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Freiflächen-Photovoltaikanlagen in Deutschland (Datensatz)

Der rasche Ausbau der erneuerbaren Energiequellen stellt eine große Herausforderung dar, wenn es darum geht, die Energieentwicklung mit konkurrierenden Interessen in Einklang zu bringen. Dies unterstreicht die Notwendigkeit präziser räumlicher Daten, um eine effektive Bilanzierung, Verwaltung oder Bewertung der Einhaltung gesetzlicher Rahmenbedingungen zu ermöglichen. In diesem Beitrag wird ein Zero-Shot-Ansatz zur Extraktion von Parametern von Photovoltaik-Freiflächenanlagen in Deutschland auf der Grundlage von digitalen Orthofotos vorgestellt. Dies ermöglicht die genaue Identifizierung und Abgrenzung wesentlicher räumlicher Parameter, einschließlich des Bodenbedeckungsgrads der Photovoltaikmodule, des Reihenabstands zwischen den Modulreihen und ihrer genauen Ausrichtung. Die Ergebnisse dieser Studie sind in zweierlei Hinsicht bemerkenswert. Erstens erzielt die entwickelte technische Pipeline eine qualitativ hochwertige Segmentierung von Photovoltaik-Modulreihen, wobei über 71 % der Ergebnisse eine zufriedenstellende bis fehlerfreie Segmentierung aufweisen. Zweitens steht der resultierende Datensatz für weitere Analysen zur Verfügung und kann als Ausgangspunkt für die Entwicklung weiterer KI-Modelle zur Überwachung der Dynamik des Ausbaus von Freiflächen-Photovoltaikanlagen dienen. Diese Methodik unterstützt nicht nur die Bewertung der Einhaltung der Vorschriften, sondern verbessert auch die Entscheidungsprozesse an der Schnittstelle zwischen der Entwicklung erneuerbarer Energien und konkurrierenden Interessen, wie z. B. dem Naturschutz.

Rückbau der Gründungsstrukturen von Offshorewindenergieanlagen

Bis zum Jahr 2040 müssen jährlich über 500 Offshoregründungsstrukturen in Europa zurückgebaut werden. Geeignete Verfahren müssen bis zu diesem Zeitpunkt erprobt, validiert und öffentlich diskutiert werden. Aufgabenstellung und Ziel Das Vorhaben untersucht umfassend den aktuellen Stand der Technik und Forschung zum Rückbau von Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) mit besonderem Fokus auf die Gründungsstrukturen. Die Planung und Durchführung des Rückbaus stellen erhebliche technische und geotechnische Herausforderungen dar. Ziel des Vorhabens ist es, die Machbarkeit und Effizienz bestehender Verfahren zu bewerten und eine Analyse der geotechnischen und bauverfahrenstechnischen Aspekte durchzuführen. Dabei soll u. a. geprüft werden, ob ein vollständiger Rückbau möglich ist oder ob auch Teillösungen nachhaltig realisiert werden können. Ein zentraler Bestandteil der Untersuchung ist die systematische Erhebung von Branchenwissen, welches aufgrund der Verschwiegenheit im OffshoreSektor oft nur schwer zugänglich ist. Durch Experteninterviews soll ein offener Austausch ermöglicht werden, um Erkenntnisse über abgeschlossene Projekte, aktuelle Forschungen und zukünftige Entwicklungen zu gewinnen. Auf Basis dieser Daten werden der Status quo des Rückbaus dokumentiert, bestehende Lücken identifiziert und der Bedarf für weitere Forschung und Entwicklung abgeleitet. Es soll erreicht werden, dass Behörden wie das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) fundierte Entscheidungsgrundlagen erhalten und die Standardisierung von Rückbauverfahren vorangetrieben wird. Die Ergebnisse sollen helfen, technische Entwicklungen im Bereich des Rückbaus zu bündeln, Transparenz zu fördern und parallele, isolierte Arbeiten zu reduzieren. Gleichzeitig wird angestrebt, die Rückbauprozesse ökologisch und ökonomisch nachhaltig zu gestalten und damit zukünftigen Herausforderungen gerecht zu werden. Bedeutung für das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) Gemäß den Vorgaben des „Standards Konstruktion“ (BSH 2021) muss rechtzeitig vor dem Ende der Betriebszeit einer Offshore-Windenergieanlage eine auf einem Rückbaukonzept basierende Rückbauplanung erstellt werden. Sollte sich der Stand der Technik zwischen Konstruktions- und Betriebsphase weiterentwickelt haben, ist die Planung entsprechend anzupassen. Die Rückbauplanung wird anschließend der zuständigen Genehmigungsbehörde vorgelegt, die eine Plausibilitätsprüfung durchführt. Durch einen effektiven Informationsfluss zwischen Wirtschaft und genehmigenden Behörden werden die Genehmigungs- und Prüfverfahren effizienter gestaltet und auf eine fundierte Wissensbasis gestellt. Dies bedeutet auch zusätzliche Planungssicherheit für die Wirtschaft. Damit neue Entwicklungen und Erkenntnisse aus der Praxis frühzeitig in die behördlichen Entscheidungsprozesse einfließen können, ist ein permanenter Informationsfluss erforderlich, für den die Grundlagen geschaffen werden sollen. Darüber hinaus könnte eine breitere Öffentlichkeit besser über die Fortschritte und die Herausforderungen beim Rückbau von OffshoreGründungsstrukturen informiert werden. Untersuchungsmethoden In der Erhebungsphase wird durch leitfadenbasierte Experteninterviews der aktuelle Stand des Rückbaus von Offshore-Windenergieanlagen erfasst. Ziel ist es, ein möglichst breites und detailliertes Bild der bestehenden Technologien, Herausforderungen und Entwicklungspotenziale zu erhalten. Die Auswahl der Expertinnen und Experten umfasst ein breites Spektrum relevanter Akteure, darunter Forschungseinrichtungen, Dienstleister, Zulieferer sowie Energieversorger. Die Interviews werden gemeinsam von Personen der BAW und der zuständigen Zulassungsbehörden durchgeführt, um eine fundierte und praxisnahe Erhebung sicherzustellen. Zur Vorbereitung und strukturierten Durchführung der Interviews wird ein spezialisiertes Beratungsbüro hinzugezogen, das bei der Entwicklung und Erstellung des Leitfadens unterstützt. (Text gekürzt)

