Neben der Bestimmung des Status quo war es für das render-Projekt ebenso wichtig, das Potenzial der drei im Fokus stehenden Erneuerbare-Energien-Technologien in der Städteregion Aachen zu bestimmen und sich der Frage zu widmen: Ist die Städteregion Aachen überhaupt in der Lage, sich mit Erneuerbaren Energien selbst zu versorgen bzw. die gesteckten Ziele zu erreichen?
Für die Bestimmung des theoretischen Gesamtpotenzials wurden für die einzelnen Technologien spezifische Ansätze gewählt, die im Nachfolgenden erläutert werden. Dabei war nur für die Windenergie eine kommunenscharfe Potenzialbetrachtung möglich.
Bestimmung des Gesamtpotenzials der Windenergie in der Städteregion Aachen
Für die Windenergie wurde das Potenzial auf den Windenergie-Konzentrationszonen (Stand 2017) und weiteren Windpotenzialflächen in der StädteRegion Aachen berechnet, die mit Hilfe des enerGIS-Tools und nach Anfrage bei den einzelnen Kommunen identifiziert wurden. Hierbei ergibt sich das Potenzial durch den Aufbau von Referenz-Windenergieanlagen, die an allen möglichen Standorten unter Einhaltung der gesetzlichen Rahmenbedingungen umsetzbar sind. Im Einzelnen wurde das Potenzial bei render anhand folgender Kriterien definiert:
Nicht berücksichtigt wurden Flächen, die gemäß der gesetzlichen Abstandsregelungen nicht als Windenergiestandorte genutzt werden können (z. B. Minimalabstand zu Wohngebieten); zudem Standorte, auf denen artenschutzrechtliche Belange tangiert werden oder die dem direkten Trinkwasserschutz im Einzugsgebiet einer Trinkwassertalsperre unterliegen.
Nicht berücksichtigt wurden zudem Laubwaldflächen und kleine Randstücke bzw. Splitterflächen.
Berücksichtigt wurden dagegen die Flächen, die im Rahmen der kommunalen Abwägung als nicht geeignet eingestuft wurden, jedoch nach den gesetzlichen Rahmenbedingungen zumindest theoretisch nutzbar wären. Dies betrifft die Kriterien Landschaftsbild, Abstände zu Naturschutzgebieten, Abstandsregelung > 600 m zur Wohnbebauung, Erholungsflächen oder nicht näher definierte weiche Faktoren.
Die daraus resultierenden Flächen wurden zur Errechnung des potenziellen Stromertrages mit Referenz-Windenergieanlagen mit einer Nennleistung von 3,3 MW und jährlich angenommenen 2.800 Vollbelastungsstunden (Vbh) bestückt.
Zusammenfassend ergibt sich bei dieser Analyse in der StädteRegion Aachen ein theoretisches Gesamtpotenzial von rund 3.800 GWh. Würde dieses Potenzial vollständig ausgeschöpft, so könnten in der StädteRegion Aachen der gesamte Stromverbrauch im Jahr 2030 von 2.750 GWh durch Windenergie gedeckt und zusätzlich mehr als 1.000 GWh aus der Region exportiert werden. Insgesamt würden dann 9 Prozent (rund 6.550 ha) der Fläche der Städteregion Aachen für Windenergie bereitgestellt.
Bestimmung des Gesamtpotenzials der Dachflächen-Photovoltaik in der StädteRegion Aachen
Das theoretische Gesamtpotenzial der Dachflächen-Photovoltaik wurde anhand von Daten des Solarpotenzialkatasters der StädteRegion Aachen abgeleitet. Das Modell stellt die installierbare Modulfläche auf gut geeigneten und geeigneten Dachflächen in der StädteRegion Aachen dar. Die Klassifizierung der Dachflächen erfolgt an dieser Stelle anhand der gebäudespezifischen Einstrahlung unter Berücksichtigung von Verschattung durch Dachaufbauten, Nachbargebäude und Vegetation. Dabei wurde für gut geeignete Dachflächen eine Bestückung mit kristallinen Modulen mit einem Flächenverbrauch von 8 m² pro kWp installierter Leistung und für geeignete Dachflächen die Verwendung von Dünnschichtmodulen mit einem Flächenverbrauch von 13 m² pro kWp installierter Leistung angenommen.
