Ist der Schattenwurf von Windenergieanlagen ein Problem?

22. Februar 2016 - 14:35 Uhr
von Dr. Stefan Dietrich
zu  Wissenswertes zur Windenergie

  • Kunst und Windenergie - Im Schatten des Windes
  • Das Kunstwerk „Im Schatten des Windes“ des Künstlers Allan Wexler aus New York.

Es gibt Fragen, die sind längst beantwortet, und dennoch tauchen sie immer wieder auf, weil es manchen in den Kram passt. Ein gutes Beispiel dafür ist der Schattenwurf von Windenergieanlagen. Windenergiegegner bringen immer wieder gegen geplante Windparks vor, dass Anwohner durch „Schlagschatten“ belästigt würden. Was ist an diesen Vorwürfen dran?

Wo Licht ist, ist Schatten

Selbstverständlich werfen Windenergieanlagen einen Schatten. Der ist je nach Stand der Sonne mal mehr und mal weniger lang. Der Schattenwurf hat bereits Kunstwerke inspiriert, so „Im Schatten des Windes“, die Installation des New Yorker Künstlers Allan Wexler an der von Windwärts geplanten und errichteten Windenergieanlage in Barsinghausen-Bantorf. Im Rahmen des EXPO-Projektes Kunst und Windenergie hat Wexler im Jahr 2000 den Schattenwurf der Anlage in Form eines 80 Meter langen überdimensionalen Tisches dargestellt. Dieser Tisch ist so konstruiert, dass sich der Schatten der Windenergieanlage zum Zeitpunkt des höchsten Sonnenstands am 21. Juni genau mit der Form des Tisches deckt. In die Tischplatte sind 4.500 Kilogramm Kohle eingearbeitet, eine Menge, die der Tagesstromproduktion des Windrads entspricht. Zu seiner Inspiration sagte Allan Wexler damals: „Beim Blick über die Landschaft bemerkte ich die Schatten des Windrades, die sich wie Stoff über die gewellte Landschaft warfen. Diese Schatten sind zweidimensionale Abbilder der wunderschönen dreidimensionalen Form des Windrades. Mein Kunstwerk friert einen dieser Schatten dauerhaft ein.“

Schatten einer Windnenergieanlage Foto: CC BY 2.0 / flickr / Tim Bunce

Diese künstlerische und fast schon poetische Sicht auf den Schatten der Windenergieanlagen teilt nicht jeder. Ein Grund dafür ist, dass sich der Rotor der Anlagen ja drehen soll, was den Schattenwurf recht unangenehm machen kann, sofern man diesem „Schlagschatten“ direkt ausgesetzt ist. In der Frühzeit der Windenergie war dieses Problem den Planern und dem Gesetzgeber aufgrund mangelnder Erfahrungswerte nicht immer präsent. Das führte zu Rechtsstreitigkeiten, wovon Öffnet den Link in einem neuen FensterGerichtsurteile aus den 80er- und 90er-Jahren zeugen. Die Beschwerden führten dazu, dass die Genehmigungsbehörden aktiv wurden und eine Öffnet den Link in einem neuen Fensterumfangreiche Studie über die „Belästigung durch periodischen Schattenwurf von Windenergieanlagen“ in Auftrag gaben. Wissenschaftler des Instituts für Psychologie der Universität Kiel legten im Sommer 1999 ihre Forschungsergebnisse zu diesem Thema vor, die sie im Auftrag der Bundesländer Schleswig-Holstein, Mecklenburg-Vorpommern, Niedersachsen und Bayern erarbeitetet hatten. Die Studie hat deutlich gemacht, dass der Schattenwurf zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Lebensqualität werden kann, wenn Menschen mehr als 15 Stunden pro Jahr dem Schlagschatten von Windenergieanlagen ausgesetzt sind. Das kam in den 90er-Jahren tatsächlich vor. Bereits mit 10 bis 15 Stunden pro Jahr klagten die befragten Personen über deutliche Belastungen im Alltag. Im Fall des Schattenwurfs war es so, dass die empfundene Belästigung mit der Nähe zu den Anlagen einherging, also der Grad der Belästigung nicht mit der Einstellung zu den Anlagen zusammenhing, wie es bei ähnlichen Untersuchungen für die Wahrnehmung von Geräuschen der Anlagen festzustellen war. Um in der Sprache der Psychologen zu bleiben: Zwischen der physikalischen Variable Schattenwurf und den psychischen Effekten konnte ein kausaler Zusammenhang festgestellt werden. Mit dieser Untersuchung war auch klar, dass ein tatsächlicher Schattenwurf von mehr als 15 Stunden pro Jahr nach dem BImSchG nicht zulässig ist.

