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Die Regionale Verkehrswende beschleunigen - Digitale Planungstools, schnellere Verwaltungsprozesse und Change Management für eine effektive Umsetzung von Maßnahmen, Teilprojekt B: (Weiter-)Entwicklung digitaler Tools und Verfahren

Rollende Ladestationen liefern Entlastung fürs Netz

Ein innovatives, skalierbares Monitoringsystem für Trassen mit Hochtemperaturseilen zur optimalen Betriebsführung des Stromnetzes

Innovativer, an industrieller Praxis orientierter Prozess zur Auswahl von Modellen für die Simulation der Windströmung in komplexem Gelände - Nachbewilligung, Innovativer, an industrieller Praxis orientierter Prozess zur Auswahl von Modellen für die Simulation der Windströmung in komplexem Gelände

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Windenergie spielt in Deutschland eine große Rolle in der erneuerbaren Stromerzeugung und damit auch bei der Erreichung der Klimaziele. Im Jahr 2017 geht laut dem Umweltbundesamt 48,9 % der Stromerzeugung zurück auf erneuerbare Energien aus der Windenergie entsprechend einer Energieerzeugung von 106,6 Mrd. kWh. Die meisten Windturbinen stehen im Flachland oder in Küstenregionen. Aber auch in den hügeligen oder gar bergigen und vielerorts bewaldeten Gebieten wird die Windkraft zunehmend ein Thema. Die lokale Erzeugung von Strom reduziert Übertragungsverluste und den Aufwand, die Infrastruktur für die Stromerzeugung aufzubauen. Auch kann durch eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Anlagen auf alle geeigneten Standorte in Deutschland, eine Anhäufung von Windkraftanlagen vermieden und so die Akzeptanz bei den Bürgern erhalten werden. Dies gilt ebenso für den Ausbau von Stromtrassen für den Transport des Stroms von Nord nach Süd. Außerdem kann die Windenergienutzung in unterschiedlichen Regionen Deutschlands zu einem Lastausgleich durch sich regional unterscheidende Wetterlagen beitragen. Generell muss das Ziel sein, mit möglichst wenigen Windkraftanlagen und Übertragungsinfrastruktur die Stromversorgung sicherzustellen, um so den Natur- und Ressourcenverbrauch zu minimieren. Allerdings gestaltet sich die Suche nach geeigneten Standorten mit einem ausreichenden Windpotenzial und einem akzeptablen Turbulenzgrad bedingt durch die Orographie und Topographie Süddeutschlands (komplexes Gelände) sehr viel schwieriger als im Flachland. Windatlanten können hier nur einen ersten Anhaltspunkt liefern. In vielen Fällen ist jedoch ihre räumliche Auflösung viel zu gering. Meteorologische Messdaten sind sehr selten an potenziellen Windkraftstandorten verfügbar. Die Interpolation der Windsituation aus umliegenden Messstationen kann zu schlechten Korrelationen oder sogar irreführenden Informationen führen. Messungen mit meteorologischen Messmasten sind sehr teuer und in der Höhe begrenzt. Dabei ist es häufig nicht möglich, das gemessene Strömungsfeld in komplexem Gelände über der Höhe zu interpolieren, weil die atmosphärische Grenzschicht dort nicht vollständig ausgebildet ist. Ein innovativer Ansatz zur Lösung der Problematik ist die Verwendung von Simulationsmethoden zur Vorhersage des Windpotenzials. Diese Verfahren werden durch die stetig wachsenden Leistungen der Computer und die Verfügbarkeit von hochgenauen digitalen Höhen- und Landschaftsmodellen immer interessanter. Es gibt diesbezüglich ganz unterschiedliche physikalische Modellierungsansätze auf unterschiedlichen Detaillierungsgraden. Schwierigkeiten bereitet hier sehr häufig jedoch die Auswahl der geeigneten Modelle für die gegebenen Randbedingungen am zu untersuchenden Standort in Verbindung mit der dezidierten Fragestellung für die Projektierung der Windkraftanlagen. Grund ist eine fehlende Kosten-Nutzen-Analyse für die verfügbaren Modelle mit entsprechender Bewertung der Modellgenauigkeit. Ziel des Projekts ist deshalb, die Entwicklung eines für die Industrie geeigneten Prozesses mit dem allgemeingültig, schnell und objektiv Modelle zur Simulation der Windströmung an potenziellen Standorten von Windkraftanlagen ausgewählt werden können. Es soll dabei erreicht werden, ein Optimum aus Genauigkeit der Ergebnisse in Verbindung mit dem geringsten Berechnungsaufwand zu finden. Der Fokus liegt hierbei auf der Betrachtung von komplexem Gelände also auf hügeligen oder bergigen Windkraftstandorten mit heterogener Topographie durch verschiedene Landschaftsnutzung.

