Energiequellen (ER) - Steckbrief

BEZIEHT SICH AUF TECHNICAL GUIDELINE VERSION 3.0

1. Ziel des Steckbriefs

Der Steckbrief soll geodatenhaltenden Stellen eine schnelle Entscheidungsgrundlage bezüglich der INSPIRE-Betroffenheit ermöglichen. Im Steckbrief wird das jeweilige INSPIRE-Thema grob erläutert, zu anderen INSPIRE-Themen abgegrenzt, die Objektarten beschrieben und eine Fragen- und Antwortensammlung zusammengestellt.

Der Steckbrief soll zunächst nicht dazu dienen, die Prozesse der Umsetzung zu beschreiben. Dafür sollte die Datenspezifikation, bzw. die fachlichen Leitfäden zur technischen Umsetzung, herangezogen werden.

2. Definition des Themas

Im Kontext der INSPIRE Direktive (Annex III) entsprechen Energiequellen der ableitbaren oder beobachtbaren räumlichen Ausdehnung von Rohstoffen, die als Energiequelle genutzt werden können oder genutzt wurden. Das Thema Energy Resources umfasst Energiequellen inklusive Kohlenwasserstoffe, Wasserkraft, Bioenergie, Solarenergie, Windenergie usw., gegebenenfalls mit Angaben zur räumlichen Ausdehnung (Tiefe und Mächtigkeit).

Die INSPIRE Datenspezifikation Energiequellen basiert auf den Arbeiten der EU INSPIRE TWG (Thematic Working Group) Energy Resources.

3. Abgrenzung zu anderen INSPIRE-Themen

Siehe 6.

4. Inhalt des Themas

4.1 Allgemeine Beschreibung

Die Datenspezifikation besteht aus einer narrativen Beschreibung („natural language“) und einer Darstellung in Form von UML-Diagrammen („conceptual schema language“, siehe als Beispiel Abb. 1), um auf einen Blick die Hauptelemente und ihre Beziehungen untereinander darzustellen.

Das zentrale Konzept des Themas ist die Bereitstellung eines Mittels für die Verbreitung und den Austausch von Informationen über die räumliche Ausdehnung und Art oder Klassifizierung von früheren, aktuellen oder potenziellen Energiequellen.

Die Kenntnis der räumlichen Darstellung und Lokation von Energiequellen erlaubt es den Datenanbietern, Informationen über den Typ, die Quantifizierung und den Nutzungslevel der Energiequelle sowie einen einheitlichen Ansatz für  Maßeinheiten für den Datennutzer bereitzustellen.

Es gibt unterschiedliche Ansätze, um die räumlichen Eigenschaften der verschiedenen Energiequelltypen zu beschreiben. Auf der einen Seite kann das räumliche Auftreten von Energiequellen als ein diskretes, wohldefiniertes Objekt angesehen werden. Auf der anderen Seite können Eigenschaften von Energiequellen, insbesondere der von erneuerbaren Energiequellen, in einem bestimmten Bereich kontinuierlich bewertet werden. Entsprechend dieser zwei unterschiedlichen Ansätze deckt die vorliegende Datenspezifikation beide Darstellungsarten ab: die räumliche Darstellung von diskreten Objekten als auch von Coverage-Daten.

Die Bedeutung des Themas Energiequellen

Trotz ökonomischer Rezessionen erhöht der wachsende globale Energieverbrauch die Abhängigkeit der Gesellschaft von Energie. 

Während der Suche nach Lösungen für eine alternative Energiequellen-Exploration - wo und wie - ist es wichtig, an die Notwendigkeit zu denken, mit Hilfe effizienter Energiequellennutzung und der Schaffung neuer oder bei der Implementierung existierender Initiativen, die zunehmende gegenwärtige und zukünftige Abhängigkeit zu bewerkstelligen. Darüber hinaus ist die effektive Nutzung von Energiequellen essenziell, da die Verfügbarkeit von nicht-erneuerbaren Energien zurückgeht und die Nutzung erneuerbarer Energiequellen bisher limitiert ist. 

Die Datenspezifikation Energiequellen liefert die Mechanismen für den Austausch und Vergleich von energiequellenbezogenen Informationen in einem räumlichen Kontext. Mit Hilfe der Erstellung eines auf Standards basierten Datenaustauschmodells können umfangreichere und komplexere Abhängigkeiten identifiziert werden. Die Datenspezifikation liefert zudem einen Überblick über den Stand von Energiequellen innerhalb eines breiteren europäischen Kontexts.

Der Anwendungsbereich des Themas Energiequellen

Das Thema Energiequellen umfasst die Abbildung von historischen, aktuellen und zukünftigen Energiequellen und ihre primären Eigenschaften. Das Konzept des Themas fokussiert auf die Ausbildung/Erscheinung, Ausmaße und Verbreitung von Energiequellen und auch auf die Bereitstellung von aggregierten Daten für Energiestatistiken.

Das Thema umfasst den gesamten Lebenszyklus von Energiequellen, unabhängig von ihrer Viabilität hinsichtlich wirtschaftlicher, sozialer oder technologischer Aspekte. Es berücksichtigt auch infolge von vorangegangener Förderung erschöpfte Quellen wie auch derzeit nicht rentable Quellen, die es aber in Zukunft werden könnten.

Energiequellen werden gewöhnlich in zwei Haupttypen unterteilt: Primäre und Sekundäre Energie.
Primärenergie wird entweder extrahiert oder direkt aus natürlichen Quellen entnommen, wohingegen Sekundärenergie (Energieträger) das Ergebnis einer Umwandlung von Primär- oder Sekundärenergie-Typen ist (siehe Abbildung 1 in der Datenspezifikation Energy Resources). Elektrizität ist einer der häufigsten Sekundärenergie-Typen, entstanden durch die Umwandlung von verschiedenen Primärenergie-Quellen wie Kohle, Öl, Erdgas und Wind. Obwohl im Rahmen des INSPIRE Kontexts nur Primärenergie-Quellen berücksichtigt werden, sind Verknüpfungen zum Sekundärenergie-Typ über eine Verbindung via Statistik erlaubt.

