Für eine nachhaltige Energiewende werden Konzepte benötigt, welche die technoökonomische und sozial-ökologische Komplexität regionaler Standortentscheidungen für erneuerbare Energien (EE) visualisieren können. Dabei möchten wir die Ergebnisse mittels Geographischer Informationssysteme (GIS) so visualisieren, dass sie von jedem Akteur nachvollzogen werden können und einen konstruktiven Austausch zur Wertigkeit bestimmter Flächen zwischen allen Akteuren erlauben.For a sustainable energy transition, concepts are needed that can map the techno-economic and socio-ecological complexity of regional location decisions for renewable energies (RE). In doing so, we want to visualize the results by means of Geographic Information Systems (GIS) in such a way that they can be comprehended by every actor and allow a constructive exchange on the value of certain areas between all actors

Bosch, Stephan

Greßhake, Lukas

Holzhammer, Uwe

Tutunaru, Robin

German

OPUS Augsburg

44 Short Paper Ein Konzept für eine GIS-gestützte Visualisierung der spezifischen Anforderungen von regionalen Akteuren der Energiewende an die Landnutzung A Concept for a GIS-based Visualisation of the Specific  Demands on Land Use at the Background of Regional Energy Transitions Robin Tutunaru1, Stephan Bosch2, Lukas Greßhake2, Uwe Holzhammer1 1Technische Hochschule Ingolstadt · robin.tutunaru@thi.de 2Universität Augsburg Zusammenfassung: Für eine nachhaltige Energiewende werden Konzepte benötigt, welche die techno-ökonomische und sozial-ökologische Komplexität regionaler Standortentscheidungen für erneuerbare Energien (EE) visualisieren können. Dabei möchten wir die Ergebnisse mittels Geographischer Infor-mationssysteme (GIS) so visualisieren, dass sie von jedem Akteur nachvollzogen werden können und einen konstruktiven Austausch zur Wertigkeit bestimmter Flächen zwischen allen Akteuren erlauben.  Schlüsselwörter: Partizipation, Energiewende, Modellierung, Flächennutzungskonflikte Abstract: For a sustainable energy transition, concepts are needed that can map the techno-economic and socio-ecological complexity of regional location decisions for renewable energies (RE). In doing so, we want to visualize the results by means of Geographic Information Systems (GIS) in such a way that they can be comprehended by every actor and allow a constructive exchange on the value of certain areas between all actors. Keywords: Participation, energy transition, modelling, land use conflicts 1 Einleitung Dass die  Energiewende nicht  nur  ein  technologischer,  sondern  auch  ein  gesellschaftlicher  Transformationsprozess ist, wurde bereits in zahlreichen Publikationen adressiert (Bosch & Rathmann, 2018). Dabei hat sich gezeigt, dass der Widerstand gegen oder die Unterstützung für die Energiewende von lokalen Kontexten abhängen, die jeweils von den entsprechenden lokalen Akteuren geschaffen werden. Denn wie Wüstenhagen et al. (2007) bereits zeigten, ist eine hohe allgemeine Akzeptanz von erneuerbaren Energien kein hinreichender Erfolgs-garant für spezifische Projekte vor Ort. Vielmehr müssen zur Bewertung der Akzeptanz ak-teursspezifische Kontexte,  wie soziale Normen, lokale Werte und Identitäten sowie damit verbundene lokale Diskurse berücksichtigt  werden (Devine-Wright et  al., 2017). Einigen Projekten zur sozial-ökologischen Forschung ist es dabei gelungen, bedeutende Akzeptanz-faktoren zu identifizieren und diese in die räumlichen Modellierungen zum Ausbau erneuer-barer Energien einzuspeisen (Degel et al., 2016). Charakteristisch am Stand der Forschung ist, dass die zentralen Parameter, die überwiegend unterschiedliche, zumeist techno-ökono-mische und damit akteursbezogene Interessen adressieren, in bisherigen Energiesystemmo-dellen stets miteinander verschnitten und in diesem Sinne der kleinste gemeinsame Nenner in Bezug auf die optimale