Universiẗat, Diss.--Dortmund, 2007.

On a global scale, the deployment of wind power plants is soaring. However, the availability of their construction materials could be a potential bottleneck, a problem rarely discussed in literature so far. Rare earth elements represent the most critical materials in terms of high economic importance, supply risk and environmental risk. This study therefore provides a market analysis of rare earths, ascertaining that geological scarcity is not the main problem. Instead, four kinds of market failure are identified: market power, co-production, by-production and negative externalities. Altogether, the market for rare earth metals is in a state of severe disequilibrium. Subsequently, an estimate of future rare earth demand patterns based on the wind power industry by 2050 reveals that the current level of supply is unlikely to be sufficient in the long run. To allow for a more elaborate analysis, two options of including a rare earth side condition in an integrated assessment model are finally suggested.

The time-variable production of wind energy must be included into the time-variable energy consumption schemes. This interactive process depends on a precise prediction of weather conditions, particularly of the wind speed (u), and knowledge of the behavior of the consumers. Parallel to the wind speed prediction the wind energy production depends on the technical parameter of the wind turbines, e.g. characterized by a power curve . As we show here, the power curve of a wind farm, consisting of a number of wind turbines, and an individual power curve of a single wind turbine are different. To systematize the relation between wind speed and energy production the power curve is here approximated using an analytic function. This function fits in our case the predicted wind speed with the predicted or actual energy production of a wind farm. Using this function the behavior of wind farms under real operation conditions are shown. The potential of these wind farm power curves are discussed. These curves are used for the power prediction in a power forecast system based on a neural network. The neural network uses the analytic function to systematize the energy output of the wind farms under different wind field conditions. These analytic power curves are helpful tools to characterize the behavior of a wind farm in a good agreement with the measured power output. Additionally, the analysis of some wind parks shows great differences in the expected power output, depending on the wind direction, the position of each wind turbine and the location of the wind farms in their surroundings. / Die zeitlich variable Produktion von Windenergie muss in das zeitlich variable Energienutzungsverhalten integriert werden. Dieser Wechselwirkungsprozess schließt eine präzise Wettervorhersage, speziell der Windgeschwindigkeit, und die Kenntnis des Verhaltens der Konsumenten ein. Neben der Windfeldvorhersage hängt die Windenergieproduktion auch von den technischen Parametern der Windenergieanlagen ab, die durch eine Leistungskurve p(u) charakterisiert werden kann. Hier wird gezeigt, dass sich die Leistungsabgabe ganzer Windparks von denen einzelner Anlagen stark unterscheidet. Um diesen Zusammenhang zwischen Windgeschwindigkeit und Energieproduktion zu systematisieren, werden hier die Leistungskurven durch eine analytische Funktion approximiert. Diese Funktion stellt in unserem Fall einen Zusammenhang zwischen der prognostizierten Windgeschwindigkeit und der prognostizierten bzw. tatsächlich eingetretenen Energieproduktion her. Mit dieser Funktion wird das Verhalten von Windparks unter realen Betriebsbedingungen gezeigt. Zusätzlich wird das Potenzial der Windpark-Leistungskurven diskutiert. Diese Kurven werden für die Leistungsvorhersage in einem Energieprognosesystem auf Basis eines neuronalen Netzes verwendet. Das neuronale Netz nutzt die analytische Funktion, um den Energieertrag der Windparks unter verschiedenen Windfeldbedingungen zu systematisieren. Die Analyse einiger Windparks zeigt große Unterschiede zwischen der erwarteten Ausgangsleistung in Abhängigkeit von der Windrichtung, von der Position jeder Windkraftanlage und der Lage des Windparks in seiner Umgebung.