Software zur Entwicklung energetisch effizienter Gebäude

Im Rahmen des Projekts soll ein universelles Software-Werkzeug erstellt werden, welches allen Personen, die an Entscheidungen bei der Entstehung und Instandhaltung von Gebäuden eingebunden sind, das Finden von gemeinsamen und effizienten Lösungen ermöglicht. Im Lebenszyklus eines Gebäudes - beginnend mit dem Entwurf, dem Bau und der Benützungsbewilligung bis zu seiner Verwendung, Sanierung oder seinem Abriss - müssen von vielen Seiten laufend Entscheidungen getroffen werden. Dabei sind einzelne Alternativen unter verschiedenen Gesichtspunkten, wie z.B. Ästhetik, Kosten, Energieverbrauch, Auswirkungen auf die Umwelt oder auch Behaglichkeit, zu beurteilen. Zwar stehen zur Zeit Computerprogramme zur Verfügung, die als Entscheidungshilfe für einzelne Aspekte herangezogen werden können, in der Regel ist es jedoch nicht möglich verschiedene Programme miteinander zu vernetzen. So erfordert sowohl die Wartung als auch die Weiterleitung von Informationen von allen beteiligten Parteien einen beträchtlichen Aufwand. Das hier vorgestellte Software-Werkzeug soll die Verwaltung und Steuerung von gemeinsamen Entscheidungsprozessen, wie sie im Lebenszyklus eines Gebäudes auftreten, ermöglichen, indem es mehreren Benützern gleichzeitig Zugang zu allen relevanten Informationen gewährt. Dabei ist es den Benutzern möglich, neue Regeln aufzustellen, um einerseits einzelne Prozesse zu automatisieren, andererseits aber auch um andere Teilnehmer auf wichtige Punkte aufmerksam zu machen. Dieses Werkzeug zeichnet sich durch eine (theoretisch) unendlich erweiterbare Struktur aus, die durch ein äußerst generelles Konzept von Daten mit ihren Abhängigkeiten beschrieben wird. Das Programm erlaubt dabei die Verwendung von sowohl berechneten Daten (z.B. aus Simulationen) als auch realen Daten (z.B. laufende Messungen), wie sie zur Verbesserung der Vorhersage bzw. des Verständnisses für einzelne Strategien benötigt werden. Obwohl dieses Werkzeug z.B. auf ökologische oder wirtschaftliche Interessen beliebig erweiterbar ist, soll ein erster Schwerpunkt dieses Programms in einer Anwendung liegen, welche die Entwicklung von energetisch effizienten Gebäuden unter lokalen Aspekten (Klima, Normen) ermöglicht.