Landnutzung gesucht wurde. Bisherige Energiesystemmodelle ver- AGIT ‒ Journal für Angewandte Geoinformatik, 9-2023, S. 44-49. © Wichmann Verlag, VDE VERLAG GMBH · Berlin · Offenbach. ISBN 978-3-87907-742-7, ISSN 2364-9283, eISSN 2509-713X, doi:10.14627/537742005. Dieser Beitrag ist ein Open-Access-Beitrag, der unter den Bedingungen und unter den Auflagen derCreative Commons Attribution Lizenz verbreitet wird (http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/).R. Tutunaru et al.: Visualisierung der Anforderungen von regionalen Akteuren der Energiewende 45 suchten folglich eine Lösung zu finden, die für alle Beteiligten akzeptabel ist, indem sie ver-schiedene Faktoren, i. d. R. Ausschlusskriterien, zusammenfassten und so einen minimalis-tischen Konsens zur optimalen Landnutzung erzielten (Bosch et al., 2019). Vor dem Hinter-grund der zunehmenden Flächenverknappung erscheint diese Vorgehensweise als nicht mehr zielführend. Unsere zentrale These lautet daher, dass Ausbaukonzepte, die allein auf der ku-mulativen Verschneidung techno-ökonomischer und sozial-ökologischer Parameter basieren, die Bedeutung von Kommunikationsprozessen zwischen den Einzelpositionen wichtiger Ak-teure unterschätzen und so Chancen zur Konfliktminimierung übergangen werden. Allein ein verbessertes Verständnis von energiebezogenen Konflikten zwischen verschiedenen Akteu-ren der Energiewende und der Öffentlichkeit kann daher dazu beitragen, die lokale Akzep-tanz und Flächenverfügbarkeit für erneuerbare Energien wieder zu erhöhen (van de Grift & Cuppen, 2022). Hierfür ist eine präzisere Untergliederung und Betrachtung der verschiede-nen Akteurstypen erforderlich, die an Standortentscheidungen beteiligt sind. Darüber hinaus müssen die ihnen zugrunde liegenden Überlegungen, Praktiken und Perspektiven entschlüs-selt werden, um konkrete Empfehlungen für kollaborative Ansätze zum Ausbau erneuerbarer Energien entwickeln zu können (Devine-Wright  et  al., 2017). Deshalb  zielt  unsere Studie darauf ab, die spezifischen Perspektiven bestimmter Stakeholder auf den Ausbau erneuerba-rer Energien, die als “Brillen der Akteure” bezeichnet werden können, zu erfassen, zu analy-sieren und zu reflektieren. Unsere Forschungsfrage lautet folglich: Wie lässt sich die Vielfalt an sozial-ökologischen und techno-ökonomischen Wertigkeiten von Flächen für die Energie-wende für einen regional nachhaltigen Ausbau operationalisieren und welche potenziellen räumlichen Flächenkulissen ergeben sich daraus? Die unterschiedlichen Vorstellungen von einer nachhaltigen regionalen Energietransformation sollen dabei mittels Geographischer In-formationssysteme (GIS) so visualisiert werden, dass sie von allen Akteuren nachvollzogen werden können und einen konstruktiven Austausch zum Flächenmanagement erlauben. Bei den bislang durchgeführten GIS-Analysen zu den Potenzialen erneuerbarer Energien ging es häufig  nur  um  einseitige  Fragestellungen,  die primär techno-ökonomische  (Gaugl  et  al., 2021), naturschutzfachliche (Stemmer et al., 2021) oder technologiespezifische Perspektiven widerspiegelten (Enevoldsen et al., 2019). Zwar haben diese Studien die sozial-ökologische Kompatibilität der Energiewende untersucht, jedoch wurden Verhandlungsspielräume zwi-schen den divergierenden Perspektiven der Akteure der Energiewende hinsichtlich der Frage einer optimalen Landnutzung nie in Betracht gezogen. Sward et al. (2021) und Sovacool et al. (2015) verweisen auf die methodische Schwierigkeit, soziale Faktoren und lokal differie-rende Wertzuschreibungen zu Orten und Landschaften, die die Zustimmung oder Opposition gegenüber  energiebezogenen Landnutzungen  beeinflussen,  exakt  zu  erfassen  und  diese  in  Standortbewertungsmodelle  zu  integrieren. In  dieser  Studie wird daher ein  partizipatives Konzept zur sozio-technischen Optimierung regionaler Energiesysteme vorgestellt. 