Obgleich die Dünnschichttechnologie nur sehr geringe Marktanteile aufweist, wurden die im Solarpotenzialkataster getroffenen Annahmen übernommen, um einerseits eine Datenkonsistenz sicherzustellen und auf Zahlen aufzubauen, die den Akteuren bekannt sind; andererseits ist eine Anschlussfähigkeit mit bereits bestehenden Analysen herzustellen.
Bei der Betrachtung der installierbaren Gesamtleistung Ende 2017 wurde in einem ersten Schritt die Leistung derjenigen Anlagen abgezogen, die bis mindestens 2030 in Betrieb sind. In einem weiteren Schritt wurden die durchschnittlichen Zubaue einkalkuliert. Da bei dem zuvor genannten Gesamtpotenzial noch keine zukünftig zu erwartenden Moduleffizienzsteigerungen berücksichtigt wurden, erfolgt ihre Abschätzung auf Basis von Fachliteratur9
In dieser Potenzialbetrachtung unberücksichtigt bleiben diejenigen Restriktionen, welche sich aus
Mindestabständen zur Dachkante, dem Abstand zwischen Modulreihen bei der Aufständerung sowie Hindernissen durch Dachfenster ergeben.
Das theoretische Gesamtpotenzial der Dachflächen-PV beträgt rund 1.280 GWh, was einem Anteil von 62 Prozent am Gesamtstromverbrauch im Jahr 2030 entspricht. In Kombination mit der aktuellen Erzeugung aus den Bereichen Windenergie und Freiflächen-PV würde somit das 75-Prozent-Ziel erreicht.
Bestimmung des Gesamtpotenzials der Freiflächen-Photovoltaik in der StädteRegion Aachen
Für die Bestimmung des theoretischen Gesamtpotenzials der Freiflächen-Photovoltaik wurden im Projekt render alle Flächen in der StädteRegion Aachen betrachtet, die nach dem EEG förderfähig wären. Diese Herangehensweise lässt für die Flächen der StädteRegion Aachen NRW-spezifische Einschränkungen und jene der Bezirksregierung Köln außer Acht. Wenn alle Flächen, die nach EEG für Freiflächen-Photovoltaik in Frage kämen, aufsummiert würden, ergäbe sich in der StädteRegion für das Jahr 2030 eine Potenzialfläche von circa 12 Mio. m². Diese Fläche ermöglicht für das Jahr 2030 eine installierte Leistung von rund 760.000 kWp. Unter der Annahme von 980 Vbh entsteht so ein theoretisches Gesamtpotenzial von rd. 740 GWh.
Würde dieses Potenzial vollkommen ausgeschöpft, so könnte in der StädteRegion Aachen der Stromverbrauch im Jahr 2030 zu rund 27 Prozent durch Freiflächen-Photovoltaik gedeckt werden. Für die Stromerzeugung aus den Technologien Biomasse, Wasserkraft und Klär- und Deponiegas wird für 2030 eine Menge von circa 40 GWh angenommen, welches einem leichten Anstieg entspricht und ca. 2 Prozent des Stromverbrauchs 2030 abdeckt.
Szenarien und Modellergebnisse: Entwicklung des Endenergieverbrauchs
Um den Endenergieverbrauch insgesamt bzw. den Stromverbrauch im Besonderen für die StädteRegion Aachen ermitteln zu können, wurden für die Sektoren Strom, Wärme und Verkehr alle jeweils relevanten Verbrauchergruppen in ihrer Anzahl mit ihrem spezifischen Verbrauchswert identifiziert und bestimmt. Je nach Datenverfügbarkeit wurden die Verbrauchergruppen dabei mal tiefgehender und mal gröber spezifiziert. Um beispielsweise den Stromverbrauch der privaten Haushalte für die Städteregion zu erhalten, wurden die Haushalte nach ihrer Größe aufgeschlüsselt (1-Personenhaushalte, 2-Personenhaushalte, …, Haushalte mit 5 Personen und mehr) sowie diesen Strukturdaten die Anzahl und Verteilung dieser Haushaltsgrößen in der StädteRegion Aachen zugeordnet und schließlich mit dem jeweils spezifischen Heiz- und Stromverbrauchswert je Haushaltsgröße verschnitten.