Räumlich differenzierte Flächenpotentiale für erneuerbare Energien in Deutschland

Der verstärkte Ausbau erneuerbarer Energien ist erklärtes Ziel der Bundesregierung. Das Energiekonzept von 2010 formuliert hierzu Ausbauziele, die den Nutzungsdruck auf die verfügbaren Flächen deutlich erhöhen. Um Konflikte mit anderen Raumnutzungen zu vermeiden, ist es erforderlich, die regionalen Flächenpotenziale für die Nutzung erneuerbarer Energien zu kennen. Nur so kann jeder Raum entsprechend seiner Möglichkeiten optimal genutzt werden. Gegenstand und Zielsetzung: Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung, Erprobung und Anwendung eines praxisgerechten Berechnungsmodells zur Abschätzung der regionalen Flächenpotenziale der verschiedenen EE-Sparten. Hintergrund ist dabei nicht, Vorgaben bezüglich umsetzbarer Flächenpotenziale für Bundesländer oder Regionen zu generieren. Es soll vielmehr ein Beitrag zur Methodenentwicklung und -harmonisierung geleistet werden, der eine transparente Zieldiskussion ermöglicht, die es erlaubt, die raum- und umweltverträgliche Umsetzbarkeit von Beginn an adäquat in den Entscheidungsprozess einzubeziehen. Das Modell soll die Berechnung raum- und umweltverträglicher EE-Flächenpotenziale auf Bundes-, Landes- und regionaler Ebene ermöglichen und hinreichende Einzelfallgerechtigkeit aufweisen. Die Ergebnisse der Analyse sollen die Akteure in die Lage versetzen, Handlungsempfehlungen für den weiteren Ausbau EE formulieren zu können sowie bestehende Zielsetzungen auf ihre Raum- und Umweltverträglichkeit zu prüfen. Dazu soll den Akteuren eine Methodik angeboten werden, die - im Gegensatz zu bestehenden Analyseansätzen - Raumansprüche und Raumwirkungen der einzelnen EE-Sparten in Abhängigkeit von den naturräumlichen Potenzialen sowie von den politischen, rechtlichen und insbesondere planerischen, technischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen berücksichtigt. Darüber hinaus wird eine flexible Anpassung des Kriterienkatalogs vor dem Hintergrund der Planungsebene sowie der regionalen Eigenschaften ermöglicht. Der Anwender soll mit dem bereitgestellten Grundgerüst der Methodik und mit den Erläuterungen zur ebenenspezifischen Anpassung eigene, regionsspezifische Auswertungen unter Verwendung eigener Restriktionskriterien durchführen können. Das Vorgehen wird anhand der Fallstudien verdeutlicht. Im Ergebnis des Vorhabens werden ein standartisierter Datenkatalog und Hinweise auf weitere, ggf. regional verfügbare Datensätze erarbeitet.

Wärmeplanung robust implementieren, TV: Co-Design und Teilhabe für eine robuste Wärmeplanung

Strategische Begleitforschung und Weiterentwicklung der Wissenschaftsplattform Nachhaltigkeit 2030, Analyse und wissenschaftsbasiertes Co-Design am Policy-Science Interface zur Weiterentwicklung von Interaktionsformaten 1

BiodivProtect: Umweltgerechtigkeit als Treiber für Biodiversitäts- und Ökosystemschutz (BIO-JUST)

Open Source Entwicklungstools für Stadtentwicklung: Klimafolgenanpassung mit kooperativen KI-gestützten Entscheidungsprozessen