Kollisionen von Vögeln mit Windturbinen haben sich zu einer bedenklichen Quelle für die Gefährdung besonders von Populationen seltenerer Vogelarten entwickelt. Allerdings wird im Allgemeinen auch bestätigt, dass die Nutzung der Windenergie unverzichtbar ist. Das Hauptziel dieser Arbeit war es, die Relevanz der Wechselwirkungen zu verstehen, die zwischen technischen Infrastrukturen und den von Kollisionen betroffenen Vogelarten auf der Landschaftsebene stattfinden. Da sowohl von der Landschaft beeinflusst werden. Unter Nutzung der durch gezielte Nachsuche gefundenen Opfer der am häufigsten von Kollisionen betroffenen Artengruppen paradoxerweise as als Proxy für das Vorkommen von Arten, und Durch die Anwendung verschiedener Techniken zur Modellierung der Artenverbreitung (SDMs) die “kollisionsempfindliche Nische “für jede der Vogelgruppen beschrieben. Obwohl die vorhergesagten Gebiete mit potenziellen Kollisionsrisiko insgesamt nur kleine, aber stark verteilt im ungefährdes Bundeslandes hatten. Greifvögel mit die breiteste Nische, die zudem signifikante Überlappungen mit den kollisionsempfindlichen Nischen der anderen Gruppen aufwies. Die niedrig bewerteten Gebiete weiter differenziert, die als tatsächliche „Bereiche ohne Risiko“ interpretiert wurden, für weitere geplante Winkraftanlagen. Zusätzlich die jeweiligen Potentiale und Gefärdungen für Kollisionen auf der Basis der regionalen Dichteverteilungen der Arten in Brandenburg mit Ensemble-Methoden von Boosted Regression Trees wird ebenfalls bewertet. Zusammenfassend, diese Analysen paradigmatisch, sowohl die Gebiete als auch die Entfernungen zu den Grenzlinien der verschiedenen Landnutzungsformen ein höheres Risiko für die Kollision von Individuen der untersuchten Arten mit Windkraftanlagen ergibt ermitteln . Dieser Ansatz kann es möglich machen, zukünftige Windparkerweiterungen in der Landschaft im die möglichst kollisionsfreie und naturverträglicheStandorte in der Landschaft. / Although, it is well recognized that harnessing wind energy is highly indispensable, but collisions of birds at wind turbines has also developed simultaneously, concerning multiple bird species. With wind being strongly affected by the landscape and the behaviour of birds also being strongly influenced by the landscape, the main objective of the thesis was to understand the relevance of interactions between wind energy infrastructures and bird species from an ecological perspective of the landscape. Utilizing the carcass collision datasets of the frequently-hit bird-groups paradoxically as proxies for species presence, collision sensitive ecological distances to different land-use types were ascertained, by employing multiple techniques of species distribution modelling (SDMs), to delineate their respective collision sensitive niche employing the capabilities of machine learning algorithms. The predicted areas were specialized and highly dispersed across the federal state, with raptors showing the broadest niche and significant overlaps with the other groups. Based on estimated collision probabilities of the assessed areas (between 0 and 1), further segregations differentiated only those areas with negligible collision probabilities, <0.05, which were interpreted as the actual "no risk areas, suggesting any further planned additions of wind turbines to be suitably positioned only in these “safer” areas. Additionally, these collision probabilities were translated to strike susceptibilities, by relating them to the regional density distributions of the species as well. Summarizing, these analyses paradigmatically ascertained collision risk areas, and especially the collision sensitive distances from different land-use types to these areas, enabling the accurate guidance of future wind farm expansions in the landscape. Ultimately, formulating novel wind turbine allocation strategies to minimize avian collisions, making them as compatible as possible.

Quang Ninh province, Vietnam has a rich wind power resources. This type of energy will be soon utilized for generating power to supply all industrial sites including mining corporations. Because of geological characteristics, wind power stations are located near the 6kV grid of mining areas, therefore it needs to make the analysis about the connection ability of wind power generators to the grids. The paper presents the connection model of a wind turbine and 6kV grids. Based on this model, the simulations of system’s possible operating mode are implemented. The conclusions about the suitable operating modes of wind turbine are pointed out to give the operators and grid managers a general observation for the possibility of connecting a wind turbine to 6kV grid / Tỉnh Quảng Ninh là một trong những địa phương giàu tiềm năng về năng lượng gió. Theo phân tích, loại năng lượng này sẽ sớm được đưa vào cung cấp điện năng cho các khu công nghiệp trong đó có các công ty than. Do đặc thù địa lý, các trạm phát phong năng được đặt khá gần các lưới điện 6kV của mỏ, vì thế cần tiến hành phân tích khả năng kết nối trực tiếp các máy phát điện gió với lưới điện này. Bài báo giới thiệu mô hình kết nối máy phát điện gió với lưới 6kV. Các mô phỏng về các chế độ vận hành có thể có của lưới cũng được thực hiện. Các kết luận về chế độ vận hành thích hợp của tua bin gió được đúc rút để giúp người vận hành, các nhà quản lý lưới điện có được cái nhìn tổng quan về khả năng kết nối tua bin gió với lưới điện 6kV.

