Bewertung des Potenzials von Solaranlagen auf Dächern in ungeplanten urbanen Umgebungen unter Verwendung von LiDAR und automatisierten GIS-Modellen: Evidenz aus Cartagena, Kolumbien

Die Bewertung des Potenzials von photovoltaischen (PV) Anlagen auf Dachflächen hat sich durch hochauflösende georäumliche Methoden erheblich weiterentwickelt. Die meisten Studien konzentrieren sich jedoch weiterhin auf gut geplante städtische Umgebungen und berücksichtigen hauptsächlich geometrische oder strahlungsbedingte Faktoren, wobei materialbezogene Einschränkungen und Realitätsnähe der Installation in heterogenen Städten des Globalen Südens oft vernachlässigt werden. Diese Studie adressiert diese Lücken durch die Entwicklung einer automatisierten, auf LiDAR und GIS basierenden Methodik zur Schätzung des PV-Potenzials auf Dächern in Cartagena, Kolumbien, bei gleichzeitiger expliziter Integration von katasterbedingten Einschränkungen, geometrischer Machbarkeit und Ausschluss von Dachmaterialien. Der Arbeitsablauf kombiniert LiDAR-abgeleitete Höhendaten, parzellenbasierte Segmentierung, Filterung nach Neigung und Ausrichtung sowie Nachbearbeitungstechniken, um für PV geeignete Dächer zu identifizieren, validiert anhand von 482 manuell abgegrenzten Polygonen. Die optimale Konfiguration (Neigungsschwelle 45°; 0,25 m Puffer) erreichte RMSE-Werte von 6,79° (Neigung) und 20,95° (Ausrichtung). Ein geometrisch eingeschränktes Panel-Anpassungsalgorithmus schätzte 3.599.631 Paneele über 146.091 Dächer, was eine geeignete Fläche von 7,06 km² darstellt. Im Vergleich zu einfachen, flächenbasierten Methoden reduzierte dieser Ansatz die Kapazitätsschätzungen um etwa 15,3 %, was die Bedeutung geometrischer Realitätsnähe unterstreicht. Ein wesentlicher Beitrag ist die Integration des Ausschlusses von Asbestzement(AC)-Dächern, der die geeignete Dachfläche um etwa 65 % verringerte und zu einer Endkapazität von 1.281.202 Paneelen führte. Die geschätzte jährliche Erzeugung sank von 1891,9 GWh/Jahr auf 673,4 GWh/Jahr, was der Versorgung von 53,4–126,8 % der Haushalte von Cartagena entspricht. Die vorgeschlagene Methodik bietet einen skalierbaren Rahmen für eine realistische Bewertung von urbanem PV-Potenzial und führt ein zweckgebundenes Planungstool ein, das Behörden ermöglicht, sowohl die Priorisierung der Solarenergieinstallation als auch die Identifikation von Bereichen mit Bedarf an Dachsanierungen durchzuführen, was sicherere und stärker kontrollierte Energiewenden in Städten von Entwicklungsländern unterstützt.