Zielsetzung: Das Forschungsprojekt OpenSKIZZE befasst sich mit zentralen umwelt- und klimabezogenen Herausforderungen in städtischen Gebieten und konzentriert sich insbesondere auf die Verbesserung städtischer Freiraumplanung und Bauprojekte durch den Einsatz künstlicher Intelligenz. Angesichts der zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels, wie extreme Temperaturen und zunehmende Dürren, ist es dringend erforderlich, städtische Gebiete widerstandsfähiger zu machen. Das Projekt identifizierte eine wesentliche Lücke in der aktuellen Praxis: die unzureichende Integration von Umweltdaten und klimatologischen Erkenntnissen in die frühen Phasen der Planungs- und Bauprozesse. OpenSKIZZE ist bestrebt, diese Lücke durch die Entwicklung eines offenen, KI-gestützten Assistenzsystems zu schließen. Das System soll Planer und Architekten dabei unterstützen, Projekte von Beginn an so zu gestalten, dass sie den klimatischen Bedingungen besser standhalten und gleichzeitig die Lebensqualität im urbanen Raum steigern. Durch die Integration fortschrittlicher Algorithmen, maschinellem Lernen und detaillierter Strömungsmechaniksimulationen ermöglicht OpenSKIZZE eine genauere Vorhersage und Bewertung der Klimaauswirkungen in städtischen Gebieten. Auf diese Weise können die Auswirkungen von Bauvorhaben und Gebäudeplatzierungen auf Kaltluftkorridore besser geplant und Wärmeinseln effektiver vermieden werden, was nicht nur zu einer Reduzierung des CO2-Ausstoßes führt, sondern auch die städtische Artenvielfalt fördert und die Lebensbedingungen verbessert der Bewohner. Ein konkretes Beispiel für den Einsatz des OpenSKIZZE-Systems ist die Neugestaltung einer mittelgroßen Baustelle in der Stadt Bonn, die unter Berücksichtigung von Aspekten wie der Luftzirkulation optimiert wird. Das OpenSKIZZE-Projekt zielt daher darauf ab, einen nachhaltigen und ganzheitlichen Ansatz für die Stadtplanung und -entwicklung zu etablieren, der nicht nur aktuelle, sondern auch zukünftige klimatische Herausforderungen berücksichtigt. Die Bereitstellung des Assistenzsystems als offene Software fördert zudem eine breite Zugänglichkeit und Nutzung, die die Umsetzung umweltfreundlicher und klimaangepasster Stadtprojekte auf breiter Basis ermöglicht.

Entstehung und Entwicklung der Landschaftsplanung – eine Auswertung von Aufsätzen in den Zeitschriften „Naturschutz“ und „Natur und Landschaft“

Bestehende Nutzungen und Transformationsprozesse erfordern eine vorausschauende, gleichberechtigte und planvolle Steuerung der Raumnutzung. Landschaftsplanung als etablierte Fachplanung des Naturschutzes hat die Aufgabe, die Ziele, Erfordernisse und Maßnahmen von Naturschutz und Landschaftspflege einerseits im eigenen Interesse zu konkretisieren und andererseits diese Anforderungen in Planungs- und Entscheidungsprozesse auf verschiedenen Ebenen einzubringen. Anlässlich des Jubiläums zum 100. Jahrgang der Zeitschrift "Natur und Landschaft" und der Vorgänger zeichnet der vorliegende Beitrag die Entwicklungslinien der Landschaftsplanung anhand der in der Zeitschrift dokumentierten Aufsätze und Diskussionsbeiträge nach. Dabei war aus Platzgründen eine Beschränkung auf ausgewählte Beiträge notwendig. Im Rückblick, aber auch im Ausblick ist festzuhalten, dass Landschaftsplanung nicht als Selbstzweck verstanden wurde, sondern unter Nützlichkeitsaspekten als zielgerichteter Beitrag für einen nachhaltigen Natur- und Landschaftsschutz auszugestalten ist.

Ich sehe was, was du nicht siehst: die Psychologie der Naturbeobachtung

Naturbeobachtungen basieren auf einer Reihe kognitiver Prozesse − vom Lernen artspezifischen Wissens, über die konkrete Beobachtung und Entscheidung (z. B. um welche Art es sich handelt) bis hin zu Meldungen von Beobachtungen an Datenbanken und deren Plausibilisierung. In allen Schritten können Verzerrungen und Fehler auftreten, die nicht auf Unwissenheit, mangelnde Anstrengung oder absichtliche Täuschung zurückzuführen sind, sondern auf den grundlegenden Mechanismen menschlicher Informationsverarbeitung beruhen. So kann bspw. das individuelle Vorwissen für bestimmte Erwartungshaltungen sorgen, die den Blick einengen, unvollständige Wahrnehmungen werden typischerweise subjektiv ergänzt oder Entscheidungen werden meist nicht analytisch getroffen. Auch die Urteile von Expertinnen oder Experten und Gruppendruck können den Entscheidungsspielraum zu schnell einschränken. In der Regel sind wir uns dieser Einflüsse gar nicht bewusst. Sie können aber die Validität von Naturbeobachtungen deutlich beeinträchtigen und auch zu folgenreichen Entscheidungen für den Naturschutz führen. Wir beschreiben in diesem Beitrag solche potenziell verfälschenden Einflüsse und stellen eine Reihe von Maßnahmen und Strategien dar, die diesen Verfälschungen entgegenwirken. Unser Anliegen und unsere Hoffnung ist es, dass diese Maßnahmen in die alltägliche Beobachtungspraxis integriert werden und somit zu einer verbesserten Datenlage auch im Naturschutz beitragen.

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