Entsprechend der INSPIRE Definition wie auch des Anwendungsbereichs der verbleibenden INSPIRE Themen betrifft das Thema Energiequellen jede der einzelnen Unterkategorien von Primärenergiequellen: Nicht erneuerbare Energien, Erneuerbare Energien und Abfall.

Nicht erneuerbare Energiequellen

Rohstoffquellen, die aufgrund langfristiger Bildung nicht in dem Maße produziert, angebaut, erzeugt oder genutzt werden können, sodass die Verbrauchsrate stabil bleibt. Diese Rohstoffquellen, auch als fossile (Rohöl, Kohle, Erdgas) und nukleare Brennstoffe bekannt, existieren in begrenzten Mengen oder werden sehr viel schneller verbraucht als die Natur sie wiederherstellen kann.

Erneuerbare Energiequellen

Natürlich vorkommende und theoretisch unerschöpfliche Energiequellen, die nicht aus fossilen oder nuklearen Brennstoffen hervorgehen. Erneuerbare Energien treten weltweit und häufig auf, aber ihre Energieintensität pro Flächeneinheit ist üblicherweise kleiner im Vergleich zu der von nicht erneuerbaren Energiequellen. Diese Energiequellen umfassen z.B. Wind-, Solar- und Wasserenergie sowie geothermale Quellen, die Wärme, (nichtthermale) Elektrizität und Biobrennstoffe produzieren können.

Abfall

Ein Brennstoff, dessen möglich viele verschiedenen Materialien aus brennbaren Industrie-, Anstalts-, Krankenhaus- und Haushaltabfällen wie Gummi, Plastik, Altöl oder ähnlichen Produkten bestehen können. Er ist entweder fest oder flüssig in seiner Form, erneuerbar oder nicht erneuerbar und biologisch abbaubar oder biologisch nicht abbaubar.

Wenn man in Betracht zieht, dass nukleare Brennstoffe (Uranium und Thorium) von den Energiequellen-Typen (siehe 2.2.3 der Datenspezifikation Energiequellen) ausgegliedert sind und innerhalb der Datenspezifikation Mineralische Bodenschätze modelliert werden, so umfasst diese Datenspezifikation nur die fossilen Brennstoffe aus nicht erneuerbaren Energiequellen.

Fossile Brennstoffe

Eine Form von nicht erneuerbarer Primärenergie, die durch natürliche Prozesse wie anaerobe Zersetzung von unter Sedimentbedeckung vorliegenden toten Organismen gebildet wurde. Fossile Brennstoffe enthalten einen hohen Prozentsatz an Kohlenstoff. Zu ihnen gehören Kohle, Rohöl und Erdgas. 

4.2 Zusammenfassung Datenmodell

Übersicht – Energiequellen – Datenmodell

Das Energiequellen-Modell besteht aus vier einzelnen Anwendungsschemata, die erstellt wurden, um die unterschiedlichen Ansätze der Modellierung von Energiequellen abzubilden. Die folgenden drei Anwendungsschemata 

• Energiequellen-Vektor,

• Energiequellen-Coverage und
  
• Energiestatistik

sind vom Energiequellen-Basis-Anwendungsschema abhängig. Das BasisAnwendungsschema bietet einen Basissatz von allgemeinen Energiequellen-Klassen, inklusive codierter Werte für die Klassifikation von fossilen Brennstoffen, erneuerbaren Energiequellen und von Abfall als Energiequelle. Die Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Anwendungsschemata sind in Abb. 1 dargestellt. In der Abbildung werden auch die Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Anwendungsschemata und anderen Paketen dargestellt:

Das Base Types-Anwendungsschema aus dem Generic Conceptual Model (generisches konzeptionelles Modell) und das Thema Geografische Bezeichnungen aus dem Annex I werden verwendet (siehe Abb. 1).

Das Energiequellen-Coverage-Anwendungsschema basiert auf dem Anwendungsschema Coverages (Domain and Range), das im Generic Conceptual Model definiert ist (siehe Abb. 5).

Die vier Energiequellen-Anwendungsschemata definieren zusammen ein generelles Modell, das die Identifizierung und Beschreibung eines weiten Spektrums von räumlichen Objekten, die verschiedene Energiequellen oder abgeleitete zusammengefasste statistische Informationen repräsentieren, unterstützt.

Abb. 1 UML-Paketstruktur - Energiequellen-Modell – Übersicht

Energiequellen-Basis-Anwendungsschema

Das Energiequellen-Basis-Anwendungsschema (siehe Abbildung 2) liefert einen Kernsatz von Energiequellen-Typen, der allgemeine Klassen und Merkmale definiert, die in anderen Anwendungsschemata des Themas Energiequellen verwendet werden. Der Gebrauch von bereits existierenden Klassifikationssystemen für das Thema Energiequellen ist nicht möglich, da zwischen den Ländern nur wenig Übereinstimmung bezüglich der Definition der unterschiedlichen Energiequellen besteht. Zum Beispiel basieren Kohletypen oft auf dem Brennwert, dem Inkohlungsgrat, dem Feuchtigkeitsgehalt, der Verwendung oder auf einer Kombination dieser Merkmale.

Abb. 2 UML-Klassendiagramm - Energiequellen-Basis-Anwendungsschema - Übersicht 

Der größte Unterschied zwischen den Mitgliedstaaten stellt die Zuordnung von subbituminöser Kohle dar, die entweder zur Steinkohle oder zur Braunkohle bzw. niedriger inkohlten Kategorien gestellt wird. Innerhalb der Spezifikation Energiequellen sind die Werte für fossile Brennstoffe absichtlich weit und auf der höchsten Ebene definiert, um den Austausch von Daten zu ermöglichen. Hinsichtlich der Kohle wurde die Klassifikation der World Coal Association verwendet (siehe Datenspezifikation Energiequellen, Abbildung 7) und die Definitionen umfassen zusätzlich die Brennwerte, um die Grenzen und Inhalte der einzelnen Subtypen klarer zu definieren.
Das Energiequellen-Basis-Anwendungsschema beinhaltet codierte Werte für die Identifizierung, Klassifikation und Quantifizierung von Energiequellen, die in den Anwendungsbereich dieses Themas fallen. Da keine gemeinsame Referenz-Klassifikation für

alle Typen von Energiequellen existiert, sind die codierten Werte aufgeteilt auf zwei unterschiedliche Codelisten entsprechend der am weitesten gebrauchten Klassifikationen und unter Berücksichtigung der Verordnung (EG) Nr. 1099/2008 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 22. Oktober 2008 über Energiestatistiken.

