L'energie éolienne Infraschall, Schatten- und Eiswurf - L'energie éolienne
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Infraschall, Schatten- und Eiswurf
L‘energie éolienne
aus umweltmedizinischer Sicht
Pro
Foto: The New York Times, 2019
Dr. Sabine Meyer
Krankenhaushygienikerin (curriculare Weiterbildung), ABS-Expertin (DGI)
Kontra
Ärztin für Anästhesiologie und Intensivmedizin, Notfallmedizin, Schmerztherapie
Foto: N. Parohl, 2021
Energie Weinde – grüne Energie …
Ar-Men
Belle-ile
Foto: bastianw.de, 2020
Floating Offshore Windprojekt in Frankreich
Inbetriebnahme 2029
Foto: Principle Power, 2019
2 L‘energie éolienne, 2022
Themen
• Physikalische Grundlagen
• Aufbau einer WEA (Windenergieanlage – Windrad)
• Entwicklung der Windenergie – Vergleich Offshore – Onshore
• Pro Kontra
• Umweltmedizin: Eiswurf/Eisschlag
Schattenwurf
Diskoeffekt
Infraschall
Lärm
3 L‘energie éolienne, 2022
Physikalische Grundlagen – Wie funktioniert Windenergie?
Strömungsenergie des Windes Umwandlung Elektrische Energie
Wirkungsgrad: Verhältnis des erzeugten Stromes zur Strömungs-
energie des Windes
Betzsches
Gesetz:
max. 59,3%
möglich
4 L‘energie éolienne, 2022
Physikalische Grundlagen – Wie funktioniert Windenergie?
• 3 Rotorblätter
• Funktionsweise: Auftriebsprinzip von
Flugzeugtragflächen
• Rotornabe verbindet die Blätter mit der
Gondel Rotorwelle leitet die Energie ans
Getriebe weiter oder auch direkt an den
Generator
• Sensoren überwachen den Windgenerator –
Ausrichtung zum Windstrom
5 L‘energie éolienne, 2022
Aufbau einer Windkraftanlage
• Gondel/Maschinenhaus: Umwandlung der Rotordrehung in elektrische
Energie
• Generator – auch getriebelos – Anschluss über Vollumrichter an das
Stromnetz
• Turm: Beton/Stahl/Gittertürme .. (200m, 250t)
• Fundament: Beton/Stahl, mehrere Meter tief
• Steuerungstechnik: automatischer Betrieb inkl. Fehlerdiagnose bei
Störungen in Echtzeit
• Mittelspannungstrafo: Produktion von 400-1000V Spannung –
Umwandlung in 10-30KV
Quelle: Windwärts
6 L‘energie éolienne, 2022
Arten von Windkraftanlagen
Horizontal Flügellos
Aufwindkraftwerk
Quelle: De Ingenieur Quelle:
12. Sept. 2016 atelierdna.com
Quelle: Netz Konstrukteur
Vertikal
Savonius Rotor
Quelle: BWE Darrieus Rotor Quelle: windside
7 L‘energie éolienne, 2022
Entwicklung der Windkraft bis 2020
Offshore Onshore
Rotordurchmesser 153m 122m
Nabenhöhe 105m 135m
Spez. Flächen- 372 W/m2 298 W/m2
Leistung
Nennleistung 5170kW / bis 3407 kW / 3 -
zu 11 MW 3,5 –(6) MW
Quelle: Deutsche WindGuard 2020
8 L‘energie éolienne, 2022
Vergleich Offshore - Onshore
Offshore/Küste Onshore
Kosten Teurer günstiger
Standort In der Regel weniger Gegendruck Sehr eingeschränkt – ortsspezifische
Gesetze
Umweltbelastung Einfluss auf marine Ökosysteme Risiko für Vögel und Fledermäuse
Kapazitätsfaktor 38% 24%
(lt. Wind-Europe 2019) Weniger Leistung durch Umgebung
Strömungsverhalten Strömungsverhalten
Borkum Riffgund 2 gleichmäßig, geeignet Onshore-Windpark Auzay turbulent, ungeeignet
9 L‘energie éolienne, 2022
Einfluss auf Ökosysteme