Insektenvielfalt im Wald

Konzept zur Förderung der Vielfalt der Insekten im Wald [Redaktioneller Hinweis: Die folgende Beschreibung ist eine unstrukturierte Extraktion aus dem originalem PDF] INSEKTENVIELFALT IM WALD Konzept zur Förderung der Vielfalt der Insekten im Wald „Die Vielfalt der Arten und auch die genetische Viel- falt innerhalb der Arten ist ein großer Schatz der Natur, von dem wir zum Teil noch gar nicht wissen, wie wertvoll er sein kann, etwa wenn es darum geht, Anpassungsstrategien an den Klimawandel zu nutzen. Denn jede Art ist ganz einzigartig und an bestimmte Bedingungen angepasst. Die Vielfalt der Arten sichert unser Über- leben. Sie sichert unsere Nahrungsgrundlage, schützt unser Wasser und unsere Böden und letzt- endlich unser gesamtes Ökosystem. Der Erhalt der Biodiversität ist eine zentrale Menschheitsauf- gabe, die keinen Aufschub duldet.“ Katrin Eder Staatsministerin für Klimaschutz, Umwelt, Energie und Mobilität Rheinland-Pfalz 2 INHALT Leitbild4 Insekten – ­Kernelement des ­Ökosystems6 Insektenvielfalt im Wald7 Gefährdung und Verantwortung8 „Reichtum ist ­Vielfalt.“Zielsetzung10 Friedensreich HundertwasserMaßnahmenmodule12 Raupe des Pappelschwärmers 1. Baumarten­vielfalt e­ rhöhen14 2. Lichte Wälder schaffen18 3. Historisch alte Wälder wertschätzen20 4. Baummikrohabitate erkennen22 5. Altbäume und Totholz: BAT-Konzept umsetzen24 6. Eichen erhalten und freistellen 26 7.28 Waldränder h erstellen 8. Wege und Lagerplätze einbinden30 9. Kalamitätsflächen und Windwürfe nutzen32 10. Ameisen s­ chützen34 11. Verkehrs­sicherung an Straßen als Chance36 12. Gas- und ­Stromtrassen gestalten38 13. Waldwiesen p flegen40 14. Felsen, B lockhalden, L­ ehmwände f­ reistellen  42 15. Dienstgebäude, Wald­hütten und ­Wirtschaftshallen einbeziehen 44 16. Waldquellen b ewahren46 17. Bachufer g­ estalten48 18. Waldweiher b ehandeln50 19. Tümpel – t­ emporäre G ewässer a­ nlegen 52 Seminare besuchen 54 3 Leitbild 4 Angesichts der Unterschiedlichkeit der rheinland-pfälzischen Wälder, bezogen auf die standörtlichen Gegeben­heiten, die Baumarten- zusammensetzung und die Wald­ struktur, und nicht zuletzt ange- sichts der klimawandelbedingten Veränderungen des Waldes sind ein- heitliche Rezepte für das ­gesamte Land wenig sinnvoll. Insekten – die artenreichste Klasse der Tiere unseres Planeten – sind zugleich als Bestäuber, Zersetzer, Transporteure und als Kernelemente von Nahrungsketten unverzichtbare Bestandteile des Ökosystems Wald. Unsere Wertschätzung kann nicht hoch genug sein. Nur Bruchteile der Funktionen der einzelnen Arten im Wirkungsgefüge sind erforscht, ein deutschlandweites Monitoring beginnt erst. Dennoch wollen wir bei Landesfors- ten bereits jetzt handeln. Der Erhalt der Biodiversität ist eine zentrale Menschheitsaufgabe unserer Zeit, die keinen Aufschub duldet. Anhand bekannter Grundkenntnisse gilt es, die Vielfalt der Insektenarten im Wald zu unterstützen, indem eine Diversität an Lebensräumen gewährleistet wird. Hier wird ein Modulsystem vorgestellt, dessen Elemente sich in die örtlichen Gegebenheiten einpassen können. Hier wird ein Modulsystem vorge- stellt, dessen Elemente sich in die örtlichen Gegebenheiten einpas- sen können. Es gilt, fehlende oder unterrepräsentierte Lebensräume an der richtigen Stelle zu schaffen, auszubauen oder zu schonen. Das können ein paar Baumstümpfe sein, die an besonnter Stelle bewusst höher geschnitten wurden, oder ein systematisches Anlegen von Wald- innenrändern, die sich als Biotop- verbund durch das Revier hindurch zusammenfügen. Das Konzept orientiert sich nicht an Leitarten und hat auch nicht gesetz- lich geschützte Arten im Fokus, sondern stützt sich generell auf Maßnahmen der Waldentwicklung und vermittelt Chancen für eine aktive Insektenförderung in diesem Kontext. Es liegt also in Ihrer Entscheidung als Forstwirt*in, als Revierleitung, als Forstamtsleitung oder als Wald- besitzende*r, die „richtigen“ insek- tenfördernden Maßnahmen umzu- setzen. Ihr Tun reicht von gezielten Hand- griffen, die nur Ihre Aufmerksamkeit kosten, bis hin zu größeren inves- tiven Maßnahmen. Mit bestehen- den Förderprogrammen können Maßnahmen finanziell unterstützt werden. Dieses Konzept zeigt zahlreiche Möglichkeiten zur Förderung der Insektenvielfalt im Wald auf. Lassen Sie uns anfangen! 5

