Dorothea Ludwig, Anja Tegeler, Daniel Schmedes, Luca Tomhave, Andreas Hensel, Jacob Forster, Alexander Kleinhans, Martin Heinrich, Robert John, Christian Schill

• Ziel des Projekts war die Entwicklung eines Werkzeugs zur Berechnung der Photovoltaik Potenziale an Bundesfernstraßen. Im Fokus standen Photovoltaikpotenziale an Lärmschutzwänden, Lärmschutzwällen, Dachflächen von Bauwerken, Parkflächen und Straßenbegleitflächen entlang von Bundesfernstraßen. Das Werkzeug ist auf allen Ebenen einsetzbar, von der Einzelobjektebene bis zur bundesweiten Analyse. Hierzu wurde innerhalb umfangreicher Simulationen ein entsprechender Geodatensatz, basierend auf BISSTRA-Daten aber auch DOM- und DLM- sowie Open Streetmap-Daten erzeugt. Dieser kann Anwendung finden, um relevante Standorte zu identifizieren, zu priorisieren und als Entscheidungshilfe für die Erschließung der zur Verfügung stehenden Potenziale dienen. Für jede Fläche sind die wesentlichen Eigenschaften installierbare Leistung sowie der spezifische Jahresertrag ausgewiesen. Grundsätzlich ist das Werkzeug sowohl für alle Straßen als auch für andere Verkehrsträger (Schiene, Wasserstraße) einsetzbar. Der Datensatz umfasst 250.000 Flächen. Aufgrund dieses Umfangs ist die Analyse der Flächen automatisiert und erfüllt nicht den Anspruch einer detaillierten Machbarkeitsstudie. Um solche Machbarkeitsstudien auf Objektebene durchführen zu können, werden entsprechende Daten z. B. zu Naturschutz/Ausgleichsflächen aber sinnvollerweise auch zu den Eigentumsverhältnissen benötigt. Diese sollten auf den niedrigeren Aggregationsebenen vorhanden sein, standen aber für die bundesweite Analyse, also die höchste Aggregationsebene, zumindest im Rahmen dieses Projekts nicht zur Verfügung. Innerhalb der Studie wurden daher pauschale Abschlagsfaktoren für die Simulationsergebnisse ermittelt, um die Größenordnung des bundesweiten, erschließbaren Potenzials zu bestimmen. Bei diesen Abschlagsfaktoren handelt es sich um geschätzte Abschlagsfaktoren, die zusätzlich mit einer entsprechenden Unsicherheit beaufschlagt wurden. Die hier dargestellten Ergebnisse stellen daher keine Bewertung einzelner Flächen, sondern eine Abschätzung auf nationaler Ebene dar. Hier ist insbesondere zu erwähnen, dass die Eigentumsverhältnisse der Flächen und damit einhergehende Zuständigkeiten nicht berücksichtigt worden sind. Die durchgeführten Berechnungen und damit verknüpften Ergebnisse stellen bereits eine systematische Abschichtung vom reinen technischen Potenzial dar, da weitere in der Methodik dargestellte Einschränkungen wie z. B. die vorhandene Vegetation, der minimale spezifische Jahresertrag sowie weitere Kriterien berücksichtigt worden sind. Zusammenfassend ergeben sich mit der dargestellten Methodik inklusive der geschätzten Abschläge auf nationaler Ebene erschließbare Gesamtpotenziale im zweistelligen Gigawatt-Bereich. Der größte Anteil entfällt dabei auf die Straßenbegleitflächen (24 – 48 GWp) gefolgt von den Lärmschutzwällen (3,2 – 4,2 GWp) und den Parkflächen (1,0 – 1,2 GWp). Das Potenzial der Lärmschutzwände ist mit 0,5 – 0,6 GWp ermittelt worden. Auf den Dachflächen der untersuchten Gebäude ergeben sich ca. 0,13 – 0,14 GWp installierbare Photovoltaikleistung. Die Straßenflächen selbst, die z. B. durch Überdachungen erschlossen werden könnten, wurden in dieser Studie nicht berücksichtigt. Obwohl die Leistungspotenziale der Lärmschutzwände und der untersuchten Gebäude geringer ausfallen, kann die Erschließung dieser Potenziale äußerst attraktiv sein. Darüber hinaus wurde bei der Belegung der Lärmschutzwände ein eher konservativer Ansatz mit Aufsätzen gewählt, um Beeinträchtigungen der Schallschutzwirkung zu vermeiden. Bei einem Teil der Lärmschutzwände könnten auch an den Seiten angebaute Konstruktionen in Betracht gezogen werden. Dies würde eine Erhöhung der installierbaren Leistung pro Meter Lärmschutzwand bedeuten, kann aber sinnvollerweise nur bei einer objektbezogenen Analyse untersucht werden. Bei Einbeziehung der ermittelten Leistungspotenziale entlang der Bundesfernstraßen in den Kontext der Energiewende ergeben sich unter Berücksichtigung der geschätzten Abschlagsfaktoren relevante Anteile am gesamten Zubaubedarf in Deutschland von 430 GWp bis 2045 [1].
