Nutzung erneuerbaren Energien entlang der Verkehrsinfrastruktur

Im BMVI Expertennetzwerk sind sieben Ressortforschungseinrichtungen und Fachbehörden des BMVI vernetzt, die sich mit dem zukunftsorientierten Wandel der Verkehrsinfrastruktur auseinandersetzen. Im Rahmen des BMVI Expertennetzwerks ist die Aufgabe des Themenfelds 5 „Einsatzpotenziale erneuerbarer Energie für Verkehr und Infrastruktur verstärkt erschließen“. Der Deutsche Wetterdienst ist für die Bereitstellung meteorologischer Daten als Grundlage für Berechnungen und zur Koordination im Themenfeld beteiligt. Weitere im Themenfeld 5 beteiligte Behörden sind die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) und das Deutsche Zentrum für Schienenverkehrsforschung (DZSF).

In der ersten Phase des Expertennetzwerks beschäftigte sich Themenfeld 5 von 2017 bis 2019 mit Potenzialabschätzungen zur Nutzung erneuerbarer Energien entlang dem Verkehrsträger Straße, Schiene und Wasser. Dabei wurden im Rahmen von Pilotprojekten der Verbrauch und die potenzielle Erzeugung erneuerbarer Energien im kleinräumigen Rahmen untersucht. Die Kernaufgabe des Deutschen Wetterdienst war die Analyse energierelevanter meteorologischer Datensätze und der damit einhergehende Vergleich verschiedener Datenprodukte. Dabei stellten sich satellitengestützte Strahlungsdaten und Reanalyseprodukte für den Energiesektor als relevant heraus.

In der zweiten Phase des Expertennetzwerks, die von 2020 bis 2023 reicht, liegen die Aufgaben des Themenfelds 5 unter anderem in der deutschlandweiten Abschätzung des Potenzials erneuerbarer Energien an der Verkehrsinfrastruktur. Dafür wird aktuell im Besonderen das gesamte Leistungspotenzial von in Lärmschutzwänden integrierten Photovoltaikanlagen entlang Fernbundesstraßen und Schienen berechnet. Der Deutsche Wetterdienst stellt dabei die meteorologischen Ausgangsdaten zur Verfügung und berechnet die Kapazitätsfaktoren an den Standorten der Lärmschutzeinrichtungen. Dafür werden Reanalysedaten und satellitengestützte Strahlungsdaten des DWD verwendet, welche zuvor qualitativ ausgewertet werden. Diese Leistungsabschätzung soll einen ersten groben Überblick über das Potenzial integrierten Photovoltaikanlagen und das daraus resultierende CO₂-Einsparpotenzial geben.

Die qualitative Bewertung der Datensätze ist auch über das Expertennetzwerk hinaus für Energieanwendungen von Interesse. Während der letzten Jahre sind durch verschiedene DWD-Aktivitäten neue Datensätze mit hohem Anwendungspotential entstanden. Die regionale Reanalyse COSMO-REA6 basiert auf dem Wettervorhersagemodell COSMO des DWD und der Assimilation der verfügbaren historischen Beobachtungen. Der Datensatz liefert realitätsnahe und konsistente Felder diverser meteorologischer Parameter und insbesondere der Parameter Wind wird häufig in energiebezogenen Anwendungen genutzt. Im Bereich der Strahlung stehen zusätzlich Datensätze zur Verfügung, die aus langjährigen Beobachtungen meteorologischer Satelliten abgeleitet wurden, wie beispielsweise der SARAH-2-Datensatz, der in der EUMETSAT Satellite Application Facility for Climate Monitoring (koordiniert durch den DWD) erstellt wurde.