Das Energiequellen-Basis-Anwendungsschema definiert acht allgemeine Basisklassen für alle weiteren Anwendungsschemata des Themas. Die Hauptkategorien von Energiequellen werden anhand von zwei einzelnen Codelisten beschrieben: FossilFuelValue (fossile Brennstoffe) und RenewableAndWasteValue (erneuerbare Energien und Abfälle, siehe Abb. 2, jeweils rot). Beide Codelisten-Klassen enthalten eine Liste mit den Hauptwerten für Energiequellen-Typen einer spezifischen Unterdomäne. Der Gebrauch der Codelisten wird in den Kapiteln 5.5, 5.6 und 5.7 der Datenspezifikation Energiequellen weiter erläutert.

Die Klasse ClassificationAndQuantificationFrameworkValue (Klassifizierungs- und Quantifizierungsrahmen, siehe Abb. 2, grün) listet die am weitesten verwendeten Klassifikationsrahmenwerke auf, die benutzt werden, um Energiequellen, fossile Brennstoffe im Besonderen,   zu klassifizieren und/oder zu quantifizieren. Zur Zeit der Datenspezifikationsentwicklung wurde eine erste Liste für ClassificationAndQuantificationFrameworkValue definiert. Wenn ein anderes Klassifikationsrahmenwerk neben den oben genannten verwendet wird, kann die Codeliste von den Mitgliedstaaten und thematischen Gemeinschaften um jeden anderen Wert erweitert werden.

Die FossilFuelClassValue Klasse (Klasse fossiler Brennstoffe, siehe Abb. 2, orange) definiert verschiedene Unterniveaus innerhalb einer Energiequelle, um die reale, potenzielle oder erwartete Menge an fossilem Brennstoff zu unterscheiden. Diese Unterniveaus werden im Detail entsprechend Kapitel 5.5.1.2 der Datenspezifikation (siehe hier Kapitel 4) klassifiziert.

 Darüber hinaus beinhaltet das Energiequellen-Basis-Anwendungsschema 4 Klassen (VerticalReferenceValue (vertikaler Bezug), VerticalExtentRangeType (vertikaler Ausdehnungsbereich), VerticalExtentType (vertikale Ausdehnung) und VerticalExtentValue (Wert der vertikalen Ausdehnung, siehe Abb. 2, jeweils blau) für die Bereitstellung von Informationen über die dritte Dimension der Energiequelle oder des Energiequellenpotenzials.

 Konsistenz

Das Energiequellen-Basis-Anwendungsschema erfordert keine Konsistenz-Regeln.

Modellierung von Objektreferenzen

Das Energiequellen-Basis-Anwendungsschema erfordert keine Modellierung von ObjektReferenzen.

Energiequellen-Vektor-Anwendungsschema

 Es gibt verschiedene Ansätze für die Darstellung von Energiequellen, da sie als diskrete oder kontinuierliche Naturerscheinungen abhängig von der Konzeption des Gegenstandbereiches (z.B. reale Welt) modelliert werden können. Das EnergiequellenVektor-Anwendungsschema ermöglicht generell die Darstellung von fossilen Brennstoffen und erneuerbaren Energiequellen als 1-2 und 2,5-dimensionale Vektorobjekte, z.B. als Punkte, Linien und Polygone. Das vorliegende Schema schließt 3D-Daten nicht aus, jedoch ist das vorrangige Ziel die Unterstützung des Austauschs von planaren EnergiequellenDaten.

Das Vorhandensein von fossilen Brennstoffen ist von geologischen Gegebenheiten abhängig. Da geologische Gegebenheiten kontinuierlich in der Natur auftreten, ist es nicht immer möglich ihre exakten Grenzen zu bestimmen. Infolgedessen sind die Grenzen von unterirdischen Brennstoffen bestimmt durch menschliche Interaktion und beruhen auf der Interpretation von einer Serie von wissenschaftlichen und eventuell sozial-ökonomischen Kriterien, um die Ausmaße und den Typ einer Energiequelle zu definieren.

Darüber hinaus können detaillierte Informationen zum Typ und zur Klassifikation von fossilen Brennstoffen nur durch Explorations- und Förderungsprojekte, deren Konditionen (inklusive die räumlichen Ausmaße der Aktivität) auf der Basis gesetzlich verwalteter und geregelter Gebiete definiert sind, gewonnen werden.

Erneuerbare Energie- und Abfallquellen werden mittels eines ähnlichen Ansatzes wie der bei den fossilen Brennstoffen modelliert. Auf der einen Seite treten einige diskrete Energiequellen in der Natur auf (z.B. Industriemüll), auf der anderen Seite gibt es eine Vielfalt von kontinuierlichen Energiequellen in der Natur (z.B. Wind, Sonneneinstrahlung, …). Daher erfordert es auch die Interaktion des Menschen, günstige bzw. erfolgversprechende Gebiete für eine Energieproduktion zu definieren.

