WindGISKI: Mit Hilfe künstlicher Intelligenz zum idealen Windenergie-Standort

KI-basiertes Geoinformationssystem soll die Erfolgsaussichten von Windenergie-Projekten vorhersagen

„Den Ausbau der Erneuerbaren Energien drastisch zu beschleunigen“ – das haben SPD, Grüne und FDP im Koalitionsvertrag vereinbart. Viele Windenergie-Ausbauprojekte werden allerdings durch Klagen aus der Bevölkerung verzögert oder gar gestoppt.

Damit in Zukunft weniger Projekte scheitern, soll im Forschungsprojekt „WindGISKI“ ein Geoinformationssystem entwickelt werden, das mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz die Erfolgsaussichten vorhersagt.

In das System sollen auch umfangreiche demografische und soziologische Daten einfließen. Ein Konsortium aus Wirtschaft und Wissenschaft arbeitet im Forschungsprojekt „WindGISKI“ eng zusammen, beteiligt sind diverse Disziplinen von der Informatik bis zur Sozialwissenschaft.

Windenergie: Die Bundesregierung will den Ausbau beschleunigen, das Forschungsprojekt „WindGISKI“ soll dabei helfen.

Mehr Tempo beim Windanlagen-Bau ist dringend notwendig, sofern die Menge der in Deutschland produzierten Windenergie nicht nur beibehalten, sondern gesteigert werden soll. Derzeit gibt es etwa 30.000 Windenergieanlagen deutschlandweit. Etwa die Hälfte davon könnte in den kommenden zehn Jahren vom Netz gehen, weil beispielsweise die EEG-Förderung abläuft oder technische Komponenten veraltet sind.

Doch welche Flächen eignen sich für das Repowering oder den Neubau von Windenergieanlagen? Wo gibt es nicht nur ausreichend Platz, sondern auch genug Wohlwollen in der Bevölkerung, damit lokale Windenergie-Ausbauprojekte Erfolg haben können? Diese Frage will ein Konsortium aus Wissenschaft und Wirtschaft im Forschungsprojekt „WindGISKI“ beantworten.

Ziel ist es, ein Geoinformationssystem zu entwickeln, das automatisiert die erfolgversprechendsten Standorte für Windenergie-Ausbauprojekte in Deutschland berechnet. Dabei berücksichtigt das System nicht nur geografische, ökologische und ökonomische Faktoren, etwa der Abstand zu Siedlungen oder das Windvorkommen, sondern es werden erstmals auch umfangreiche demografische und soziologische Aspekte in die Standortbewertung einbezogen. Dazu gehören beispielsweise die politische Ausrichtung in der Region, das Durchschnittsalter, der Bildungsgrad und vieles mehr. Auch die Anzahl der bisherigen Windenergieanlagen wird berücksichtigt.

Dass dieser Ansatz vielversprechend ist, hat eine Machbarkeitsstudie gezeigt, die das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH und Nefino im Sommer und Herbst 2020 gemeinsam durchgeführt haben. Es wurden Daten aus vergangenen Windenergieprojekten analysiert und Zusammenhänge festgestellt. Allerdings sind diese Zusammenhänge nicht unbedingt linear. So ist in Regionen, in denen bereits einige Windenergieanlagen vorhanden sind, die Bevölkerung grundsätzlich aufgeschlossener für weitere Bauprojekte – werden es allerdings zu viele, steigt die Wahrscheinlichkeit für Widerstand. Regionen mit einem hohen Anteil von umweltbewussten Bürgern stehen Windenergieanlagen in der Regel offener gegenüber, doch auch hier kann Widerstand wachsen, wenn beispielsweise Artenschutz-Bedenken eine Rolle spielen. Die Realisierungswahrscheinlichkeit hängt also von vielen verschiedenen Faktoren ab, die sich noch dazu gegenseitig beeinflussen. Um komplexe Zusammenhänge zu erkennen, werden im Forschungsprojekt „WindGISKI“ Künstliche Intelligenz sowie Methoden des Data Mining eingesetzt.

Als Grundlage dienen Daten von vergangenen Windenergie-Ausbauprojekten. Damit wird die Künstliche Intelligenz angelernt, bis sie die Erfolgsaussichten und die Realisierungsdauer nachbilden kann. Im Anschluss kann sie Zukunftsprognosen abgeben und die Realisierungswahrscheinlichkeit von Windenergie-Projekten für Potenzialflächen jeder Region in Deutschland vorhersagen – so das gemeinsame Ziel.