2 Methodik In einem ersten Schritt sollen die jeweils spezifischen Positionen der zentralen Akteure der Energiewende in den Teilräumen der Regionen erfasst (Expertengespräche, Dokumentenana-lyse, Regionalpläne) und in Form räumlicher Modellierungen zum regionalen Ausbau erneu-erbarer Energien aufbereitet werden. Die einzelnen Positionen spiegeln sich dabei in der je-weils akteursbezogenen Wertigkeit bestimmter Standorte wider. Gunst- und Ungunststand-orte können nicht von vornherein verallgemeinert werden, sondern sind an die Interessen, Werte und Normen der Akteure vor Ort geknüpft (z. B. Kostenminimierung, Nachhaltigkeit, 46 AGIT – Journal für Angewandte Geoinformatik · 9-2023 Flächeneffizienz, Landschaftsästhetik) und müssen in dieser Differenzierung zunächst ver-standen werden.  In  einem zweiten  Schritt  werden  den Akteuren im Rahmen von Erarbei-tungsworkshops die konkurrierenden Positionen der anderen Akteure vorgestellt. Wir gehen davon  aus,  dass  durch  diese  Transparenz  ein  konstruktiver  Kommunikationsprozess  zwi-schen den Einzelpositionen in Gang gesetzt wird, der dabei hilft, die zentralen Parameter zu identifizieren und künftige Zielkonflikte zu minimieren. Methodisch orientieren wir uns hier-bei an GIS-gestützten multikriteriellen Entscheidungsanalysen, die den Kommunikationspro-zess  über  die  Möglichkeiten  zur  Visualisierung  unterschiedlicher  Landnutzungskonzepte  flankieren. Einen Überblick zu den standortbezogenen Restriktions- und Beurteilungskrite-rien sowie deren Normierung, Gewichtung und Validierung im Rahmen von multikriteriellen Entscheidungsprozessen liefern Xiao & Murray (2019) sowie Shao et al. (2020).    Abb. 1: Verknüpfung Breite (Technik & Ökonomie) und Tiefe (Szenarien Gesellschaft) Es bedarf folglich einer Methodik, die dabei hilft, mit den konkurrierenden Interpretationen und Konstrukten von einer regionalen Energiewende so zurechtzukommen, dass eine Har-monisierung von Partialinteressen angestrebt werden kann. Im Rahmen der Studie spielt da-her der Begriff der Wertigkeit eines Standortes, der für jeden Akteur der Energiewende un-terschiedlich akzentuiert wird, eine zentrale Rolle. Zur Operationalisierung dieses Begriffes betrachten wir zunächst die auf Technik und Ökonomie bezogene Breite der Wertigkeit eines Standortes und somit die Frage, welche techno-ökonomischen Anforderungen an einen Stand-ort gestellt werden können (Abb. 1). Diese Anforderungen stehen im Zusammenhang mit den techno-ökonomischen Interessen und Möglichkeiten bestimmter Akteure. Die Vielfalt wol-len wir mithilfe von Optimierungen (z. B. Ertragsoptimum) adressieren, sodass jede Akteurs- perspektive und die damit in Zusammenhang stehenden räumlichen Implikationen visuali-siert werden können. Die einzelnen techno-ökonomischen Faktoren, nach denen das Ener-giesystem optimiert werden kann, bezeichnen wir als Analysepunkte (Abb. 1). Eine weitere Dimension  der  Wertigkeit  von  Standorten  bezieht  sich  auf  die  gesellschaftliche  Tiefe  der  Wertigkeit eines  Standortes  (Abb. 1).  Die  gesellschaftlichen  Rahmenbedingungen ergeben sich aus dem Zusammenspiel unterschiedlicher sozialer Gruppen (Bürgerinitiativen, Anwoh-ner, Planer, Gesetzgeber, Naturschützer), die jeweils versuchen, in ihrem Sinne auf gesell-schaftliche Prozesse einzuwirken (z. B. Planungsrecht, Gesetzgebung, Abstandsflächen). Im Zeitverlauf  können  sich  diese  Interessenkonstellationen  ändern.  