Im Fall einer Anwendung des Applikationsschemas sollte die starke Verbindung zwischen dem Thema Energiequellen und dem Thema Bewirtschaftungsgebiete / Schutzgebiete / geregelte Gebiete und Berichterstattungseinheiten (Area Management, Restriction and Regulation Zones) beachtet werden. Geometrische Objekte aus dem Thema Energiequellen können teilweise oder ganz mit geometrischen Objekten aus dem Thema Bewirtschaftungsgebiete / Schutzgebiete / geregelte Gebiete und Berichterstattungseinheiten überlappen. Dennoch ist eine unabhängige Geometrie nötig, da sich die Abgrenzung und die Eigenschaften eines Objektes im Anwendungsbereich eines Themas ändern können, während sie unverändert im Anwendungsbereich des anderen Themas bleiben.

Die abstrakte Klasse VectorEnergyResource (Vektor-Energieressource, siehe Abb. 3, rot) stellt den zentralen räumlichen Objekttyp in diesem Applikationsschema dar und definiert diskrete räumliche Objekte, die entweder fossile Brennstoffe, erneuerbare Energiequellen oder Müll repräsentieren.

Die Klasse beinhaltet allgemeine Attribute wie den

• externen Objektidentifikator des Geo-Objekts (inspireID) 

• und Angaben zum Lebenszyklus (beginLifespanVersion, endLifespan-Version).

Die geographische Darstellung der Energiequellen (Objekte) kann in der räumlichen Dimension und im Maßstab differieren. Daher erfolgt die geometrische Darstellung mittels des GM_Object type. Aus Gründen der Harmonisierung und Interoperabilität ist das Ziel des Schemas die Bereitstellung von 2D- und 2,5D-Daten. Eine Coverage-Darstellung von Energiequellen ist in einem separaten und unabhängigen Applikationsschema beschrieben (siehe Kapitel 5.6 der Datenspezifikation Energiequellen und hier unter 5).

Die abstrakte Klasse VectorEnergyResource beinhaltet zudem Attribute

• zur Bezeichnung der Energieressource (resourceName), 

• zur Abbaudauer (exploitationPeriod), 

• über die für die Berichterstattung zuständige Stelle (reportingAuthority) 

• und zur vertikal dimensionalen Eigenschaft der Energiequelle (verticalExtent).

Die abstrakte Klasse VectorEnergyResource wird durch ihre beiden Subklassen (siehe Abb. 3, jeweils orange) in zwei Hauptkategorien aufgeteilt. Die Klasse FossilFuelResource (fossile Brennstoffresource) repräsentiert fossile Brennstoffe, die Klasse RenewableAndWasteResource (Ressource erneuerbarer Energien und Abfallressource) repräsentiert erneuerbare Energiequellen inklusive Müllquellen. FossilFuelResource deckt die verschiedenen Typen von Kohlevorkommen (feste fossile Brennstoffe) im weitesten Sinne und die verschiedenen Typen von Erdgas- und Ölvorkommen ab.

Bitte beachten Sie, dass für jedes Energiequellen-Raumobjekt im Rahmen des Energiequellen-Vektor-Anwendungsschemas Informationen bezüglich des EnergiequellenTyps bereitgestellt werden müssen.

Beide Subklassen umfassen komplexe Attribute, die die Energiequelle definieren und falls Daten vorhanden sind, den Brennwert (calorificValue) als skalaren Wert oder Wertebereich und die Ressourcenmenge (quantity) hinsichtlich Volumen, Masse oder Kapazität dokumentieren.

Abb. 3 UML-Klassendiagramm - Energiequellen-Vektor-Anwendungsschema - Übersicht 

Die unterschiedlichen Methoden und Ansätze für die Quantifizierung von Energiequellen sind die Hauptgründe für die Definition von zwei verschiedenen vektorbasierten räumlichen Objektklassen (Objekttypen). Während erneuerbare Energiequellen nur anhand der Anlagenkapazität, mit der die Energiequelle ausgebeutet wird, quantifiziert werden können, ist die gegenwärtige Menge an fossilem Brennstoff Gegenstand eines domänenspezifischen Ansatzes. Die Klasse FossilFuelMeasure (fossile Brennstoffmenge, siehe Abb. 3, blau) definiert die Attribute, die für eine Identifizierung der resourceClass (Kategorie zur Angabe des Zuverlässigkeitsgrad der fossilen der fossilen Brennstoffressource; anfänglich vorhandene Ressourcen, gesicherte Reserven, Kontingentressourcen) und eine Mengenabschätzung (amount) von fossilen Brennstoffen notwendig sind. Bezüglich fossiler Brennstoffe wurde die zusätzliche Klasse FossilFuelResourceType (Art der Brennstoffressource, siehe Abb. 3, grün) eingeführt, um dem Umstand gerecht zu werden, dass verschiedene Typen von fossilen Brennstoffen in einer einzelnen Lagerstätte auftreten können (z.B. haben viele Ölfelder einen „Gasdeckel“).

Normalerweise hängen Informationen zur Energiequellen-Klassifikation und –Quantifizierung vom Typ des Energiequellen-Klassifikationsrahmenwerks ab, das innerhalb des Teilbereichs angewendet wird. Sicherlich hängt die Quantifizierung von Energiequellen im Bereich der fossilen Brennstoffe (siehe als Beispiel Abb. 10 in der Datenspezifikation) von der jeweiligen Phase innerhalb eines Explorations- oder Förderungsprojektes ab. Zum Beispiel werden bei Energiequellen-Abschätzungen die totalen Mengen von bekannten und noch zu entdeckenden Anreicherungen berechnet wohingegen bei Energiequellen-Evaluierungen der Fokus auf den Mengen liegt, die mittels kommerzieller Projekte potenziell gewonnen und vermarktet werden können. Ein Energiequellen-Managementsystem wie ein ErdölquellenManagementsystem bietet einen konsistenten Ansatz für die Berechnung von Erdölmengen, die Evaluierung von Entwicklungsprojekten und die Präsentation von Ergebnissen innerhalb eines umfassenden Klassifikationsrahmenwerks. Das Klassifikationsrahmenwerk verfügt innerhalb einer Energiequelle über verschiedene Unterniveaus, die einen klaren Überblick über die reale und potenzielle Energiequellenmenge geben.