• In the presented study, a calculation of the photovoltaic potential on noise barriers, noise protection walls, defined structures and at parking lots and roadside areas along federal highways was performed and a corresponding geodata dataset was generated. The compiled locations of the potential areas contained therein can be used to identify and prioritize relevant sites and thus develop the available potential. Based on extensive simulations using the methodology outlined in detail in the final report, this dataset was generated and submitted to the contractor. In addition to the main relevant characteristics of the locations, such as installable capacity and specific annual yield, each area is provided with further attributes that allow a more detailed evaluation. In particular, the distance and allocation of the nearest grid connection is to be considered important information. Due to this scale and the need to automate the analysis on a national level, the results of the simulation do not meet the requirements of a detailed feasibility study for each location. Therefore, in the final part of the study, generalised reduction factors were applied to the simulation results to determine the order of magnitude of the potential that could be exploited and thus actually used. The results presented therefore do not represent an assessment of individual locations and sites, but rather an estimate at the national level. In particular, it should be noted that the ownership structure of the areas and the associated responsibilities have not been taken into account. The calculations performed and the associated results obtained already represent a stratification from the pure technical potential, since further constraints such as existing vegetation, minimum specific annual yield and others have been taken into account. Nevertheless, the conducted study does not fulfill the claim of a feasibility study for each of the investigated areas. Therefore, for the presentation of the total potentials in Germany, shown in Figure 1 (s. summary), reasonable general reduction factors were estimated to determine the existing developable potential from today’s point of view based on the current framework conditions. However, since these estimates can only be made roughly, the results also have a corresponding degree of uncertainty. In summary, the methodology presented, including the estimated deductions at national level, results in total potentials of 29.2 – 54.8 GWp that can be developed. The largest share is accounted for by roadside areas (23.3 – 48.6 GWp) followed by noise barriers (~ 3.2 – 4.2 GWp) and parking lots (~ 1.0 – 1.2 GWp). The potential of the noise barriers was determined to be 0.5 – 0.6 GWp. On the roof surfaces of the buildings investigated, there is approx. 0.13 – 0.14 GWp of installable photovoltaic capacity. The street areas itself, which can be accessed through canopies, for example, were not considered in this study. Even if installations on noise barriers and buildings play a smaller role in terms of absolute numbers with ~ 0.6 GWp and 0.1 GWp, the development of these two potentials can be extremely attractive due to added advantages: For example, integrating PV on existing noise barriers can save construction and land costs and there is a need for self-consumption in the immediate vicinity. This aspect of self-consumption nearby was qualitatively investigated for fast-charging stations, tunnels and road maintenance depots. The development of this potential is regarded as extremely attractive, since there was a very good temporal match between generation and consumption in most of the cases investigated. If the identified potentials along the federal highways are placed in the context of the energy transition, their relative share can be considered as relevant of the PV expansion demand in Germany (430 GWp by 2045) [1]. For details on the methodology, please refer to the full report of the study.