Bei dem für die Energiewende nötigen Ausbau der Windenergie können negative Wirkungen für Mensch und Natur auftreten. Diese stellen typischerweise externe Kosten dar und sind davon abhängig, wo im Raum Windenergieanlagen errichtet werden. Politikoptionen zur räumlichen Steuerung des Windenergieausbaus können anhand ihrer allokativen Effizienz bewertet werden. Dabei geht es um die sozialen Kosten (d. h. Kosten und Nutzen) der Allokationen, zu denen es mit den Politikoptionen kommt. Vor diesem Hintergrund lautet die übergeordnete Forschungsfrage dieser Arbeit: Wie sind verschiedene Politikoptionen zur räumlichen Steuerung des Windenergieausbaus insbesondere hinsichtlich ihrer allokativen Effizienz (d. h. der sozialen Kosten der resultierenden Allokationen) ökologisch-ökonomisch zu bewerten? Dabei werden neben den standortspezifischen Stromertragsmöglichkeiten zwei in Deutschland besonders intensiv diskutierte Umweltwirkungen von Windenergieanlagen berücksichtigt: Belastungen für Anwohner*innen und für den Rotmilan, eine potenziell durch Kollisionen mit Windenergieanlagen bedrohte Greifvogelart. Als Politikoptionen werden ordnungsrechtlich wirkende Mindestabstandsregelungen für Siedlungsgebiete bzw. Rotmilanhorste betrachtet sowie ökonomische Steuerungsansätze, die Positionierungsanreize für Investoren setzen, und Instrumentenmixe aus beiden Instrumententypen. Besonderes wird untersucht, wie die Politikoptionen einzuschätzen sind, wenn der Regulierer Informationsdefizite zu den Umweltwirkungen von Anlagen hat. Analysiert werden die Politikoptionen mit einem räumlich-expliziten ökologisch-ökonomischen Modellierungsansatz. Damit werden für die verschiedenen Politikoptionen Allokationen als Folge gewinnorientierter Investitionsentscheidungen modelliert, diese Allokationen ökologisch-ökonomisch bewertet und damit die Politikoptionen hinsichtlich ihrer allokativen Effizienz beurteilt. Angewendet wird der Modellierungsansatz für Sachsen und ein Energiemengenziel zur Windstromerzeugung für das Jahr 2030. Zentrale Ergebnisse sind: (1) Mit Mindestabstandsvorgaben kann eine hinsichtlich der sozialen Kosten optimale Allokation nicht erreicht werden. (2) Durch Verschärfungen von Mindestabstandsvorgaben können zwar die jeweils adressierten externen Kosten gemindert werden, aber gleichzeitig andere Kosten erhöht werden, wobei keine pauschale Aussage zum Vorzeichen der Gesamtwirkung möglich ist. (3) Im Vergleich zu uniformen Siedlungsmindestabständen können differenzierte, die für unterschiedliche Siedlungstypen unterschiedlich restriktiv sind, eine deutlich höhere allokative Effizienz aufweisen. (4) Mit einer alleinigen ökonomischen Anreizsteuerung ist bei Informationsdefiziten des Regulierers in der Praxis nicht mit allokativen Effizienzvorteilen gegenüber Mindestabstandsregelungen zu rechnen. (5) Mit einem Instrumentenmix aus einem Rotmilanhorstmindestabstand und ökonomischen Anreizen zur Adressierung möglicher Belastungen für Anwohner*innen kann im Falle von Informationsdefiziten des Regulierers bei einer bestimmten Ausgestaltung ein allokativer Effizienzvorteil gegenüber den mono-instrumentellen Ansätzen erwartet werden.

Das Ziel der Arbeit war die Untersuchung eines neuartigen Phasenbausteins mit der Topologie des Dreipunkt – Neutral Point Clamped – Stromrichters mit Spannungszwischenkreis (3L-NPC-VSC) für Windkraftanwendungen. Wichtige Anforderungen an den Phasenbaustein und daraus resultierende Herausforderungen, sowie Lösungen für ausgewählte Teilprobleme werden präsentiert. Um die Vorteile des 3L-NPC-VSC für Hersteller von Windkraftanlagen zugänglich zu machen, ist es sinnvoll, einen neuartigen Phasenbaustein zu entwickeln. Der Phasenbaustein soll einfach in Systeme zu integrieren sein, in denen gegenwärtig Zweipunktstromrichter (2L-VSC) zum Einsatz kommen. Da sich Modulation, Zwischenkreisbalancierung und Kurzschlussschutz vom 2L-VSC unterscheiden, soll der Phasenbaustein diese Herausforderungen eigenständig bewältigen. Die Arbeit beschreibt die Konzeption eines solchen Phasenbausteins und behandelt insbesondere die Modulation, die Zwischenkreisbalancierung und den Kurzschlussschutz des 3L-NPC-VSC. Ein Vergleich verschiedener Modulationsverfahren wurde durchgeführt und die am besten geeigneten Verfahren für die Implementation in den Phasenbaustein ausgewählt. Eine Anforderung war, dass dieser Signale einer übergeordneten Regelung verarbeiten kann, welche für einen 2L-VSC berechnet wurden. Ein Überblick der Zwischenkreisbalancierungsverfahren zeigte, dass nahezu alle den Nachteil einer zusätzlich benötigten Strommessung haben. Die Untersuchung einer neuen an der Professur Leistungselektronik der TU Dresden entwickelten Methode ohne den Bedarf der Strommessung zeigte, dass diese anwendbar ist. Der Algorithmus wurde simuliert, implementiert und experimentell getestet und zeigte gute Resultate. Die Aufgabe eines komplett unabhängigen Kurzschlussschutzes war die schwierigste. Alle möglichen Fehler innerhalb eines Moduls wurden analysiert und kategorisiert. Einige Fehlertypen können innerhalb einer Phase behandelt werden. Entsprechende Algorithmen wurden entwickelt und getestet. Allerdings gibt es Fehlertypen, die nicht durch die Steuerung einer einzelnen Phase behandelt werden können. Eine schnelle Kommunikation zwischen den drei Phasen des Konverters wäre notwendig. Alternativ könnte eine übergeordnete Steuerung diese Fehler behandeln. Zum Schluss wurde ein Demonstrator des Phasenbausteins aufgebaut und experimentell untersucht. Einige Messergebnisse werden gezeigt, um die Funktion zu verifizieren.

