Potenzialanalyse für Kleinwindenergieanlagen entlang der Verkehrsinfrastruktur

Abstract

Die vorliegende Studie untersucht das Potenzial und die Wirtschaftlichkeit von Kleinwindenergie anlagen (KWEA) entlang der Verkehrsinfrastruktur unter Berücksichtigung technischer, wirtschaftlicher und regulatorischer Rahmenbedingungen. Vor dem Hintergrund der zunehmenden Bedeutung dezentraler und auf erneuerbaren Energien (EE) basierender Energieversorgungssysteme wird analysiert, inwiefern Kleinwindenergie (KWE) einen wirtschaftlich tragfähigen Beitrag zur Dekarbonisierung des Verkehrssektors leisten kann. Ziel ist es, Einsatzmöglichkeiten, Restriktionen und Optimierungspotenziale dieser Technologie systematisch zu bewerten und strategische Handlungsempfehlungen für ihre Nutzung entlang von Straßen-, Schienen- und Wasserwegen abzuleiten. Dazu wurde ein mehrstufiger methodischer Ansatz gewählt: Zunächst erfolgte eine grundlegende Definition und Abgrenzung von KWEA auf Basis technischer und rechtlicher Kriterien. Anschlie- ßend wurde eine umfassende Marktanalyse durchgeführt, um technologische Entwicklungen, wirtschaftliche Kennzahlen sowie bestehende Anwendungsfälle zu identifizieren. Darauf aufbauend wurden mithilfe einer GIS-gestützten Potenzialanalyse geeignete Flächen systematisch erfasst und hinsichtlich ihrer Verfügbarkeit und Windverhältnisse bewertet. Im nächsten Schritt wurde eine techno-ökonomische Modellierung durchgeführt, um unter Einbeziehung realer Verbrauchsdaten verschiedener Infrastrukturstandorte die Wirtschaftlichkeit der KWE im Eigenversorgungsbetrieb zu simulieren. Abschließend wurden regulatorische Rahmenbedingungen untersucht, um potenzielle Hemmnisse sowie Anpassungsbedarf zu identifizieren und daraus strategische Handlungsemp- fehlungen abzuleiten. Die Ergebnisse zeigen, dass KWEA unter den aktuellen Rahmenbedingungen nur in sehr spezifi- schen Anwendungsfällen wirtschaftlich tragfähig sind. Insgesamt wurden in der Potenzialanalyse rund 29 000 ha geeigneter Flächen identifiziert, die eine theoretisch installierbare Gesamtleistung von etwa 7,2 GW ermöglichen und ein jährliches Energiepotenzial von rund 8 500 GWh aufweisen. Die wirtschaftliche Analyse zeigt jedoch, dass nur große Verbraucher mit kontinuierlichem Strom bedarf – insbesondere Bahnunterwerke und Schleusen – an besonders windreichen Standorten von einer Eigenversorgung mit KWE profitieren können. Trotz hoher Eigenverbrauchsquoten bleibt eine vollständige Netzunabhängigkeit unerreichbar, zudem bleiben die wirtschaftlichen Einsparpotenziale im gegenüber dem Netzstrombezug gering. Ohne zusätzliche wirtschaftliche Anreize oder regulatorische Anpassungen ist daher kein großflächiger, marktbasierter Ausbau zu erwarten. Um darauf aufbauend Handlungsoptionen für eine strategische Einordnung der KWE zu entwickeln, wurden regulatorische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen detailliert analysiert. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass KWE unter den gegebenen Bedingungen nur für Nischenanwendungen sinnvoll sind und bei der Flächennutzung entlang der Verkehrsinfrastruktur gegenüber etablierteren EE-Technologien wie Photovoltaik oder Großwindkraft strategisch depriorisiert werden sollten. Eine Neubewertung könnte erfolgen, wenn technologische Fortschritte die Wirtschaftlichkeit verbessern oder regulatorische Erleichterungen die Rahmenbedingungen optimieren. Datei-Upload durch TIB This study examines the potential and economic viability of small wind energy systems along transport infrastructure, considering technical, economic, and regulatory conditions. Against the backdrop of the increasing importance of decentralized and renewable energy supply systems, the study analyzes the extent to which small wind energy can make a financially viable contribution to the decarbonization of the transport sector. The objective is to systematically assess deployment opportunities, constraints, and optimization potential of this technology and to derive strategic recommendations for its use along roads, railways, and waterways. A multi-stage methodological approach was chosen: First, a fundamental definition and delineation of small wind energy systems were established based on technical and regulatory criteria. Subsequently, a comprehensive market analysis was conducted to identify technological developments, economic indicators, and existing application cases. Building on this, a GIS-based potential analysis systematically identified suitable areas and assessed their availability and wind conditions. In the next step, a techno-economic modeling approach was applied to simulate the economic feasibility of small wind energy in self-supply operations, incorporating real consumption data from various infrastructure sites. Finally, regulatory frameworks were examined to identify potential barriers and necessary adjustments, leading to strategic recommendations. The results indicate that small wind energy systems are economically viable only in highly specificapplication scenarios under current conditions. The potential analysis identified approximately 29,000 hectares of suitable land, allowing for a theoretically installable total capacity of about 7.2 GW and an annual energy yield of around 8,500 GWh. However, the economic analysis reveals that only large consumers with continuous electricity demand—particularly railway substations and locks—located in particularly wind-rich locations can benefit from self-supply using small wind energy. Despite high self-consumption rates, complete grid independence remains unattainable, and the cost savings compared to grid electricity procurement are marginal. Without additional economic incentives or regulatory adjustments, a widespread market-driven expansion is unlikely. To further develop strategic options for positioning small wind energy, regulatory and economic conditions were analyzed in detail. The study concludes that small wind energy is currently only feasible in niche applications and should be strategically deprioritized compared to more established renewable energy technologies such as photovoltaics or large-scale wind power in land-use planning along transport infrastructure. A reassessment may be warranted if technological advancements improve economic feasibility or if regulatory adjustments optimize framework conditions.