GEOWISOL2 - Analyse der geographischen Verteilung von Wind- und solarer Einspeisung und deren Einflüsse auf das Stromnetz, Teilvorhaben: Integration der Netztopologie und Datenzuordnung

Durch die Fluktuation von Wind und Solar steigen mit ihrem Anteil an der Stromerzeugung auch die dynamische Beanspruchung des deutschen Stromnetzes. Um eine genaue orts- und zeitaufgelöste Kenntnis der Einspeise- und Bedarfsmengen zu schaffen, wurde innerhalb des Vorläuferprojekts GEOWISOL eine Datenbank entwickelt, welche diese als 15-Minuten-Mittelwerte und mit einer Ortsauflösung im 2-stelligen Postleitzahlbereich bundesweit bereitstellt. Das Ziel des Nachfolgeprojektes GEOWISOL2 ist die Erweiterung der Datenbasis um Einspeisedaten weiterer Energiequellen (z.B. Offshore-Windenergie, Biogas, Wasserkraft und konventionelle Kraftwerke) und um stationäre Speicher sowie die Abbildung einer optimierten Energieverteilung zwischen den Regionen auf die im Netz vorhandenen realen Stromtrassen. Darauf aufbauend sollen die Übertragungsmengen im gegenwärtigen Ausbauzustand sowie für zukünftige Zubau-Szenarien im Zeitverlauf analysiert und bewertet werden. Hierbei soll insbesondere auch die Integration der Offshore-Windenergie berücksichtigt werden. Das geschaffene Werkzeug dient der lokalen Bewertung zukünftiger Energiewende-Infrastrukturprojekte (z.B. Sektorkopplung, Netzausbau, Energiespeicher, etc.). Das Teilvorhaben 'Integration der Netztopologie und Datenzuordnung' umfasst hierbei insbesondere die Erstellung, Weiterentwicklung und Integration der Netztopologie. Ziel ist es die Netztopologie der Hoch- und Höchstspannungsebene bestehend aus den elektrischen Leitungen (Freileitungen und Erdkabel), Umspann- und Schaltwerke (Netzknoten), sowie den unterlagerten Kraftwerken und Verbrauchern zu erstellen. Das beinhaltet vor allem die Zuordnung der EEG-Einspeiser und ihre Wirkweise auf das abgebildete Netz. Ziel ist es somit, aus der entstehenden Datenbank die Wirkfaktoren für jeden EEG-Einspeiser auf die Netzknoten zu bestimmen, so dass sich aggregierte Prognose- und Hochrechnungszeitreihen für die einzelnen Knoten erstellen lassen.