Offshore:
• Lärm in der Bauphase –
Alternative: schwimmende
Anlagen
• Fischereiverbot – keine
Schleppnetze mehr mehr
Hummer und Krebse
Quelle: naturwind
10 L‘energie éolienne, 2022Bruttostromerzeugung aus Windenergie 2009 - 2020
Quelle: Statistika 2021
A. Breitkopf
11 L‘energie éolienne, 2022Windenergieanlagen in Deutschland
Gesetz für den Ausbau von
erneuerbarer Energie (EEG)
Quelle: Fachagentur Windenergie an Land,
Stand Dezember 2021
12 L‘energie éolienne, 2022Pro 2012
• Keine elementaren Gefahren für den Menschen oder die Umwelt (Atomkraft,
Kohleverbrennung)
• stinkt nicht positive CO2 Bilanz
• unbegrenzte Ressource – gut für rohstoffarme Länder, unabhängig – kein
Ressourcenverbrauch, kein Abfall = regenerative Energie
• schafft Arbeitsplätze; Einkommen für Gemeinden – Strom wird durch neue
Technologien immer billiger
• stetige Weiterentwicklung der Anlagen
• Investitionen sind schnell wieder erwirtschaftet = positive Energiebilanz
• Geringer Flächenbedarf
13 L‘energie éolienne, 2022Kontra 2012
• Schwankungen
• Speicherung?!
• Natur: Änderung des Landschaftsbildes
Quelle: dpa-infocom GmbH, 2020 Quelle: Jens Büttner dpa
• Brände durch Blitzeinschlag
• Gefährdung von Tieren (Vogelschlagopfer, Meeresbewohner)
• Gesundheitsgefährdung durch:
Quelle: naturwind
Infraschall, Schatten- und Eiswurf, Lärm, Lichtreflexion
14 L‘energie éolienne, 2022Umweltmedizin – Eiswurf/-schlag I
Eisabwurf: Ablösung von Eisstücken von den Rotorblättern während des
Betriebes einer Windkraftanlage
Eisabfall: Ablösung von Eis von einer stillstehenden Anlage
Moderne Anlagen mit Schutzmaßnahmen:
• Systeme zur Eiserkennung
automatische Abschaltung
• Blattheizung
Quelle: Weather Tech
15 L‘energie éolienne, 2022Umweltmedizin – Eiswurf/-schlag II
Weltweit installierte Windkraftleistung
Unfallstatistik (CWIF)
Quelle: CWIF: Caithness
Windfarm Informations -Forum
(30.6.2021)
Gesamtzahl Personenschaden Rotorblatt Konstruktion Feuer Eiswurf
tödlich Verletzung
3033 156 338 468 227 414 46
16 L‘energie éolienne, 2022WECO-Projekt „Wind energy production in cold climates“
1,5 x Rotordurchmesser x Nabenhöhe = max. Eiswurfweite = Abstand
• Die Hälfte der Eisstücke liegt innerhalb des Rotorradius (20m) der Anlage – deutlich
unterhalb des WECO Wertes.
• Eindeutiger Zusammenhang zwischen Windrichtung und Fundort (empirische
Untersuchungen in der Schweiz)
Rechtliche Vorgaben in NRW
WECO Abstand muss eingehalten werden, sonst Extra Prüfung (auch bei geringerem
Abstand als die 1,5fache Höhe zu Schutzobjekten)
Standortspezifisches Risiko wird geprüft
17 L‘energie éolienne, 2022Umweltmedizin – Eiswurf/-schlag III
Quelle: Südwest Presse – Böttingen – 19.11.2011
Fazit
• Eiswurf/-schlag an älteren Anlagen kann durch
technische Lösungen gering gehalten werden
• In gemäßigten Breiten daher ein überschaubares Risiko
• Der technische Fortschritt minimiert es zusätzlich
18 L‘energie éolienne, 2022Schattenwurf I
Das Sonnenlicht erzeugt einen Schatten, durch die Bewegung der Rotorblätter
resultiert eine Periodik.