Das Ziel der Arbeit war die Untersuchung eines neuartigen Phasenbausteins mit der Topologie des Dreipunkt – Neutral Point Clamped – Stromrichters mit Spannungszwischenkreis (3L-NPC-VSC) für Windkraftanwendungen. Wichtige Anforderungen an den Phasenbaustein und daraus resultierende Herausforderungen, sowie Lösungen für ausgewählte Teilprobleme werden präsentiert. Um die Vorteile des 3L-NPC-VSC für Hersteller von Windkraftanlagen zugänglich zu machen, ist es sinnvoll, einen neuartigen Phasenbaustein zu entwickeln. Der Phasenbaustein soll einfach in Systeme zu integrieren sein, in denen gegenwärtig Zweipunktstromrichter (2L-VSC) zum Einsatz kommen. Da sich Modulation, Zwischenkreisbalancierung und Kurzschlussschutz vom 2L-VSC unterscheiden, soll der Phasenbaustein diese Herausforderungen eigenständig bewältigen. Die Arbeit beschreibt die Konzeption eines solchen Phasenbausteins und behandelt insbesondere die Modulation, die Zwischenkreisbalancierung und den Kurzschlussschutz des 3L-NPC-VSC. Ein Vergleich verschiedener Modulationsverfahren wurde durchgeführt und die am besten geeigneten Verfahren für die Implementation in den Phasenbaustein ausgewählt. Eine Anforderung war, dass dieser Signale einer übergeordneten Regelung verarbeiten kann, welche für einen 2L-VSC berechnet wurden. Ein Überblick der Zwischenkreisbalancierungsverfahren zeigte, dass nahezu alle den Nachteil einer zusätzlich benötigten Strommessung haben. Die Untersuchung einer neuen an der Professur Leistungselektronik der TU Dresden entwickelten Methode ohne den Bedarf der Strommessung zeigte, dass diese anwendbar ist. Der Algorithmus wurde simuliert, implementiert und experimentell getestet und zeigte gute Resultate. Die Aufgabe eines komplett unabhängigen Kurzschlussschutzes war die schwierigste. Alle möglichen Fehler innerhalb eines Moduls wurden analysiert und kategorisiert. Einige Fehlertypen können innerhalb einer Phase behandelt werden. Entsprechende Algorithmen wurden entwickelt und getestet. Allerdings gibt es Fehlertypen, die nicht durch die Steuerung einer einzelnen Phase behandelt werden können. Eine schnelle Kommunikation zwischen den drei Phasen des Konverters wäre notwendig. Alternativ könnte eine übergeordnete Steuerung diese Fehler behandeln. Zum Schluss wurde ein Demonstrator des Phasenbausteins aufgebaut und experimentell untersucht. Einige Messergebnisse werden gezeigt, um die Funktion zu verifizieren.:1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Zielstellung 1.3 Inhalt der Arbeit 2 Stromrichter für Windkraftanlagen 2.1 Stand der Technik 2.1.1 Zweipunktstromrichter mit Spannungszwischenkreis 2.1.2 Dreipunkt-Neutral-Point-Clamped-Stromrichter mit Spannungszwischenkreis 2.1.3 Kommerziell verfügbare Stromrichter für WKA 2.2 Vollumrichterlösung mit erhöhter Ausgangsspannung 2.2.1 Motivation und Anforderungen 2.2.2 Vereinfachter Vergleich von Zwei- und Dreipunktstromrichtern 2.3 Herausforderungen bei der Realisierung des 3L-NPC-VSC 3 Struktur und Funktion eines neuartigen 3L-NPC-Phasenbausteins 3.1 Struktur und Schnittstellen 3.1.1 Stand der Technik für 3L-NPC Phasenbausteine 3.1.2 Neuartiger 3L-NPC-VSC-Phasenbaustein 3.2 Realisierung 3.2.1 Anforderungen 3.2.2 Technische Realisierung 3.3 Experimentelle Verifikation 3.3.1 Versuchsstand 3.3.2 Messergebnisse 4 Modulation und Zwischenkreisbalancierung eines 3L-NPC-VSC 4.1 Modulationsarten im Überblick 4.1.1 Trägerbasierte Modulation für den 3L-NPC-VSC 4.2 Ausgewählte Modulation für den neuartigen Phasenbaustein 4.2.1 Zweipunktraumzeigermodulation in einem Trägerband 2L-SVM 4.2.2 Dreipunktraumzeigermodulation 3L-SVM 4.3 Stand der Technik bei Zwischenkreisbalancierungsverfahren 4.4 Die direkte Totzeitregelung zur Zwischenkreisbalancierung 4.4.1 Theoretische Grundlagen 4.4.2 Simulative Verifikation der direkten Totzeitregelung 4.4.3 Experimentelle Verifikation der DDTC 5 Kurzschlussschutz eines 3L-NPC-VSC-Phasenbausteins 5.1 Versuchsstand I5.2 Kurzschlussfehler einer 3L-NPC-VSC-Phase 5.2.1 Kategorisierung der Kurzschlüsse 5.2.2 Untersuchte Bauteilfehler innerhalb einer 3L-NPC-VSC-Phase 5.3 Kurzschlussbehandlungsmethoden 5.3.1 Stand der Technik 5.3.2 Schutzmaßnahmen für 3L-NPC-VSC 5.4 Analyse von Kurzschlüssen und Ableitung von Behandlungsmaßnahmen 5.4.1 Fehler eines äußeren IGBTs 5.4.2 Fehler eines inneren IGBTs 5.4.3 Fehler einer Clampdiode 5.5 Maßnahmen zur sicheren Behandlung von Kurzschlüssen in 3L-NPC-VSC 6 Zusammenfassung

