Windenergieanlagen (WEA)

Fälschlicherweise wird von Windkraftgegnern behauptet, dass Windenergieanlagen  Zugvögel schreddern, die nächsten beiden Bilder zeigen das Gegenteil. Wildvögel überfliegen die WEA's  viel höher.

Auch beim Infraschall hat man sich zu Ungunsten der WEA's verrechnet.  

Gepostet am: 01.09.2013 10:03:08

Die sauberste und beste Möglichkeit, CO2-Emissionen zu reduzieren, ist zur Zeit die Windenergie. Ende 2011 waren in Deutschland insgesamt 22.297 WEA (29.075 MW) installiert. Im Jahre 2010 lag der potenzielle Jahresenergieertrag aus Windenergie am Nettostromverbrauch in Deutschland bei 9,9 %.

Für den Bau wird nur einmal Energie aufgewendet und im Betrieb kommen Sie im Gegensatz zu fossilen Kraftwerken ohne Brennstoffe aus.

WEA ergeben eine Amortisation bereits nach 7 Monaten. Danach produzieren sie über die restliche Lebensdauer ein Vielfaches der zur Herstellung eines Windrades eingesetzten Energie.

WEA schonen die Ressourcen, vermindern den CO2-Ausstoß und erhöhen dadurch die Wertschöpfung der Region.

Die EU-Richtlinien sehen bis 2020 einen Mindestanteil der erneuerbaren Energieen von 20 % in Europa vor. Um dies umzusetzen hätte Deutschland mindestens 12,5 %  seines Energiebedarfs aus sauberen Energiequellen beziehen müssen. Dieses Ziel hatte Deutschland allerdings im Jahre 2007 mit einem Anteil von 14 % erreicht. Deshalb hat die deutsche Regierung in ihrem jüngsten  Maßnahmenpaket zur Energie- und Klimapolitik die Zielvorgabe für 2020 auf 25-30 % angehoben.

Für 10 GWh Windstromerzeugung werden 0,3 ha pro Jahr benötigt, für die gleiche Menge Stromerzeugung in einer Biogasanlage dagegen werden 400 ha für nachwachsende Rohstoffe benötigt. 

von Dr. H. Irmer

Windenergieanlagen (WEA) sind mit Abstand die ressourcenschonendste Energieerzeugung und tragen wesentlich den Belangen des Natur- und Immissionsschutzes Rechnung.

Im Rahmen der zur Verfügung stehender erschöpflichen Ressourcen hat die alternative/regenerative Energieerzeugung einen hohen Stellenwert, hier insbesondere die Nutzung der Windenergie. Moderne WEA haben kaum noch etwas mit den „Windmühlen“ früherer Generationen gemeinsam.

Windenergie hat verglichen mit der Nutzung fossiler Energieträger und besonders der Nutzung der Atomenergie, den Vorteil, dass sie sich einer unerschöpflichen Energiequelle bedient und dabei im Betrieb weder Luftschadstoffe, Reststoffe oder Abfälle, noch atomares Risiko in sich birgt.

Geräuschimmissionen

Die Geräusche durch Windenergie weisen eine starke Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit auf. Die Geräuschimmission wird wesentlich durch die Windgeschwindigkeit bestimmt, die in Höhe des Rotors herrscht. Zur Vermeidung einer Überlastung der Windenergieanlage wird die erzeugte elektr. Leistung regelungstechnisch so begrenzt, dass die Anlage keine wesentlich höhere Leistung als ihre Nennleistung erzeugen kann. Hierzu sind zwei grundsätzlich unterschiedliche Regelungsmechanismen im Einsatz.

„Pitch“-gesteuerte Anlagen arbeiten mit einer dynamischen Blatteinstellwinkelverstellung, d.h. Nach dem Erreichen der Nennleistung werden die Rotorblätter so verdreht, dass sie dem Wind eine geringere Angriffsfläche bieten. Hierdurch wird die dem Wind entnomme Leistung begrenzt. Nach Erreichen der elektr. Nennleistung, diese wird bei einer Windgeschwindigkeit von etwa 10m/s erreicht, steigt die Geräuschimmission kontinuierlich an. Nach Erreichen der elektr. Nennleistung tritt keine weitere Erhöhung der Schallemissionen in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit ein. Die maximale Schallemissionen derartiger Anlagen sind in der Regel unabhängig von der Masthöhe.

„Stall“-gesteuerte Anlagen, hier erfolgt die Leistungsbegrenzung dadurch, dass die Rotorblattprofil so ausgelegt ist, dass die aerodynamische Strömung am Rotorblatt nach Erreichen der Nennleistung mit zunehmender Windgeschwindigkeit abreisst. Das Geräuschverhalten einer „stall“-gesteuerten Anlage: Die Anlage erreicht ihre elektr. Nennleistung bei der Referenzgeschwindigkeit von etwa 10,4 m/s. Nach Erreichen der elektr. Nennleistung steigt die Schallemission mit zunehmender Windgeschwindigkeit an. Aus akustischer Sicht weisen die „pitch“-gesteuerten Anlagen klare Vorteile hinsichtlich der Lärmemission auf.

Zur Erfassung der Geräuschimmission einer WEA in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit wird durch ein international genormtes Messverfahren durch unabhängige Messinstitute der jeweilige Anlagentyp vermessen.

Die Geräuschentstehung von WEA kann unterteilt werden in aerodynamische und mechanische Geräusche. Grundsätzlich erzeugen die rotierenden Flügel aerodynamische Geräusche. Diese sind stark abhängig von der Blattspitzengeschwindigkeit. Auch das Rotorblattprofil und der Abstand der Rotorblätter vom Mast beeinflussen das Geräuschverhalten einer Anlage. Zur Geräuschemission können Getriebe, Generator, Lüfter und Hilfsantriebe beitragen.