Schattenwurf ist abhängig von: • Wetterbedingungen
• Windrichtung
• Sonnenstand
• Betriebszeiten der Anlage, Größe der Rotorblätter
Richtwert für die Beschattungsdauer von Immissionsorten: [Hinweise zur Ermittlung und Beurteilung
der optischen Immissionen von
30 Minuten/Tag und 30 Stunden/Jahr Windkraftanlagen Aktualisierung 2019 –
WKA-Schattenwurfhinweise]
19 L‘energie éolienne, 2022Schattenwurf II
Berechnung der Beschattungsdauer: „worst case“ Betrachtung
Quelle: Bayrisches Landesamt für Umwelt
Höhe des Sonnenstandes: Morgens und Abends – lange Schatten, mit Abstand
zur Anlage wird der Schatten schwächer
vormittags: Schatten wird kürzer
nachmittags: Schatten wird länger
20 L‘energie éolienne, 2022Schattenwurf III
Kein Schatten
Diffuser Schatten
Schatten
Schatten morgens und
abends für ca. 1h
Quelle: Bayrisches Landesamt für Umwelt, 2016
21 L‘energie éolienne, 2022Schattenwurf Beispiel
Beschattungsprognose einer WEA im
Außengebiet eines Dorfgebietes
30
h
22 L‘energie éolienne, 2022Diskoeffekt
Entsteht durch Lichtreflexionen auf
den Rotorblättern in den
Regenbogenfarben.
Aufgrund der matten Beschichtung
Keine Relevanz
23 L‘energie éolienne, 2022Infraschall – Physikalische Grundlagen
Lärm: nicht physikalisch exakt messbar.
Schall: schwingende Luft – messbar ist der Schalldruck (Pascal P)
Schall(druck)pegel (dB): Ableitung aus dem Schalldruck2 , wird ins Verhältnis zur
Hörschwelle des Menschen bei 1000Hz gesetzt und logarithmiert.
30 dB sind 10x lauter als 20dB
in doppelter Entfernung von der Schallquelle: halb so laut
Die Wahrnehmbarkeit von Schall ist zusätzlich abhängig von der Schallintensität
(Schallschnelle x Schalldruck)
Je tiefer ein Ton ist, desto höher muss der Schalldruck sein
(um die gleiche Wahrnehmung zu erzielen)
24 L‘energie éolienne, 2022Infraschall I
Infraschall: Schall < 20 Hz
(unterhalb der menschlichen
Hörschwelle)
Die Lautstärke (der Schalldruck-
pegel) muss daher deutlich
höher liegen, damit das Hör-
Quelle: bosy-online.de
organ einen Sinneseindruck
erhält.
25 L‘energie éolienne, 2022Infraschallquellen
Natürliche Quellen Technische Quellen
• Erdbeben, Vulkanausbrüche • Industrieanlagen, große Gasturbinen
• Meeresbrandung • Kompressoren, Pumpen, Rüttler
• Lawinen • Windenergieanlagen (WEA)
• Starker Wind, Sturm, Gewitter • Heizungs- und Klimaanlagen
• Nordlichter • Kühlschränke, Waschmaschinen
• Meteoriten • Verkehrsmittel (LKW, Schiffe, Flugzeuge)
• Automotoren
• Starke Lautsprecher
• Raketenstarts
• Sprengungen, Explosionen
• Chemische und nukleare Explosionen
Gesundheitsstörungen durch Infraschall: keine Berufskrankheit
-keine validen Daten-
26 L‘energie éolienne, 2022Infraschall II
• In 700m Abstand ist bei Infraschall-
messungen bei ein- und ausge-
schalteter WEA kein oder nur ein
sehr schwacher Unterschied zu
detektieren.