Unser  zu  entwickelndes  GIS-Tool soll diese Veränderungen verarbeiten können. Hierzu werden Szenarien erstellt,  die die räumlichen Möglichkeiten erneuerbarer Energien in Abhängigkeit von gesellschaftli- R. Tutunaru et al.: Visualisierung der Anforderungen von regionalen Akteuren der Energiewende 47 chen Rahmenbedingungen ausloten. Dabei geht es bspw. um die Auswirkungen einer erhöh-ten Bürgerbeteiligung, um die Verstärkung oder Abschwächung des Natur- und Artenschut-zes, um variable Abstandsflächen sowie um landschaftsästhetische Belange. Alle diese ge-sellschaftlichen Parameter stehen mit der Akzeptanz der Energiewende in Verbindung. Folg-lich kann von einer techno-ökonomischen Breite sowie von der sozialen Tiefe der Wertigkeit eines Standortes gesprochen werden, in die die Perspektiven aller Akteure integriert und an-hand derer sie reflektierbar sind. Insgesamt stehen zehn Analysepunkte im Blickpunkt. Diese sind gleichzeitig Untersuchungsgegenstand eines jeden Szenarios und sollen in räumlichen Flächenkulissen dargestellt werden, die die möglichen Standorte für erneuerbare Energien je nach gewähltem Analysepunkt oder Szenario in GIS visualisieren. Einerseits können so zu einem einzelnen Analysepunkt – z. B. Kostenminimierung – die regionalen Flächenkulissen aller gesellschaftlichen Szenarien erstellt werden. In diesem Fall würde die Kostenoptimie-rung die höchste Gewichtung in der Standortabwägung erhalten,  was dazu führen könnte, dass im Modell sozial weniger akzeptierte Flächen für den Ausbau erneuerbarer Energien ausgewählt  werden. Andererseits  können  zu  einem  einzelnen  gesellschaftlichen  Szenario  (z. B. Naturschutz) die Flächenkulissen aller Analysepunkte erarbeitet werden. Hier würden ökologische Aspekte ein höheres Gewicht erhalten, wodurch techno-ökonomische Aspekte weniger stark in die Auswahl geeigneter Flächen miteinbezogen werden. 3 Konzeption Auf Basis der Ergebnisse wird ein intuitiv steuerbares Planungs-Tool entwickelt. Dieses Tool soll dazu dienen, unterschiedlichen Akteuren ein Werkzeug in Form einer grafisch anspre-chenden Oberfläche an die Hand zu geben, mit dem verständlich und intersubjektiv eine vi-sualisierbare Bewertung zum Ausbau erneuerbarer Energien, beruhend auf regionalen Fak-toren, lokalen Kontexten und akteursspezifischen Bedürfnissen gegenüber den zur Verfügung stehenden Flächenoptionen, durchgeführt werden kann. Im Tool können Nutzer mittels einer Eingabemaske Standort-Parameter so einstellen und verändern, dass eine Vielzahl von Flä-chenkulissen für den regionalen Ausbau erneuerbarer Energien zur Verfügung steht. Weitere Einstellungen, die sich aus den Analysepunkten ergeben, ermöglichen die Bestimmung der Wertigkeit von EE-Standorten, sodass Flächen entsprechend ihrer ökonomischen, ökologi-schen oder sozialen Wertigkeit eingefärbt werden. Die Nutzer erhalten so einen Überblick über mögliche Ausbaupfade, potenzielle Zielkonflikte im Flächenmanagement sowie etwai-ge Lösungsansätze, die an die Ziele zur Energiewende und zum Klimaschutz angelehnt sind. Mögliche funktionale Komponenten des anvisierten GIS-Tools, die die Datenerfassung, Mo-dellierung  sowie  Ergebnisaufbereitung  betreffen,  sind  in  Abbildung  2  in  Form eines  Pro-grammstrukturplans skizziert. Von zentraler Bedeutung ist dabei, dass soziale Perspektiven in die räumliche Modellierung möglicher Ausbaupfade integriert werden. Ausgehend vom physikalisch  möglichen  Potenzial  sollen  GIS-Komponenten  entwickelt  werden,  mit  deren  Hilfe technisch mögliche, ökonomisch sinnvolle, planungsrechtlich erschließbare und gesell-schaftlich akzeptierte Potenziale berechnet werden können. Das Tool soll je nach Szenario Handlungsempfehlungen für eine nachhaltige Landnutzung liefern und Nutzern die Möglich-keit geben, auf Konfliktlagen besser vorbereitet zu sein, indem Flächennutzungskonkurren-zen erkannt und konsensuale Entscheidungen erarbeitet werden. Zum Beispiel sollen aus dem Tool Empfehlungen für die Regionalplanung zur Ausweisung von Ausschluss- oder Vorrang-gebieten  möglich  sein.  Projektentwickler  sollen  wiederum  bei  der  geeigneten  Technolo- 48 AGIT – Journal für Angewandte Geoinformatik · 9-2023 gie- und Standortwahl unterstützt werden und Kommunen können damit sogar eine umfas-sende Flächenkulisse für das eigene Gemeindegebiet erstellen.   