Spätestens durch diese Ergebnisse wurde dem Gesetzgeber bewusst, dass das Problem einer bundesweiten Regelung bedurfte. Daher hat sich die Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Immissionsschutz (LAI), ein Arbeitsgremium der Umweltministerkonferenz des Bundes und der Länder, entschlossen, die Vorgehensweise in Schleswig-Holstein, deren Richtigkeit die Studie belegt hatte, bundesweit zu übernehmen. Ergebnis waren die Öffnet den Link in einem neuen FensterHinweise zur Ermittlung und Beurteilung der optischen Immissionen von Windenergieanlagen (WEA-Schattenwurf-Hinweise), die von den Genehmigungsbehörden herangezogen werden, um die Genehmigungsfähigkeit nach BImSchG festzustellen.

Wie viel Schatten darf sein?

Die Berechnung des von einer geplanten Windenergieanlage zukünftig ausgehenden Schattenwurfs ist eine Wissenschaft für sich, daher möchte ich sie an dieser Stelle etwas ausführlicher darstellen.

Die für die Genehmigung zu erstellenden Schattengutachten gehen grundsätzlich von einem „worst case“-Szenario aus. Das bedeutet, dass sie die astronomisch maximal mögliche Beschattungsdauer der „maßgeblichen Immissionsorte“ bestimmen. Darunter versteht man Wohn- und Schlafräume, letztere auch in Hotels, Pensionen, Krankenhäusern und Sanatorien, Unterrichtsräume sowie Büros, Praxen, und andere Arbeits- sowie Schulungsräume. Ebenfalls einbezogen werden Terrassen und Balkone, zumindest zwischen 6 und 22 Uhr. Um die astronomisch maximal mögliche Beschattungsdauer zu erläutern, greife ich am besten auf die Definition der WEA-Schattenwurf-Hinweise zurück: demzufolge geht es dabei um „die Zeit, bei der die Sonne theoretisch während der gesamten Zeit zwischen Sonnenauf- und Sonnenuntergang durchgehend bei wolkenlosem Himmel scheint, die Rotorfläche senkrecht zur Sonneneinstrahlung steht und die Windenergieanlage in Betrieb ist.“ In diese Berechnung fließen verschiedene, standortspezifische Variablen ein. Das sind Faktoren wie Nabenhöhe und Rotordurchmesser der konkret geplanten Anlagen, die genauen Koordinaten, die Lage der Immissionsorte und die Topografie am Standort.

Schattenwurf Windrad Foto: CC BY-ND 2.0 / flickr / Windy_

Der ununterbrochene Sonnenschein bei gleichzeitigem Wind mag zwar manchem als ein wünschenswerter Zustand erscheinen, aber ganz offensichtlich entspricht das nicht den realen Bedingungen. Das soll es aber auch gar nicht. Mithilfe dieser Annahme wird stattdessen ermittelt, an welchen „Immissionsorten“ der theoretisch mögliche Schattenwurf mehr als 30 Stunden pro Kalenderjahr und mehr als 30 Minuten pro Kalendertag beträgt. Wir wissen nämlich, dass bis zu diesem Wert auch der entsprechende tatsächliche Schattenwurf das Leben der Menschen nicht nennenswert beeinträchtigt. Mehr darf es aber nicht sein, das haben die oben erwähnten Studien ergeben. Rechtlich gesehen handelt es sich dabei um eine „Faustformel“, nicht um eine gesetzliche Bestimmung im eigentlichen Sinn. Die Formel ist aber an sich schon sehr konservativ berechnet und hat sich in der Praxis bewährt, was auch in der Rechtsprechung mehrfach bestätigt wurde.

Ergibt die Berechnung, dass diese Grenzwerte an einem Immissionsort überschritten werden, dann müssen Genehmigungsbehörde und Planer zu einer Lösung kommen, wie eine Beeinträchtigung durch Schattenwurf im späteren Betrieb der Anlagen verhindert werden können. Sonst kann die Genehmigung nicht erteilt werden. Sind Maßnahmen wie das Verschieben von Anlagen nicht möglich, dann muss bei den betreffenden Anlagen eine Abschaltautomatik eingebaut werden. Da es nun aber nicht mehr um astronomisch maximal mögliche und daher theoretische Zahlen geht, sondern darum, was die Menschen wirklich an Schattenwurf abbekommen, kommt nun eine weitere Größe ins Spiel: die meteorologische Beschattungsdauer. Um diese zu berechnen, werden die realen Wetterverhältnisse am betreffenden Standort zugrundegelegt. Grundlage dafür sind die langfristigen Messreihen des Deutschen Wetterdienstes DWD. Um Beeinträchtigungen der Lebensqualität in der Umgebung der Anlagen zu vermeiden, werden aus den unter den Annahmen ständigen Sonnenscheins und Winds erlaubten 30 Stunden Schattenwurf nun acht Stunden pro Jahr, an denen der Schattenwurf im realen Leben erlaubt ist. Dafür, dass es bei den acht Stunden bleibt – oder den 30 Minuten am Tag, die weiterhin gelten – sorgt die eingebaute Abschaltautomatik.