• Verglichen mit anderem alltäglichen
Infraschall sind die Druckimpulse der
WEA vernachlässigbar schwach
27 L‘energie éolienne, 2022
Quelle: www.naturwind.deInfraschall – Fake News 28 L‘energie éolienne, 2022
Infraschall – Fake News Annahme: Infraschall breitet sich aufgrund seiner großen Wellenlänge ungehindert aus 29 L‘energie éolienne, 2022
• WEA erzeugen kleine Druckimpulse (0,2Pa) beim Flügel-
durchgang. Diese können im Nahbereich (200-400m)
beobachtet werden, wenn der Umgebungsinfraschall (v.a.
Windrauschen) vergleichsweise schwach ist.
• Innerhalb einer geschlossenen Gebäudehülle sind die Druckimpulse nicht zu detektieren, auch
nicht in größeren Entfernungen (800m).
• Nach Korrektur der viel zu hohen Schalldruckpegel durch die BGR scheint eine Belästigung
oder gar Schädigung von Menschen durch schwachen Infraschall von WEA ausgeschlossen.
30 L‘energie éolienne, 2022Studie 2005 BGR (Bundeanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe)
Ziel: Mögliche Beeinträchtigung einer Messstelle des BGR zur Überwachung
von weltweiten Atomwaffentests durch Windräder zu vermeiden.
Auswertung:
• Registrierung von Infraschallsignalen von WEA an hochempfindlichen Mikro-
barometern ist noch in mehreren 10ér Kilometer Entfernung wissenschaftlich belegt.
• Als Maß für die Stärke des Infraschalls von WEA wurde der Schalldruckpegel gezeigt.
Aber: systematischer Fehler 36dB zu hoch!
31 L‘energie éolienne, 2022Nevertheless, the findings in our study are inappropriate for drawing any conclusions on the effect of infrasound from wind turbines on human beings. 32 L‘energie éolienne, 2022
Lärm
WEA unterliegen dem
BImSchG:
Immisssionsgrenzwerte
müssen eingehalten
werden:
55dB (A) tags und
20dB(A) nachts
Quelle: faz.net
33 L‘energie éolienne, 2022Regenerative Energie
Uran wird abgebaut und muss
zusätzlich endgelagert werden.
Sonne, Wind und Wasser
werden nicht verbraucht =
Quelle: faz.net
regenerativ
34 L‘energie éolienne, 2022Windenergie Zukunft ?!!!
„Die Energiewende und der durch sie
erforderliche Ausbau der erneuerbaren
Energien wird nur gelingen, wenn die
Bevölkerung die entsprechenden
Maßnahmen mitträgt. Ein Ausbau gegen
den Willen der Bevölkerung ist nicht
sachgerecht.“
Ein Kraftwerk ist gut, solange es nicht in meinem Hinterhof steht
Wir wollen immer mehr grüne Energie, jedoch möchten die wenigsten
Windräder direkt in ihrem näheren Umfeld.
35 L‘energie éolienne, 202236 L‘energie éolienne, 2022
Quelle: Bayern SPD Landtagsfraktion, Abdruck kostenfreiTschernobyl - Fukushima
0,97 µSv/h nach 35 Jahren
(Österreich: 0,23 µSv/h)
Prypjat, Tschernobyl (1986) Futuba, Fukushima (2011)
37 L‘energie éolienne, 2022Bucht vor Erquy
Der Strom kommt aus der
Steckdose … Präsident Macron:
„ Atomkraft produziert keine Abgase und ist
sicher“
Reportage 21.05.2021 Fischer in der Bretagne gegen Windkraft; ZDF
38 L‘energie éolienne, 2022Zukunft – Regenerative Energien?!!! 39 L‘energie éolienne, 2022
Windräder sollen nach den Plänen
der Bundesregierung bis 2030
viermal soviel Energie liefern wie
derzeit.
Foto: Patrick Pleul/dpa
Quelle: Süddeutsche Zeitung 28. Februar 2022
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