Die gegenwärtige Politik betrachtet Windenergieanlagen als ein entscheidendes Mittel für die Gestaltung einer nachhaltigen Zukunft. Dennoch lehnen die BewohnerInnen der griechischen Insel Amorgos Anträge zum Bau von Windenergieanlagen ab. In der vorliegenden Untersuchung analysiere ich, wie die InselbewohnerInnen die Option der Windenergie beurteilen. Die Analyse basiert auf einem interdisziplinären theoretischen Ansatz und einem neu entwickelten analytischen Rahmenwerk, dem Institutions - Habits - Intuitions (IHI) framework. Qualitative Forschungsmethoden, insbesondere persönliche Befragungen und teilnehmende Beobachtungen, sind wesentliche Elemente der Datenerhebung und erlauben mir, mich umfassend in den amorgianischen Kontext zu vertiefen. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass der Beurteilungsprozess auf dem Zusammenwirken von Kosten-Nutzen Kalkulationen, der Infragestellung der Thematik der Windenergie und intuitivem Handeln basiert. Die Option der Windenergie erschüttert die herkömmlichen Interaktionen der InselbewohnerInnen, die die lokale Tourismuswirtschaft und Gemeindeverwaltung bestimmen. Die Kombination pre-formeller Institutionen, eingefahrener Gepflogenheiten und intuitives Agierens aufgrund bisheriger Erfahrungen bringt die amorgianische Gesellschaft dazu, Windenergieprojekte abzulehnen. Die Analyse beruht auf der Anwendung von Ansätzen der Sozialpsychologie und der Institutionenökonomik. Damit wird u.a. die gängige Annahme, der Mensch sei a priori ein Investor hinterfragt und die Absicht verfolgt, die Kluft zwischen Wirtschaftswissenschaften und ‘realer Welt’ zu verringern. Die Insel von Amorgos ist ein beispielhafter Mikrokosmos in und für Griechenland als Ganzes. Energiepolitische Strategien und die lokalen und nationalen Beurteilungsprozesse dieser sind dabei nur zu verstehen, wenn die mit dem Neoliberalismus zusammenhängende, tiefgreifende sozio-ökonomische Krise Griechenlands in den Blick genommen wird. / Locals of the Greek island of Amorgos refuse wind energy proposals, while contemporary politics regards wind farms as a crucial means of pursuing a sustainable future. On the basis of an interdisciplinary theoretical approach, I develop a new analytical framework called Institutions - Habits - Intuitions (IHI) framework to explain the way Amorgians judge the option of wind energy development on their island. The data collection relies on qualitative research methods, that is, face-to-face interviews and participant observations, which enable me to delve into the particular Amorgian context. The research results show that the synergy of locals’ calculation (cost-benefit analysis), reflection and intuitive action influences their deliberation on the wind energy issue. The option of wind energy development shocks the ordinary run of things on the island, which is characterised by off-the-record interactions that shape both the tourism economy and the municipal administration. The combination of local pre-formal institutions, entrenched habits and intuitive responses causes Amorgian society to resist wind farms. Analysing the Amorgian case through applying approaches derived from social psychology and institutional economics, I aim at bringing the readers of this book to reflect on the discourse on sustainability and narrowing the gap between the discipline of economics and the real world. My analysis questions the utilitarian assumption that man is a priori an investor, and goes beyond the case of Amorgos, which constitutes a microcosm of Greece, which currently experiences a deep socio-economic crisis. I draw attention to the fact that locals of Amorgos act and interact within the context of this crisis, which is related to the political economic thinking attributed to neoliberalism. Finally, I claim that increasing bureaucratisation of social life clashes with local ethics, thereby affecting responses to politics of climate change mitigation.

