Transformationssoftware wurde das Produkt FME der Firma Safe Software gewählt. Anschließend erfolgte auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse die prototypische Implementierung einer .NET Anwendung zur GIS-basierten Datenverwaltung. Ziel war es dabei, den Datentransfer über eine einzelne Nutzerschnittstelle zu realisieren. Dies wurde durch die Einbindung des Geoinformationssystems ArcGIS und der Transformationssoftware FME über deren jeweilige Programmierschnittstellen erreicht. Die Nutzung der FME-Funktionalitäten ermöglicht die Unterstützung von mehr als 275 Datenformaten und über 5.300 Koordinatensystemen. Als ein zentrales Austauschformat für die Datenverwaltung sollte das CityGML-Format zum Einsatz kommen. Aus diesem Grund wurde eine im Rahmen dieses Forschungsprojekts bereits entwickelte Schema-Erweiterung (ADE) in die Datenverwaltung eingebunden. Dies ermöglicht es, verschiedene Energieerzeuger und -speicher zu modellieren und in ein bestehendes 3D-Stadtmodell einzubinden. Über im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Add-Ins können die erzeugten Energie-Komponenten anschließend in dem Geoinformationssystem ArcGIS visualisiert werden