GEOWISOL2 - Analyse der geographischen Verteilung von Wind- und solarer Einspeisung und deren Einflüsse auf das Stromnetz, Teilvorhaben: Datenanalyse und Ausbauszenarien

Durch die natürliche Fluktuation von erneuerbaren Energien wie Wind- und Solarenergie steigt mit ihrem Anteil an der Stromerzeugung auch die dynamische Beanspruchung des deutschen Stromnetzes. Um eine genaue orts- und zeitaufgelöste Kenntnis der Einspeise- und Bedarfsmengen zu schaffen, wurde innerhalb des Vorläuferprojekts GEOWISOL eine Datenbank entwickelt, welche diese als 15-Minuten Mittelwerte und mit einer Ortsauflösung im 2-stelligen Postleitzahlbereich bundesweit bereitstellt. Das Ziel des Nachfolgeprojektes GEOWISOL2 ist die Erweiterung der Datenbasis um Einspeisedaten weiterer Energiequellen (z.B. Offshore-Windenergie, Biogas, Wasserkraft und konventionelle Kraftwerke) und um stationäre Speicher sowie die Abbildung einer optimierten Energieverteilung zwischen den Regionen auf die im Netz vorhandenen realen Stromtrassen. Darauf aufbauend sollen die Übertragungsmengen im gegenwärtigen Ausbauzustand sowie für zukünftige Zubau-Szenarien im Zeitverlauf analysiert und bewertet werden. Hierbei soll insbesondere auch die Integration der Offshore-Windenergie berücksichtigt werden. Das geschaffene Werkzeug dient der lokalen Bewertung zukünftiger Energiewende-Infrastrukturprojekte (z.B. Sektorkopplung, Netzausbau, Energiespeicher, etc.). Das Teilvorhaben 'Datenanalyse und Ausbauszenarien' befasst sich mit der Akquisition neuerer und umfassenderer Datensätze für die Einspeisung aus Windenergieanlagen und Photovoltaikanlagen sowie der Verbesserung der Datengrundlage des Stromverbrauchs. Insbesondere das standardisierte Datenangebot des Verbands Europäischer Übertragungsnetzbetreiber (ENTSO-E) wird hierbei in Anspruch genommen. Korrelationsuntersuchungen bzgl. der zeitlichen und geographischen Verhältnisse der Einspeisungen zueinander sowie der Frage der regionalen Übereinstimmung von Erzeugung und Verbrauch werden durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden als Grundlage für die Entwicklung von Ausbauszenarien verwendet.

GEOWISOL2 - Analyse der geographischen Verteilung von Wind- und solarer Einspeisung und deren Einflüsse auf das Stromnetz, Teilvorhaben: Integration von Offshore-Windenergie und Definition von Ausbauszenarien