Die Energiewende verändert unsere Landschaft sichtbar, wobei die Auswirkungen der Windenergie unter dem Motto „Verspargelung des Landschaftsbildes“ in gesellschaftlicher Kritik stehen. Sind Windenergieanlagen (WEA) im Umfeld von Denkmalen oder historischen Kulturlandschaften geplant, kann dies zu Interessenskonflikten auf der Ebene der Raumplanung führen. An Brisanz gewinnen diese Konflikte, wenn die geplante Errichtung von WEA zur Gefährdung einer UNESCO-Welterbestätte führt, dies belegt die steigende Anzahl von Auseinandersetzungen in Deutschland sowie im europäischen Ausland in den letzten Jahren. Mit der Bewerbung der Montanen Kulturlandschaft Erzgebirge/Krušnohoří (MKE) zum UNESCO-Weltkulturerbe könnte ein solcher Interessenskonflikt auch im Freistaat Sachsen entstehen. Aufgabe der wissenschaftlichen Arbeit war es auf Basis eines eigens entwickelten Bewertungsverfahren, das Beeinträchtigungspotenzial geplanter WEA mit Hilfe von GIS (Geoinformationssystem)-gestützten Sichtbarkeitsbarkeitsberechnungen im Umfeld der MKE zu untersuchen. Das zu entwickelnde Bewertungsverfahren soll zukünftig der Regionalplanung als operatives Werkzeug im Planungsprozess von WEA zur Verfügung stehen. Die Untersuchungen zeigten, dass ausgehend von den gegenwärtigen Planungen keine akute Gefährdung für die MKE besteht, es jedoch WEA mit einem geringen beziehungsweise mittleren Beeinträchtigungspotenzial für die MKE gibt, welches im Anschluss an diese wissenschaftliche Arbeit in Einzelfallentscheidungen weiterführend untersucht werden sollte.:1. Problemstellung, Zielsetzung und methodischer Aufbau der wissenschaftlichen Arbeit 11 1.1. Thematischer Hintergrund und Ausgangssituation 11 1.2. Problemstellung, Forschungsstand und Zielsetzung 16 1.3. Aufbau der Arbeit und methodisches Vorgehen 24 2. Mehr Raum für Windenergieanlagen - rechtlich planerischer Rahmen zum Ausbau der Windenergie 26 2.1. Die erneuerbaren Energien in der europäischen Politik 26 2.2. Erneuerbare-Energien-Gesetz, Ziele der Raumordnung und Privilegierung der Windenergie im Außenbereich 26 2.3. Konzentrationsplanung von Windenergieanlagen durch Regionalplanung 33 2.4. Ziele des Freistaates Sachsen für den Ausbau der Windenergie – Planungen zur Windenergienutzung in der Region Chemnitz 35 2.5. Resümee zu den rechtlich-planerischen Grundlagen für den Ausbau Windenergie 38 3. Die Kulturlandschaft und das Denkmal als internationale und nationale Schutzgüter sowie deren raumplanerische Berücksichtigung 40 3.1. Geschichtliche und inhaltliche Annäherung an die Begriffe Landschaft - Kulturlandschaft - historische Kulturlandschaft 41 3.1.1. Der Landschaftsbegriff 43 3.1.2. Der Kulturlandschaftsbegriff 47 3.1.3. Eingrenzung des Begriffes Kulturlandschaft zur historischen Kulturlandschaft 50 3.2. Die Kulturlandschaft als Schutzgut auf internationaler Ebene 51 3.2.1. Idee der UNESCO Welterbekonvention, Organisation und Richtlinien 51 3.2.2. Schutzgut, Authentizität, visuelle Integrität und Schutzzonen im Welterbekontext 54 3.2.3. Die Kulturlandschaft als Welterbestätte 57 3.3. Die Kulturlandschaft als Schutzgut auf europäischer Ebene 59 3.3.1. Europäisches Raumentwicklungskonzept (EUREK) 59 3.3.2. Europäische Landschaftskonvention (ELC) 60 3.4. Die Kulturlandschaft und das Denkmal als Schutzgüter auf nationaler Ebene 61 3.4.1. Raumordnungsgesetz (ROG) 61 3.4.2. Bundesnaturschutzgesetz (BNatSchG) 62 3.4.3. Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) 63 3.4.4. Baugesetzbuch (BauGB) 64 3.5. Denkmalschutz ist Ländersache - Der raumplanerische Umgang mit Denkmälern auf der Ebene der Bundesländer 66 3.5.1. Die Denkmalschutzgesetze der Länder im Vergleich 67 3.5.2. Die Anwendung des Denkmalschutzes – Gibt es einen effektiven Umgebungsschutz für Denkmäler gegenüber Windenergieanlagen? 