Nach Berechnung erzeugt eine WEA im Nennleistungsbetrieb folgende Beurteilungspegel:

45 dB in ca.  280 m Abstand, 40 dB in ca.  410 m Abstand, 35 dB in ca.  620 m Abstand.

Bei 7  WEA, die jeweils in einem Abstand stehen, werden folgende Beurteilungspegel  erzeugt:

45 dB in ca.  440 m Abstand, 40 dB in ca.  740 m Abstand, 35 dB in ca. 1100 m Abstand.

Aus akustischer Sicht ist deshalb grundsätzlich einer räumlichen Konzentration von Geräuschquellen den Vorzug vor Vereinzelung der Schallquellen zu geben. Bei gleicher Anzahl Geräuschquellen und gleicher emittierender Schallleistung führt die räumliche Konzentration dazu, dass insgesamt weniger Fläche akustisch belastet wird als bei vereinzelter Aufstellung mit sehr grossem Abstand zwischen den Anlagen.

Infraschall

Schall unterhalb von etwa 20 Hz werden als Infraschall bezeichnet.

Messtechnisch kann nachgewiesen werden, dass WEA Infraschall verursachen. Die festgestellten  Infraschallpegel liegen aber weit unterhalb der menschlichen Wahrnehmungsquelle und sind völlig harmlos.

Grundsätzlich weist die Windgeschwindigkeit eine Höhenabhängigkeit auf.  Diese Höhenabhängigkeit wird sowohl von der Oberflächenbeschaffenheit des Erdbodens (einschliesslich seines Bewuchses und seiner Bebauung) als auch von meterologischen Randbedingungen bestimmt. Als Kenngröße wird zumeist die erzeugte elektr. Leistung, unter Zugrundelegung der Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe und die erzeugte Leistung von der herrschenden Windgeschwindigkeit bestimmt.

Bei LUV-Läufern befinden sich die Rotorblätter auf der windzugewandten Seite der WEA. Der Wind streicht bei diesem Anlagentyp zunächst am Rotorblatt vorbei und erreicht dann den Windmast. LUV-Läufer sind grundsätzlich leiser und erzeugen weniger Infraschall als LEE-Läufer, bei dem die Rotorblätter sich durch das vom Mast gestörte Windfeld bewegen. Derzeit werden auf dem Deutschen Markt keine LEE-Läufer mehr angeboten. 

Detailierte Informationen erhalten Sie auf der Homepage des Hess. Wirtschaftsministeriums unter Erneuerbare Energien >Windenergie >Mythen und Wahrheiten.

Schattenwurf

Die Prognose des Schattenwurfs im Umfeld von WEAn stützt sich auf standortbezogene Berechnungen des veränderlichen astronomischen Sonnenstandes. Insbesondere in westlicher und östlicher Richtung einer WEA sind große Schattenreichweiten möglich. Für die Erheblichkeit der Belästigungswirkung durch Schattenwurf wird dessen zeitliche Einwirkdauer an betreffenden Immissionsorten als maßgebend angesehen. Immissionsprobleme durch periodischen Schattenwurf können im Rahmen der Planung vollständig vermieden werden, wenn dies bei der konkreten Standortwahl von vorn herein mit berücksichtigt wird. Keine weitere Berücksichtigung können   optische Effekte von Windenergieanlagen finden. Dies betrifft den visuellen Eindruck (Erscheinungsbild) der Anlagen sowie die Eigenart der Rotorbewegungen, da diese rechtlich keine Immissionen im Sinne des Bundesimmissionsschutzgesetzes darstellen. Es kann davon ausgegangen werden, daß bei einem Abstand einer WEA von 1300 m keine Schattenprobleme auftreten. Vorhersage des periodischen Schattenwurfs: Aus Gründen der Vergleichbarkeit und Nachvollziehbarkeit ist bei der Erstellung von Immissionsprognosen von folgenden Annahmen auszugehen: Die Sonne ist als punktförmige Quelle anzunehmen und scheint tagsüber an allen Tagen des Jahres. Es herrscht wolkenloser Himmel und für die Bewegung des Rotors ausreichender Wind (100%itge Verfügbarkeit). Die Windrichtung entspricht dem Azimutwinkel der Sonne, die Rotorkreisfläche steht dann senkrecht zur Einfallsrichtung der direkten Sonneneinstrahlung. Den Berechnungen wird geographisch Nord zugrunde gelegt. Abstände zwischen Rotorebene und Turmachse sind zuvernachlässigen. Die Lichtberechnung der Atmosphäre (Refraktion) wird nicht berücksichtigt. Der Schattenwurf für Sonnenstände unter 3° Erhöhung über Horizont kann wegen Bewuchs, Bebauung und der zu druchdringenden Atmosphärenschichten in ebenem Gelände vernachlässigt werden. Zur genaueren Ermittlung der astronomisch maximal möglichen Beschattungsdauer sollte von der effektiven Schatten werfenden Zone einer WEA ausgegangen werden. Die Größe ergibt sich unter Einbeziehung der Strahlungsdiffuision in der Atmosphäre.

Aufgrund des relativ großen Berechnungsaufwandes und der guten Berechnungsmöglichkeiten mit Hilfe von Computerprogrammen empfiehlt sich der Einsatz von geeigneter Software. Die resultierende Beleuchtungsstärke (lx) in einer horizontalen Meßfläche hängt vom Einfallswinkel (Sonnenstand °) sowie dem fotometrischen Strahlungsäquivalent (lx/Wm ²) ab, das von der Lichtbrechung (Refraktion) und Lufttrübung bestimmt wird und ebenfalls vom Sonnenstand abhängt.