Da viele Klassifikationsrahmenwerke existieren, wird kein einzelnes Rahmenwerk innerhalb des Themenanwendungsbereiches vorgeschlagen. Anstatt dessen wurden nur die höchsten (allgemeinen) Niveaus der Energiequellen-Kategorien integriert, um ein Mapping aus allen Klassifikationsrahmenwerken heraus auf diese Hoch-Niveau-Kategorien (allgemeinen Kategorien) zu gewährleisten.

Die Klasse ClassificationAndQuantificationFrameworkValue (siehe Abb. 2 , grün) listet die am weitesten verwendeten Klassifikationsrahmenwerke auf, die benutzt werden, um Energiequellen, fossile Brennstoffe im Besonderen, zu klassifizieren und/oder zu quantifizieren. Zur Zeit der Datenspezifikationsentwicklung wurde eine erste Liste für ClassificationAndQuantification-FrameworkValue definiert. Wie auch immer, wenn ein anderes Klassifikationsrahmenwerk neben den oben genannten verwendet wird, dann kann die Codeliste von den Mitgliedstaaten und thematischen Gemeinschaften um jeden anderen Wert erweitert werden.

Konsistenz zwischen räumlichen Datensätzen

In wenigen Fällen, falls die Grenzen der natürlichen Energiequelle unbekannt oder nicht definiert sind, leiten Energiequellen-Objekte ihre Geometrie von anderen existierenden räumlichen Objekten ab. Ein typisches Beispiel ist ein Bergbaugebiet, das gleichzeitig eine Energiequelle darstellen könnte. In diesem seltenen Fall werden die Geometrien beider räumlicher Objekte konsistent sein.

Identifikatorzuordnung

 Alle räumlichen Objekte im Energiequellen-Vektor-Anwendungsschema werden entsprechend dem Identifikator-Management, definiert im generischen konzeptionellen Modell (D2.5 Generic Conceptual Model), einem INSPIRE Identifikator zugeordnet. Dieser Identifikator wird von der nationalen oder regionalen Behörde gepflegt.

Modellierung von Objektreferenzen

Das Energiequellen-Vektor-Anwendungsschema erfordert keine Modellierung von Objektreferenzen.

Geometrische Darstellung

Artikel 12(1) der Anordnung 1089/2010 beschränkt den Wertebereich von räumlichen Eigenschaften/Attributen auf das Simple Feature Schema (EN ISO 19125-1), sofern nicht anders spezifiert für ein bestimmtes Geodatenthema oder einen bestimmten Geodatentyp. Die ISO 19125-1:2004 beschränkt Spatial Schema auf 0-, 1- und 2-dimensionale geometrische Objekte, die im 2-dimensionalen Koordinatenraum existieren. Aufgrund der fehlenden dritten Dimension ist diese ISO im Rahmen des Themas Energiequellen nicht anwendbar. Daher ist die Anforderung um das Simple Feature Schema v1.2.1 erweitert worden, das auch 3- oder 4-dimensionale Raumkoordinaten zulässt.

Bemerkung 1: Die Spezifikation beschränkt das Spatial Schema auf 0-, 1-, 2- und 2,5dimensionale Geometrien, soweit alle Linieninterpolationen linear sind und

Flächeninterpolationen mittels Triangulation erfolgen.

Bemerkung 2: Die topologischen Beziehungen zwischen zwei räumlichen Objekten, basierend auf ihren spezifischen geometrischen und topologischen Eigenschaften, können prinzipiell mittels der in der ISO 19107 definierten räumlichen Operationen bestimmt werden (oder der in der EN ISO 19125-1 definierten Methoden).

Energiequellen-Coverage-Anwendungsschema

Zusätzlich zu dem vorherigen Energiequellen-Vektor-Anwendungsschema ist ein zweiter Ansatz, Energiequellen räumlich zu beschreiben, die Bewertung der kontinuierlichen Variation von Energiequellen-Eigenschaften innerhalb eines bestimmten Gebietes (Windgeschwindigkeit, Sonneneinstrahlung, geothermaler Gradient usw.). Dieser Ansatz wird vor allem für die Darstellung des Potenzials von erneuerbaren Energiequellen bereitgestellt und beruht zu einem großen Maße auf dem Potenzial einer natürlichen Energiequelle und nicht auf sonstigen rechtlichen oder sozio-ökonomischen Kriterien.

Das Energiequellen-Coverage-Anwendungsschema sollte nicht als alternative Darstellung von diskreten Objekten wie Kohlevorkommen, Ölfelder oder sonstigen Begrenzungen räumlicher Objekte verwendet werden, noch die Eigenschaften von unterirdischen nicht erneuerbaren Energiequellen darstellen. Daher ist die Verwendung dieses Anwendungsschemas auf die erneuerbaren Energiequellen beschränkt, dessen Potenzial in Zeit und Raum variieren kann.

Das Energiequellen-Coverage-Anwendungsschema wurde entsprechend der Regeln für Anwendungsschemata (ISO 19109) entwickelt und beruht auf dem allgemeinen Model für Coverages innerhalb des generischen konzeptionellen Modells (INSPIRE Generic Conceptual Model D2.5). Die Coverage-Darstellung sollte angewandt werden, um die Variation von energiebezogenen Eigenschaften basierend auf einer Gitterdomäne darzustellen.

Abb. 4 UML-Klassendiagramm - Energiequellen-Coverage-Anwendungsschema – Übersicht der zentralen Komponenten

Das Energiequellen-Coverage-Anwendungsschema definiert ein Model für gitterartige Coverage-Typen entsprechend der ISO 19123. Die Klasse RenewableAndWastePotentialCoverage (Coverage des Potenzials von erneuerbaren Energien und Abfällen, siehe Abb. 4, rot) ist der einzige räumliche Objekttyp innerhalb dieses Applikationsschemas für die Modellierung von gitterartigen Coverages, die das Potenzial erneuerbarer Energiequellen repräsentieren. Diese Klasse umfasst allgemeine Attribute wie den INSPIRE Identifikator (inspireID) und Angaben zum Lebenszyklus (beginLifespanVersion, endLifespanVersion). Gleichzeitig werden andere Attribute von der abstrakten Klasse CoverageByDomainAndRange (GCM) geerbt und entsprechen den Basis-Attributen von Coverages definiert in der ISO 19123. Neben den geerbten Attributen sind folgende Attribute definiert:

• typeOfResource, Art der erneuerbaren Energieressource und Abfallressource, für die die gemessene Erscheinung gilt.