75 3.6. Resümee zur Kulturlandschaft und dem Denkmal als Schutzgüter und deren raumplanerische Berücksichtigung 77 4. Landschaft im Wandel - Erfolgt der Ausbau der Windenergie im Zuge der Energiewende auf Kosten der Landschaft? 83 4.1. Windenergie im gesellschaftlichen Kontext - vom „Selbstbau-Windrad“ zur Großtechnologie 84 4.1.1. Windenergieanlagen als Alternative für die kommerzielle Stromerzeugung 86 4.1.2. Vom Alternativmodell zum Industriezweig 87 4.1.3. „NIMBY!” 92 4.2. Die Auswirkungen von Windenergieanlagen auf Kulturlandschaften und Denkmäler 96 4.2.1. Der Veränderungsdruck auf das Landschaftsbild im Zuge des Ausbaues der Windenergie und die Rolle des Denkmalschutzes 97 4.2.2. Der Visual Impact von Windenergieanlagen 99 4.2.3. Exkurs – die Auswirkungen von Windenergieanlagen auf dem rechtlichen Prüfstand 105 4.3. Der Ausbau der Windenergie - neue Raumfragen und Herausforderungen für Raum- und Regionalplanung 108 4.3.1. Tradierte Landschaftsbilder und neue Ansätze in der Landschaftsforschung 109 4.3.2. Die Rolle der Raum– und Regionalplanung beim Ausbau der Windenergie 114 4.3.3. Möglichkeiten der Raum- und Regionalplanung für eine sensible Standortplanung von Windenergieanlagen 116 4.4. Resümee zum Landschaftswandel als Folge des Ausbaus der Windenergie 123 5. GIS-gestützte Anwendungen zur Planung und Folgeabschätzung von Windenergieanlagen 128 5.1. Entwicklung von GIS und deren Einsatzgebiete in der Raumforschung und den Geschichtswissenschaften 129 5.2. Methodische Ansätze zur GIS-gestützten Standortplanung von Windenergieanlagen 132 5.3. Die Bewertung des Landschaftsbildes mit Hilfe von GIS 134 5.4. GIS-basierte Ansätze zur Bestimmung des Visual Impacts von Windenergieanlagen 137 5.5. Sichtbarkeitsstudien als Anwendungsbeispiele für die GIS-gestützte Bestimmung des Visual Impacts von Windenergieanlagen 141 5.5.1. Windenergiestudie – Analyse der Landschaftsverträglichkeit 141 5.5.2. Sichtachsenstudie – Windkraft und UNESCO-Welterbe Oberes Mittelrheintal 143 5.5.3. Unabhängiges Gutachten zur Welterbeverträglichkeit geplanter Windkraftanlagen in Wiesbaden 149 5.5.4. Gutachterliche Einschätzung der Auswirkungen des geplanten Windparks Beverungen-Twerberg auf das Weltkulturerbe „Karolingisches Westwerk und Civitas Corvey“ 152 5.6. Resümee zur Anwendung von GIS-gestützten Bewertungsverfahren bei der Planung von Windenergieanlagen und Folgeabschätzung für das Landschaftsbild 156 6. Das Konfliktpotenzial von Windenergieanlagen im Umfeld von UNESCO-Welterbestätten in Deutschland 161 6.1. Das Obere Mittelrheintal und der Konflikt mit der Windenergie 162 6.2. Die Wartburg und der Streit um Windenergieanlagen auf dem Milmesberg 170 6.3. Weiterführende Beispiele zu Windenergieplanungen im Umfeld von UNESCO-Welterbestätten in Deutschland 174 6.4. Resümee zum Konfliktpotenzial von Windenergieanlagen im Umfeld von UNESCO-Welterbestätten in Deutschland 180 7. Beurteilung des möglichen Beeinträchtigungs-potenzials von Windenergieplanungen auf die visuelle Integrität der Montanen Kulturlandschaft Erzgebirge/Krušnohoří 183 7.1. Ausgangssituation – Kurzbeschreibung der Montanen Kulturlandschaft Erzgebirge/Krušnohoří und des Regionalen Windenergiekonzeptes des Planungsverbandes Region Chemnitz 183 7.2. Herangehensweise und Kurzdarstellung der Verfahrensschritte 191 7.3. Chronologie der Untersuchungsmethodik 196 7.4. Untersuchungsmethodik 197 7.4.1. Abgrenzung des Untersuchungsraumes 197 7.4.1.1. Festlegung der theoretisch maximalen Sichtweite für Windenergieanlagen im spezifischen Untersuchungsraum 198 7.4.1.2. Differenzierung der theoretisch maximalen Sichtweite für Windenergieanlagen in verschiedene Entfernungsbereiche 199 7.4.2. Konkretisierung der zu untersuchenden Objekte 201 7.4.3. Differenzierung der Bestandteile der MKE in zwei Klassen 205 7.4.3.1. Historische Sichtachsen der MKE 206 7.4.3.2. Bestandteile der MKE mit historischen Sichtachsen 211 