Durch die natürliche Fluktuation von erneuerbaren Energien wie Wind- und Solarenergie steigt mit ihrem Anteil an der Stromerzeugung auch die dynamische Beanspruchung des deutschen Stromnetzes. Um eine genaue orts- und zeitaufgelöste Kenntnis der Einspeise- und Bedarfsmengen zu schaffen, wurde innerhalb des Vorläuferprojekts GEOWISOL eine Datenbank entwickelt, welche diese als 15-Minuten Mittelwerte und mit einer Ortsauflösung im 2-stelligen Postleitzahlbereich bundesweit bereitstellt. Das Ziel des Nachfolgeprojektes GEOWISOL2 ist die Erweiterung der Datenbasis um Einspeisedaten weiterer Energiequellen (z.B. Offshore-Windenergie, Biogas, Wasserkraft und konventionelle Kraftwerke) und um stationäre Speicher sowie die Abbildung einer optimierten Energieverteilung zwischen den Regionen auf die im Netz vorhandenen realen Stromtrassen. Darauf aufbauend sollen die Übertragungsmengen im gegenwärtigen Ausbauzustand sowie für zukünftige Zubau-Szenarien im Zeitverlauf analysiert und bewertet werden. Hierbei soll insbesondere auch die Integration der Offshore-Windenergie berücksichtigt werden. Das geschaffene Werkzeug dient der lokalen Bewertung zukünftiger Energiewende-Infrastrukturprojekte (z.B. Sektorkopplung, Netzausbau, Energiespeicher, etc.). Das Teilvorhaben Integration von Offshore-Windenergie und Definition von Ausbauszenarien umfasst hierbei insbesondere die Einbindung der Offshore-Windenergie-Einspeisungen in die Datenbank. Die Offshore-Windenergie hat durch Ihren intensiven Ausbau in den vergangenen Jahren für den deutschen Strommarkt an Bedeutung gewonnen In dem Vorgängerprojekt GEOWISOL wurde die Einspeisung von Offshore-Windenergie in das Stromnetz noch nicht detailliert berücksichtigt. Vor dem Hintergrund zukünftiger Ausbauziele stellt die Integration der Offshore-Windenergie insbesondere auf Grund ihrer konzentrierten geografischen Anordnung eine besondere Herausforderung für das deutsche Stromnetz dar.

GEOWISOL2 - Analyse der geographischen Verteilung von Wind- und solarer Einspeisung und deren Einflüsse auf das Stromnetz, Teilvorhaben: Visualisierung und Algorithmen-Entwicklung

Durch die natürliche Fluktuation von erneuerbaren Energien wie Wind- und Solarenergie steigt mit ihrem Anteil an der Stromerzeugung auch die dynamische Beanspruchung des deutschen Stromnetzes. Um eine genaue orts- und zeitaufgelöste Kenntnis der Einspeise- und Bedarfsmengen zu schaffen, wurde innerhalb des Vorläuferprojekts GEOWISOL eine Datenbank entwickelt, welche diese als 15-Minuten Mittelwerte und mit einer Ortsauflösung im 2-stelligen Postleitzahlbereich bundesweit bereitstellt. Das Ziel des Nachfolgeprojektes GEOWISOL2 ist die Erweiterung der Datenbasis um Einspeisedaten weiterer Energiequellen (z.B. Offshore-Windenergie, Biogas, Wasserkraft und konventionelle Kraftwerke) und um stationäre Speicher sowie die Abbildung einer optimierten Energieverteilung zwischen den Regionen auf die im Netz vorhandenen realen Stromtrassen. Darauf aufbauend sollen die Übertragungsmengen im gegenwärtigen Ausbauzustand sowie für zukünftige Zubau-Szenarien im Zeitverlauf analysiert und bewertet werden. Hierbei soll insbesondere auch die Integration der Offshore Windenergie berücksichtigt werden. Das geschaffene Werkzeug dient der lokalen Bewertung zukünftiger Energiewende-Infrastrukturprojekte (z.B. Sektorkopplung, Netzausbau, Energiespeicher, etc.). Das Teilvorhaben Visualisierung und Algorithmen-Entwicklung umfasst hierbei insbesondere die Weiterentwicklung der Visualisierung sowie die Messdatenaggregation und Optimierung des Gesamtsystems. Ziele des Teilvorhabens sind die Darstellung der geografischen auf die Netzstruktur bezogene Verteilung von Einspeisung und Last unter Berücksichtigung der zeitvariablen Ladezustände von Energiespeichern stellt eine große Herausforderung an Datenbankstruktur und Visualisierung dar. Weiterhin wird die Entwicklung von Algorithmen für ein Softwaremodul angestrebt, welches die Netz- und Messdaten für Gesamtsystembetrachtungen zeitlich und räumlich integriert auswerten kann.

WMS Netzausbauplanung Umspannwerk

Umspannwerke, an denen im Rahmen der Netzausbauplanung zur Ertüchtigung und dem Neubau von Stromtrassen Baumaßnahmen an bestehenden Umspannwerken oder neue Umspannwerke geplant sind.

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