• name, Bezeichnung des Coverages
• domainExtent, Beschreibung des Umfangs des räumlich-zeitlichen Definitionsbereichs des Coverages, der Umfang kann sowohl raum- als auch zeitbezogen angegeben werden
• assessmentMethod, Verweis auf die zur Ermittlung des Potenzials der Energieressource verwendete Methode

• validTime, Zeitraum, für den dieses Coverage gültig ist

In Fällen wie der Modellierung von Wind und geothermaler Energie ist es wichtig zu wissen, in welcher Höhe oder Tiefe die Windgeschwindigkeit und die Temperatur der Erdkruste als Coverage-Darstellung modelliert worden sind. Die jeweilige Information, Höhe oder Tiefe, kann mittels des Attributes verticalExtent bereitgestellt werden.

Abb. 5 UML-Klassendiagramm - Energiequellen-Coverage-Anwendungsschema – Übersicht der Codelisten-Klassen

Detaillierte Informationen über die Art des Energiepotenzials (Attribut potentialType) werden mittels codierter Werte aus der Codelisten-Klasse PotentialTypeValue (Potenzialtyp, Abb. 5, grün) geliefert. Diese Klasse ist abstrakt und wurde aus Absicht leer gelassen. Die Werte müssen aus ihren Unterklassen (Abb. 5, orange) entnommen werden. Für diesen Ansatz gibt es zwei Gründe:

• Um die Definition von Wertebereichen mittels domänenspezifischen Codelisten festzulegen. Domänenspezifische Werte sind: Windleistungsdichte, direkte normale Bestrahlung, potenzielle Biomasse usw.

• Um allgemeine Einheiten für Energiemaßeinheiten vorzuschlagen bezüglich des Erreichens einer größeren Interoperabilität innerhalb der europäischen Datensätze hinsichtlich des Energiepotenzial. Die Definition von allgemeinen Maßeinheiten würde für jeden Untertypen von erneuerbarer Energie oder von aus Müll extrahierter Energie förderlich sein.

Daher umfasst die Untertypen-Codeliste einen ersten Satz an codierten Werten für eine Anzahl von Energietypen (Wind, geothermal usw.).  Die Codeliste kann aber auch erweitert und neue Untertypen-Codelisten können für andere erneuerbare Energietypen (z.B. BioEnergie) vorgeschlagen werden.

Der Coverage-Wertebereich muss mit dem definierten potenziellen Energie-Typ übereinstimmen (z.B. diffuse Sonneneinstrahlung, Windgeschwindigkeit, …) und besteht aus einem endlichen Umfang von Attributwerten des Typs Maßeinheit (z.B. 1000 Wh/m²).

Es sollte beachtet werden, dass die Erweiterung des Anwendungsschemas kein themenunabhängiger Prozess ist. Einige Naturphänomene wie Wind-, Temperatur- und Welleneigenschaften können innerhalb anderer Anwendungsschemata (Annex II und III) modelliert werden, da die Beobachtungen dieser Naturphänomene innerhalb der Anwendungsbereiche dieser Themen liegen. Die Coverage-Domäne entspricht einem gleichgerichteten Gitter, d.h. sie kann mittels eines Koordinatensystems räumlich referenziert werden. Jede Gitterzelle, die Teil der Domäne ist, korrespondiert mit einem Wert, der die modellierte oder berechnete potenzielle Energiemenge für einen spezifischen erneuerbaren Energiequellen-Typ darstellt.

Bei der Bereitstellung von Daten für ein bestimmtes Anwendungsschema ist es von höchster Bedeutung, dass der Energiequellen-Typ, der Energiepotenzial-Typ und die für die Modellierung und Generierung des Coverage befolgte Methodik (z.B. assessmentMethod) dokumentiert sind. Diese Informationen sind essenziell für eine korrekte Interpretation der bereitgestellten Daten.

Konsistenz zwischen räumlichen Datensätzen

Das Energiequellen-Coverage-Anwendungsschema erfordert keine Konsistenz-Regeln.

Identifikatorzuordnung

Alle räumlichen Objekte im Energiequellen-Coverage-Anwendungsschema werden entsprechend dem Identifikator-Management, definiert im generischen konzeptionellen Modell (D2.5 Generic Conceptual Model), einem INSPIRE Identifikator zugeordnet. Dieser Identifikator wird von der nationalen oder regionalen Behörde gepflegt.

Modellierung von Objektreferenzen

Das Energiequellen-Coverage-Anwendungsschema erfordert keine Modellierung von ObjektReferenzen. 

Geometrische Darstellung

Die geometrische Darstellung für Energiequellen-Coverages wird in der Datenspezifikation Energiequellen mittels der definierten Datenstrukturen für gleichgerichtete Gitter identifiziert.

Zeitliche Darstellung

Innerhalb des Energiequellen-Coverage-Anwendungsschemas beschreibt eine Anzahl von Attributen sich ständig verändernde Phänomene wie Windgeschwindigkeit, Sonneneinstrahlung usw. Der Anwendungsbereich der Datenspezifikation Energiequellen liegt nicht im Sammeln von Informationen über das Energiequellen-Potenzial zu einem bestimmten Zeitpunkt, sondern von langzeitlichen Durchschnittswerten für einen bestimmten Zeitraum. Für eine Darstellung dieser Zeitspanneninformation wurde das Zeitattribut validTime in die Klasse RenewableAndWastePotentialCoverage aufgenommen. validTime spezifiziert die Zeitspanne für die der Wertebereich repräsentativ ist. Z.B. wird im Fall von Windgeschwindigkeit- oder Windkraft-Daten angenommen, dass nur jährliche oder saisonale Durchschnittswerte für die Windkraft-Community relevant sind. Wohingegen bei tiefer Geothermie der relevante Zeitrahmen deutlich länger wäre.