7.4.3.3. Bestandteile der MKE ohne historische Sichtachsen 212 7.4.4. Erfassung aller in Frage kommenden Sichtbeziehungen zwischen den Bestandteilen der MKE und bestehenden WEA im Untersuchungsraum 213 7.4.4.1. Datengrundlagen 213 7.4.4.2. Entfernungspufferanalyse 219 7.4.4.3. Verlängerter historischer Sichtachsenkorridor 220 7.4.4.4. Sichtbarkeitsanalyse der bestehenden WEA 223 7.4.4.5. Muster zur Erfassung der theoretisch berechneten Sichtbeziehungen mit Erläuterungen 226 7.4.4.6. Exemplarische Auflistung der theoretisch berechneten Sichtbeziehungen der Bestandteile des Elementes 4 der MKE zu bestehenden WEA 227 7.4.4.7. Statistische Auswertung der theoretisch berechneten Sichtbeziehungen zwischen den Bestandteilen der MKE und bestehenden WEA im Untersuchungsraum 229 7.4.4.8. Zusammenfassende Darstellung der statistischen Auswertung von theoretisch berechneten Sichtbeziehungen zwischen den Bestandteilen der MKE und bestehenden WEA im Untersuchungsraum 241 7.4.5. Die Landschaftsprägende Wirkung der Bestandteile der MKE als Bewertungsparameter 244 7.4.5.1. Kriterium: Höhendimension 245 7.4.5.2. Kriterium: Räumliche-Ausdehnung 246 7.4.5.3. Kriterium: Historische Sichtachsen 246 7.4.5.4. Kriterium: Die Bedeutung der Bestandteile für den außergewöhnlichen universellen Wert (OUV) der MKE (Einbeziehung der Welterbekriterien) 247 7.4.5.5. Kriterium: Sichtbeziehungen zu bestehenden WEA 248 7.4.5.6. Modell zur Ermittlung der LPW der Bestandteile der MKE 249 7.4.5.7. Ermittlung der LPW der Bestandteile der MKE 251 7.4.5.8. Bestimmung der Empfindlichkeit der Bestandteile der MKE gegenüber Sichtbeziehungen zu WEA 253 7.4.5.9. Statistische Auswertung zur Empfindlichkeit der Bestandteile der MKE gegenüber Sichtbeziehungen zu WEA 254 7.4.6. Erfassung aller in Frage kommenden Sichtbeziehungen zwischen den Bestandteilen der MKE und den potenziell geplanten WEA in den VREG im Untersuchungsraum 256 7.4.6.1. Datengrundlagen und weitere Vorgehensweise 256 7.4.6.2. Aufarbeitung der Daten und verwendete GIS-Operationen 257 7.4.6.3. Exemplarische Auflistung der theoretisch berechneten Sichtbeziehungen der Bestandteile des Elementes 4 der MKE zu potenziell geplanten WEA in den VREG 259 7.4.6.4. Statistische Auswertung der theoretisch berechneten Sichtbeziehungen zwischen den Bestandteilen der MKE und den potenziell geplanten WEA in den VREG im Untersuchungsraum 262 7.4.6.5. Zusammenfassende Darstellung der statistischen Auswertung von theoretisch berechneten Sichtbeziehungen zwischen den Bestandteilen der MKE und den potenziell geplanten WEA in den VREG 275 7.4.6.6. Vergleichende Auswertung der Ergebnisse der Sichtbarkeitsanalysen zu den bestehenden und potenziell geplanten WEA im Umfeld der Bestandteile der MKE 278 7.5. Entwicklung der Handlungsempfehlungs-MATRIX 282 7.5.1. Beurteilungskriterien 282 7.5.2. Handlungsempfehlungs-Matrix 286 7.5.3. Handlungsempfehlungen zur Abschätzung des Konfliktpotenzials geplanter WEA 286 7.6. Anwendung der Handlungsempfehlungs-Matrix: Ermittlung des möglichen Beeinträchtigungspotenzials geplanter WEA auf den kulturhistorischen- und landschaftsprägenden Wert der MKE 290 7.6.1. Bestimmung der Handlungsempfehlung für die einzelnen Bestandteile der MKE 291 7.6.2. Statistische Auswertung der Handlungsempfehlungen 297 7.7. Weiteres Vorgehen für die Einzelfallentscheidungen 298 7.7.1. Empfehlungen für mögliche von Schutzzonen sowie Höhenbeschränkungen für WEA 299 7.7.2. Spezifische Auswertung – Schutzzonen und Höhenbeschränkungen für einzelne VREG 302 7.7.3. Interaktive 3D-Visualisierungen der potenziell geplanten Windenergieanlagen zur Unterstützung der Einzelfallentscheidungen für die VREG 307 7.7.4. Pilotversuch LASIM 309 8. Zusammenfassung und weiterer Ausblick 313 9. Quellenverzeichnis 329 Literaturverzeichnis 329 Abbildungsverzeichnis 344 Tabellenverzeichnis 346 Anhang 348