Das Geoinformationssystem (GIS), das im Forschungsprojekt entwickelt wird, soll bei zwei Problemen helfen. Zum einen soll es einfacher werden, vielversprechende Flächen für zukünftige Windenergie-Projekte zu identifizieren. Zum anderen kann das System dazu beitragen, herauszufinden, welche Hindernisse andernorts den Ausbau bremsen und wie sich diese Hürden beseitigen lassen. Beides trägt dazu bei, den Ausbau der Windenergie in Deutschland zu beschleunigen.

Durch die über die Jahre gewonnenen Kompetenzen kann Nefino maßgeblich zur Entwicklung des GIS beitragen. Darüber hinaus arbeitet Nefino eng mit insgesamt sieben Forschungseinrichtungen, Unternehmen und Verbänden zusammen:

  • das Institut für Statik und Dynamik der Leibniz Universität Hannover koordiniert das Projekt als Konsortialführer,
  • das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH,
  • die fk-wind, das Institut für Windenergie der Hochschule Bremerhaven,
  • der LEE Landesverband Erneuerbare Energien Niedersachsen | Bremen e.V.,
  • die ARSU-Arbeitsgruppe für regionale Struktur-und Umweltforschung GmbH,
  • das Institut für Informationsverarbeitung der Leibniz Universität Hannover und
  • die Professur für Organisation & Innovation der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg

Das mit insgesamt zwei Millionen Euro geförderte Verbundprojekt ist am 1. Dezember 2021 gestartet und hat eine Laufzeit von drei Jahren. Gefördert wird es vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) im Förderprogramm KI-Leuchttürme. Projektträger ist die Zukunft – Umwelt – Gesellschaft (ZUG) gGmbH.

Weitere Informationen zum Projekt sind unter https://windgiski.iph-hannover.de zu finden.

Über das IPH
Das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gemeinnützige GmbH forscht und entwickelt auf dem Gebiet der Produktionstechnik. Gegründet wurde das Unternehmen 1988 aus der Leibniz Universität Hannover heraus. Das IPH bietet Forschung und Entwicklung, Beratung und Qualifizierung rund um die Themen Prozesstechnik, Produktionsautomatisierung, Logistik und XXL-Produkte. Zu seinen Kunden zählen Unternehmen aus den Branchen Werkzeug- und Formenbau, Maschinen- und Anlagenbau, Luft- und Raumfahrt und der Automobil-, Elektro- und Schmiedeindustrie. Das Unternehmen hat seinen Sitz im Wissenschafts- und Technologiepark – Science Area 30X im Nordwesten von Hannover und beschäftigt aktuell ca. 75 Mitarbeiter, etwa 30 davon als wissenschaftliches Personal.
https://www.iph-hannover.de

Über den LEE Niedersachsen | Bremen e.V.
Der LEE Landesverband Erneuerbare Energien Niedersachsen | Bremen e.V. ist ein Verband der Erzeuger Erneuerbaren Energien auf Landesebene und bündelt die Interessen und Fachkompetenz seiner rund 2500 Mitglieder. Der LEE Niedersachsen | Bremen fördert die Vernetzung seiner Mitglieder und informiert Gesellschaft, Politik, Verwaltung und Öffentlichkeit über die Leistungsfähigkeit der Erneuerbaren Energien und setzt sich für den 100-prozentigen Einsatz regenerativer Energien ein.
https://www.lee-nds-hb.de

Über die fk-wind: das Institut für Windenergie der Hochschule Bremerhaven
Die fk-wind:, das Institut für Wind­energie, ist ein In-Institut der Hochschule Bremerhaven. Die fk-wind: wurde 2004 als Forschungs- und Koordinierungsstelle zur Bündelung der Windenergieforschung im Rahmen eines Wissenschafts-Netzwerks im Land Bremen an der Hochschule Bremerhaven gegründet. Seit 2007 ist die fk-wind: ein In-Institut der Hochschule und betreibt angewandte Forschung auf dem Gebiet der Windenergietechnik, der Energiewirtschaft und Speichertechnologien.
https://www.hs-bremerhaven.de/forschung/institute/fk-wind