Energiestatistik-Anwendungsschema

Detaillierte, komplette, aktuelle und verlässliche Statistiken sind essenziell für die Überwachung von Energiequellen und der Energieversorgungssicherheit auf nationalem wie auch internationalem Niveau. Dieses Anwendungsschema unterstützt die Bereitstellung von aggregierten Daten über Energiequellen und Energiestatistiken (z.B. alle Typen von Energieprodukten und Energieversorgung). Es wird davon ausgegangen, dass detaillierte Informationen über Energiequellen zu einem großen Teil private kommerzielle Informationen sind. Nichtsdestotrotz können Statistiken auf einer bestimmten Aggregationsebene verfügbar sein. Folglich, da aggregierte Informationen nicht direkt mit einem einzelnen räumlichen Energiequellen-Objekt verbunden sind, ist dieses Anwendungsschema nicht Teil der Durchführungsvorschrift und sollte als Richtlinie betrachtet werden.

Immer wenn Daten auf Energiequellen-Niveau (d.h. nicht mit Hilfe der Anwendungsschemata Energiequellen-Vektor und Energiequellen-Coverage darstellbar sind) nicht verfügbar sind, stellt Datenaggregation eine Alternative dar, um den Status der Energiequelle innerhalb einer statistischen Einheit zu dokumentieren, z.B. aggregierte Daten auf nationalem Niveau. Darüber hinaus ermöglicht dieses Anwendungsschema die Sammlung und Darstellung von statistischen Informationen bezüglich Angebot, Handel, Vorrat, Transformation und Nachfrage von Energieprodukten in der Produktions- und Verbrauchskette.

Somit geht der Anwendungsbereich des Energiestatistik-Anwendungsschemas deutlich über den definierten Anwendungsbereich der Datenspezifikation Energiequellen hinaus. Dennoch besteht die Notwendigkeit den Austausch von aggregierten und statistischen Informationen zu unterstützen, da viele räumliche Daten bezüglich Energiequellen in privater Hand und nicht im Rahmen von INSPIRE verfügbar sind.

Das Energiestatistik-Anwendungsschema stellt ein generisches Modell für den Austausch von aggregierten Daten, basierend auf statistischen Einheiten, zur Verfügung. Das ursprüngliche Ziel dieses Anwendungsschemas ist die Darstellung von aggregierten Daten bezüglich der Quantifizierung von primären Energiequellen (im Sinne von verfügbaren inplace-Energiequellen). Darüber hinaus wurde das Ziel dahingehend erweitert, dass die Darstellung von Energieprodukt-Bilanzstatistiken im Einklang mit der europäischen Energiestatistik-Verordnung steht, z.B. monatliche Produktionswerte.

In Bezug auf die oben genannten Datentypen wurde das Energiestatistik-Anwendungsschema auf Vektor-Geometrien beschränkt, da keine Nutzeranforderungen identifiziert wurden, die für ein statistisches Gitternetz sprechen.

Abb. 6 UML-Klassendiagramm - Energiestatistik -Anwendungsschema – Übersicht

Die Klasse EnergyStatisticalUnit (Abb. 6, grün) ist das zentrale räumliche Objekt in diesem Anwendungsschema und erbt alle Attribute der Klasse VectorStatisticalUnit (Abb. 6, orange), die im INSPIRE Thema Statistical Units (Statistische Einheiten) definiert sind. EnergyStatisticalUnit ist mit der Klasse AggregatedEnergy (Abb. 6, rot) assoziiert, die die statistischen Werte für die Energiestatistik definiert. Mit anderen Worten: EnergyStatisticalUnit liefert die räumliche Referenz während AggregatedEnergy die gültigen statistischen Werte für eine spezifische Statistikeinheit beschreibt.

Die Klasse AggregatedEnergy hat zwei Unterklassen: AggregatedResource und EnergyStatistic (Abb. 6, blau). AggregatedResource repräsentiert aggregierte Daten von primären Energiequellen, in Form von statistischen Maßeinheiten. EnergyStatistic ist eine Klasse für den Austausch von statistischen Daten jeglicher Art von Energieprodukten und Energieversorgung. 

Für eine geographische Lokalisierung von aggregierten Daten sind beide Subklassen über ihre Oberklasse AggregatedEnergy mit dem räumlichen Objekttyp EnergyStatisticalUnit assoziiert. EnergyStatisticalUnit definiert die räumliche Einheit für die Verbreitung und Nutzung von statistischen Informationen. Abbildung 6 zeigt das EnergiestatistikAnwendungsschema und visualisiert die Verbindung der energiebezogenen Statistiken zur Klasse EnergyStatisticalUnit. EnergyStatisticalUnit ist entsprechend der Definition im statistischen Einheiten-Kernanwendungsschema eine Subklasse von VectorStatisticalUnit. Das Vektor-Applikationsschema vom Thema Statistische Einheiten erlaubt die weitere

Spezialisierung von statistischen Einheitstypen (Urban Audit, NUTS, Region usw.)

Im Gegensatz zu den oben genannten Anwendungsschemata umfasst die Klasse

EnergyStatisticalUnit keine allgemeinen Attribute wie INSPIRE Identifikator (inspireID) und Angaben zum Lebenszyklus (beginLifespanVersion, endLifespan-Version), da diese Attribute von der Klasse VectorStatisticalUnit geerbt werden.

Aggregierte Daten sind durch drei allgemeine Attribute gekennzeichnet:

• aggregationPeriod, Zeitspanne für die die Statistik berechnet wurde (z.B. Jahr)

• measureValue, aktueller statistischer Wert (z.B. 10 GWh)

• label, ein Attribut (voidable) für die Bereitstellung eines von Menschen lesbaren Statistiktitels

Die Klasse AggregatedResource hat zwei Attribute: Das Attribut typeOfResource definiert eine Energiequellen-Unterdomäne auf die sich die Statistik bezieht. Das Attribut resourceClass (voidable) beschreibt den Energiequellen-Typ (z.B. anfänglich vorhandene Ressourcen, Reserven, …), besonders für aggregierte Werte von fossilen Brennstoffen.