Abb. 2: Mögliche funktionale Komponenten des geplanten GIS-Tools 4 Fazit Es handelt sich folglich um ein anwendungsorientiertes GIS-Tool zur Energiewende, das im Rahmen einer Web-Anwendung der Öffentlichkeit und damit auch Bildungsträgern (Schu-len, Universitäten, Erwachsenenbildung) zur Verfügung gestellt werden soll. Zentral dabei ist, dass das Tool als Entscheidungsgrundlage allen Akteuren in einem bestimmten Untersu-R. Tutunaru et al.: Visualisierung der Anforderungen von regionalen Akteuren der Energiewende 49 chungsraum zur Verfügung steht und möglichst die Flächeninteressen aller regionalen Ak-teure berücksichtigt. Literatur Bosch, S., & Rathmann, J. (2018). Deployment of renewable energies in Germany: Spatial principles and their practical implications based on a GIS-tool. Advances in Geosciences, 45, 115–123. Bosch, S., Rathmann, J., & Schwarz, L. (2019). The energy transition between profitability, participation and acceptance – considering the interests of project developers, residents, and environmentalists. Advances in Geosciences, 49, 19–29. Degel, M., Christ, M., Becker, L., Grünert, J., & Wingenbach, C. (2016). VerNetzen – Sozial-ökologische,  technische  und  ökonomische  Modellierung  von  Entwicklungspfaden  der  Energiewende. Retrieved January 30th, 2023, from  http://www.transformation-des-energiesystems.de/sites/default/files/VerNetzen_Abschlussbericht.pdf. Devine-Wright, P., Batel, S., Aas, O., Sovacool, B., Labelle, M. C., & Ruud, A. (2017). A conceptual framework for understanding the social acceptance of energy infrastructure: Insights from energy storage. Energy Policy, 107, 27–31. Enevoldsen, P., Permien, F.-H., Bakhtaoui, I., Krauland, A.-K. von, Jacobson, M. Z., Xydis, G., Sovacool, B. K., Valentine, S. V., Luecht, D., & Oxley, G. (2019). How much wind power potential does Europe have? Examining European wind power potential with an enhanced socio-technical atlas. Energy Policy, 132, 1092–1100. Gaugl, R., Klatzer, T., Bachhiesl, U., Wogrin, S., & Jodl S. (2021). GIS-based optimization – achieving Austria’s 2030 wind energy target. Elektrotechnik und Informationstechnik, 138 (8), 590–596. Shao, M., Han, Z., Sun, J., Xiao, C., Zhang, S., & Zhao Y. (2020). A review of multi-criteria decision  making  applications  for  renewable  energy  site  selection. Renewable  Energy, 157, 377–403. Sovacool, B. K., Ryan, S. E., Stern, P. C., Janda, K., Rochlin, G., Spreng, D., Pasqualetti, M. J., Wilhite, H., & Lutzenhiser, L. (2015). Integrating social science in energy research. Energy Research & Social Science, 6, 95–99. Stemmer, B., Peters, W., & Matthes, F. C. (2021). „Mehr Flächen für Windenergie“ – natur- und landschaftsverträglich verteilt. Zur Debatte. Leipzig: BfN – Bundesamt für Natur-schutz. Sward, J. A., Nilson, R. S., Katkar, V. V., Stedman, R. C., Kay, D. L., Ifft, J. E., & Zhang, K. M. (2021). Integrating social considerations in multicriteria decision analysis for util-ity-scale solar photovoltaic siting. Applied Energy, 288, 116543. Van de Grift, E., & Cuppen, E.  (2022). Beyond the public  in  controversies:  A systematic  review on social opposition and renewable energy actors. Energy Research & Social Sci-ence, 91, 102749. Wüstenhagen, R., Wolsink, M., & Bürer, M. J. (2007). Social acceptance of renewable en-ergy innovation: An introduction to the concept. Energy Policy, 35(5), 2683–2691. Xiao, N., & Murray A. T. (2019). Spatial optimization for land acquisition problems: A re-view of models, solution methods, and GIS support. Transactions in GIS, 23, 645–671.  

Ein Konzept für eine GIS-gestützte Visualisierung der spezifischen Anforderungen von regionalen Akteuren der Energiewende an die Landnutzung

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