Automatisch gegen zu viel Schattenwurf

Wie funktioniert eine solche Automatik? Das möchte ich hier anhand der von der ostfriesischen Firma Enercon verwendeten technischen Lösung erläutern, dem Marktführer für Windenergieanlagen in Deutschland. Im ersten Schritt werden die Zeiträume ermittelt, in denen es laut der Berechnung des astronomisch möglichen maximalen Schattenwurfs (siehe oben) theoretisch zu Schattenwurf kommen kann, der Anwohner betrifft. Denn nur in diesen Phasen kann überhaupt eine Abschaltung der Anlage notwendig werden. Diese potenziellen Schattenabschaltzeiten werden in die Steuerung der Windenergieanlage einprogrammiert.

Wann die Anlage tatsächlich abgeschaltet werden muss, ermittelt die Automatik durch die konkrete Messung der Lichtverhältnisse. Dafür werden mehrere Sensoren am Turm der Windenergieanlage angebracht. So kann über die Ermittlung verschiedener Werte reagiert werden, wenn die Sonneneinstrahlung den Wert von 120 Watt pro Quadratmeter überschreitet. Dann ist nach den WEA-Schattenwurf-Empfehlungen Schattenwurf zu erwarten. Die Methode, die Enercon verwendet, ist nach Angaben des Unternehmens in einem zweijährigen Praxistest überprüft worden und hat sich als korrekt erwiesen. Wer Näheres über das Verfahren erfahren möchte, kann sich Öffnet den Link in einem neuen Fensterdie technische Beschreibung herunterladen, an dieser Stelle würde das zu weit führen. Ändern sich die Lichtverhältnisse, nimmt die Anlage nach fünf Minuten mit durchgängig veränderten Lichtverhältnissen den Betrieb wieder auf. Die Funktionsfähigkeit der Sensoren und der Abschaltautomatik wird laufend überprüft, und zwar zwei Mal am Tag.

Im Zusammenspiel aus immissionsschutzrechtlichen Vorgaben, Genehmigungsauflagen und zeitgemäßen technischen Lösungen entsteht so die Gewähr, dass niemand unzumutbar beeinträchtigt wird. Hier liegt wirklich ein Fall vor, in dem man sagen kann: Problem erkannt und gelöst. Das ist ja nicht immer der Fall.

Wenn das so ist, warum wird auch dieses Thema in den Diskussionen vor Ort immer wieder als Argument gegen neue Windenergieanlagen ins Feld geführt? Darüber kann ich nur spekulieren, aber sicherlich ist es die Komplexität des Verfahrens, mit dessen Hilfe der zu erwartende Schattenwurf prognostiziert wird, das es um so einfacher macht, den Menschen mit simplen Parolen Angst vor den Windenergieanlagen zu machen. Die Grafiken, die auch wir in Bürgerversammlungen zeigen, können in der Tat auf den ersten Blick besorgniserregend aussehen und müssen ausführlich erläutert werden. Da ist es dann schwierig, mit der Information durchzudringen, dass Vorkehrungen getroffen werden, um nennenswerte Beeinträchtigungen zu vermeiden. Vor allem, wenn die Stimmung im Vorfeld schon so aufgeheizt ist, dass viele gar nicht zuhören wollen.


Autor Dr. Stefan Dietrich

Dr. Stefan Dietrich

Als Windwärts Pressesprecher bin ich dafür zuständig, dass die Medien und Menschen vor Ort immer gut über unsere Projekte informiert sind. Das heißt, ich informiere die Lokalpresse über Genehmigungen, Baufortschritte, Inbetriebnahmen u.ä. und empfange Besichtigungsgruppen in unseren Wind- und Solarparks. Darüber hinaus habe ich die aktuellen Entwicklungen der Branche im Blick (den Dr. habe ich schließlich in Politikwissenschaft gemacht).

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