Die Klasse EnergyStatistic beinhaltet zwei Attribute: Das Attribut energyProduct bezieht sich auf eine Codeliste von Energieproduktwerten wie sie in der EU EnergiestatistikVerordnung aufgelistet sind. Das Attribut energyStatisticsAggregate erklärt den Inhalt der Statistik, z.B. Produktion, Handel, Vorrat usw. Beide Codelisten wurden aus Absicht leer gelassen. Die Werte müssen aus der EU Verordnung Energiestatistik entnommen werden.

Konsistenz zwischen räumlichen Datensätzen

Das Energiestatistik -Anwendungsschema erfordert keine Konsistenz-Regeln.

Identifikatorzuordnung

Das Energiestatistik–Anwendungsschema erbt die Identifikatorzuordnung, die im VektorAnwendungsschema des Themas Statistische Einheiten definiert ist.

Modellierung von Objektreferenzen

Das Energiestatistik-Anwendungsschema erfordert keine Modellierung von ObjektReferenzen. 

Geometrische Darstellung

Die geometrische Darstellung des Energiestatistik-Anwendungsschema unterstützt unterschiedliche geometrische Darstellungsweisen und wird anhand des geometrischen Deskriptors im Thema Statistische Einheiten beschrieben.

Wo steht was in der Datenspezifikation Energiequellen (INSPIRE_DataSpecification_MR_v3.0) - Auszug

Überblick                                S. 1-9

Kurze Beschreibung des Modells Energiequellen  (mit UML-Überblick)    S. 22-23

Energiequellen-Basis-Anwendungsschema (mit UML-Überblick)        S. 23-26

Merkmals-/Klassenkatalog des Basis-Anwendungsschemas (mit Attributen)    S. 26-29

Energiequellen-Vektor-Anwendungsschema (mit UML-Überblick)        S. 29-33

Merkmals-/Klassenkatalog des Vektor-Anwendungsschemas (mit Attributen)    S. 33-40

Energiequellen-Coverage-Anwendungsschema (mit UML-Überblick)        S. 40-44

Merkmals-/Klassenkatalog des Coverage-Anwendungsschemas (mit Attributen)    S. 44-48

Energiestatistik-Anwendungsschema (mit UML-Überblick)                                        S. 48-51

Merkmals-/Klassenkatalog des Energiestatistik -Anwendungsschemas (mit Attr.)  S. 51-56

Codelists des Basis-Anwendungsschemas (Annex C)                                                S.119-124

Codelists des Coverage-Anwendungsschemas (Annex C)                                        S. 125-127

Codelists des Energiestatistik-Anwendungsschemas (Annex C)                                S. 128

Eine tabellarische Übersicht in deutscher Sprache über alle in der Datenspezifikation Energiequellen erwähnten Klassen (Objektarten und Datentypen), Attribute und den dazugehörigen Codelisten der Anwendungsschemata Energiequellen-Basis, -Vektor und Coverage findet sich in der EU-Verordnung 1253/2013 vom 21. Oktober 2013 (Seite 238246): http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2013:331:0001:0267:DE:PDF

4.3 Objektarten

s.o.

5. Potentielle Daten, die zum Thema gehören

s.o.

6. Daten, die nicht zum Thema gehören

Entsprechend der INSPIRE Definition dieses Themas wurden folgende Objekte ausgeschlossen:

• Sekundärenergie-Typen wie z.B. Elektrizität

• Energieverbrauch wie z.B. Benzinverbrauch

• intelligente Stromnetze

• eine auf natürlichen Strukturen (Seen als Wasserspeicher oder leere Naturspeicher) basierende Speicherung von Energiequellen
• unterirdische Kohlevergasung (engl. UCG, wurde nicht explizit definiert, da sämtliche Kohlevorkommen als potenzielle UCG-Standorte angesehen werden)

Die Definition des Themas Energiequellen ist weitreichend und besitzt daher Korrelationen mit anderen INSPIRE Themen. Jede Korrelation mit anderen Themen wurde bezüglich einer Inklusion in das vorliegende Thema auf der Basis, ob ein anderes Thema eine größere Relevanz für das betreffende Objekt besitzt und eine Duplizierung des Objekts somit vermieden werden kann, bewertet. Nach Erörterungen mit den relevanten TWG wurde beschlossen, die folgenden Objekte in das Thema Energiequellen nicht mit aufzunehmen (für mehr Informationen siehe Kapitel 5 der Datenspezifikation):

• Uran und Thorium, da sie als Energiequellentypen innerhalb des Themas Mineralische Bodenschätze modelliert sind. Diese Elemente werden gemeinsam mit anderen Mineralen ausgebeutet und besitzen daher eine größere Relevanz für das Thema Mineralische Bodenschätze.

• Technische Anlagen für die Energiegewinnung, -transport und –aufbereitung, da sie weitestgehend vom Thema Produktions- und Industrieanlagen abgedeckt werden.

• Basisdaten für die Wind- und Temperaturverteilung, da sie innerhalb des Themas Atmosphärische Bedingungen modelliert sind.

• Wasserkraftwerke, da es ein Objekt aus dem Thema Gewässernetze, Annex I ist.

• Aerothermische Energie, da sie vom Thema Atmosphärische Bedingungen abgedeckt wird

Obwohl sich der Energiequellen-Typ Biogas vom landfill feature type (derzeit im Rahmen des Themas Produktions- und Industrieanlagen modelliert) ableiten lässt, wird Biogas innerhalb der Energiequellen-Codelisten beibehalten, um die Möglichkeit in der Zukunft zu wahren, ein bestimmtes Gebiet mit einer Abschätzung zur Energieproduktion zu definieren.