Ein anderes Beispiel stellt der Kraftstoffverbrauch der privaten Haushalte dar. Dieser wurde aus der Multiplikation der Anzahl der für den Privatgebrauch in der StädteRegion Aachen zugelassenen Fahrzeuge (unterteilt nach unterschiedlichen Antriebskonzepten) mit der jeweiligen mittleren Jahresfahrleistung, bemessen in Fahrzeugkilometer je Jahr ermittelt. Vereinfachend wurde hierbei unterstellt, dass die zunächst durch die Berücksichtigung der Jahresfahrzeugkilometer der Städteregion zu hoch zugerechneten Verbrauchswerte (auch die für den Privatgebrauch genutzten Pkws werden für Transportzwecke außerhalb der StädteRegion Aachen genutzt und betankt) wiederum durch den im Weiteren zu berücksichtigen Transitverkehr ausgeglichen werden. Für die Quantifizierung des Transitverkehrs konnten keine brauchbaren Daten recherchiert werden.
Um nicht nur eine Bilanzierung des Status quo vornehmen, sondern auch den Energie- bzw. Stromverbrauch für 2030 bestimmen zu können, wurden sowohl die Entwicklung der Anzahl und Verteilung der Strukturdaten wie auch die ihnen jeweils zugeordneten spezifischen Verbrauchswerte für 2030 ermittelt. Für die Ermittlung des Endenergieverbrauchs für 2030 wurden sowohl demografische und soziale sowie wirtschaftliche, technische und marktliche Entwicklungen berücksichtigt. Dabei wurde entweder auf Prognosen der Stadt Aachen bzw. StädteRegion Aachen zurückgegriffen oder auf Publikationen über die konjunkturelle Entwicklung in NRW bzw. der Durchdringung oder Entwicklung neuer Technologien für Deutschland insgesamt, welche wiederum anteilig für die Städteregion heruntergebrochen wurden.
Für die Fortschreibung des Endenergieverbrauchs wurde neben einem Trendszenario der erwarteten Entwicklung in der StädteRegion Aachen auch ein oberer und unterer Endenergieverbrauchswert für 2030 bestimmt. Hierdurch wird gemäß der Szenariotechnik ein Szenariotrichter einer möglichen Entwicklung aufgespannt.
Wie die Entwicklung des Energieverbrauchs innerhalb des Betrachtungszeitraums erfolgt, wurde im Rahmen des Forschungsprojekts nicht weiter untersucht. Für die Bestimmung des Zielerreichungsgrades in 2030 ist dies nebensächlich. Zum Zwecke der Vereinfachung wird im Rahmen der Visualisierung dennoch eine lineare Interpolation der Endenergieverbrauchsentwicklung vorgenommen.
Gemäß der render-Analysen reduziert sich der Stromverbrauch um etwa 8 Prozent auf rund 2.750 GWh bis 2030. Da im Rahmen der Bearbeitung des Forschungsprojekts auf den Stromsektor mit den landnutzungsbedeutsamen regenerativen Stromerzeugungsanlagen fokussiert wurde, wurde vereinfachend die Zielsetzung der StädteRegion zur Erreichung eines Anteils an Erneuerbaren Energien von 75 Prozent am Endenergieverbrauch gleichartig jedem der drei Sektoren zugeschrieben. Für den Stromsektor bedeutet dies für 2030 auf Basis des ermittelten Stromverbrauchs von 2.750 GWh eine Erneuerbare Energien-Erzeugung von mind. 2.062 GWh, um eine Zielerreichung sicherzustellen. Hierbei wurde gleichermaßen angenommen, dass der in der Region erzeugte Erneuerbare Energien-Strom zu 100 Prozent dem Stromverbrauch in der Region zugerechnet wird.
Insgesamt geht entsprechend der ermittelten Ergebnisse der Endenergieverbrauch der Städteregion bis 2030 im Trendszenario um etwa 10 Prozent zurück, von rund 13.950 GWh im Status quo auf rund 12.600 GWh. Maßgeblicher Treiber ist der Wärmesektor aufgrund der unterstellten Durchdringung von Wärmepumpen (hierdurch steigt der Stromverbrauch) sowie zunehmender Energieeinsparungen im Wärmebereich.
Veränderungen der StädteRegion Aachen
Die Notwendigkeit der Energiewende in Deutschland wurde spätestens Anfang der 2000er Jahre durch die Bundes- und Kommunalpolitik erkannt und durch eine bundesweite. und durch eine.
Die Notwendigkeit der Energiewende in Deutschland wurde spätestens Anfang der 2000er Jahre durch die Bundes- und Kommunalpolitik erkannt und durch eine bundesweite. und durch eine.
Die Notwendigkeit der Energiewende in Deutschland wurde spätestens Anfang der 2000er Jahre durch die Bundes- und Kommunalpolitik erkannt und durch eine bundesweite. und durch eine.