Entfernungen von Windkraftanlagen

InfIn der Öffentlichkeit bekommen wir ständig den Eindruck vermittelt, die Bevölkerung wäre geschlossen gegen Windenergie, zumindest möchten bestimmte Gruppen uns das gern weismachen. Dem ist nicht so (Hinweis am Ende des Artikels, ee mag-Redaktion).

Gastartikel von Thomas Rinneberg

Abstände zu Windkraftanlagen

Aktuell wird viel über Abstandsregeln zu Windkraftanlagen diskutiert. Immer wieder genannt werden 1000 Meter Radius zu Wohnbebauung. Ich möchte im Folgenden zusammenfassen, welche Effekte Windkraftanlagen in welchem Abstand haben.

Man kann hier fünf Kategorien von Effekten unterscheiden:

• Hörbarkeit
• Infraschall
• Schattenwurf
• Sichtbarkeit
• Windschatten

Hörbarkeit

Hörbarer Schall entsteht bei Windkraftanlagen durch zwei Quellen:

• Dem Getriebe in der Gondel und den sich im Wind drehenden Rotorblättern. Vorherrschend ist mittlerweile der Effekt der Rotoren, da die Weiterentwicklung der Anlagen die Geräuschentwicklung der mechanischen Teile stark reduziert hat. Um die Schallausbreitung berechnen zu können, wird die auf die Rotorfläche verteilte Schallimmission auf einen Punkt konzentriert angenommen und beträgt dann ca. 105 db_A. [1] Dies entspricht ungefähr dem Lärm in einer U-Bahn oder einem in 25 m Entfernung vorbeifahrenden Zug [2]. Die Einheit dB_A oder dB(A) bedeutet „Dezibel nach Bewertungsfilter A“ – sie misst den Schalldruck, angepasst an die Wahrnehmungsfähigkeit des menschlichen Ohrs, welches unterschiedliche Tonhöhen bei gleichem physikalischem Schalldruck unterschiedlich laut empfindet [3].
• Die Lautstärke geht mit der Entfernung von der Anlage zurück. Der ungedämpfte Schalldruck nimmt pro Abstandsverdopplung um 6dB ab [1], jedoch kommt in der Realität die atmosphärische Absorption hinzu, außerdem hängt die Schallausbreitung stark von der Windrichtung ab. Die Absorption ist sehr verschieden abhängig von der Frequenz: Hohe Frequenzen werden sehr viel stärker gedämpft als tiefe [2]. In Summe ergibt sich ein Schalldruck von nur noch 50 dB_A in 170 m Entfernung von der Anlage, was dem Geräusch von Regen entspricht [3].
  In einem Abstand von ca. 410 m ist die Lautstärke auf 45 dB_A gesunken, was einer ruhigen Straße entspricht, und den gesetzlichen Grenzwert von gemischten Wohn-/Gewerbegebieten bei Nacht darstellt. Bei 600 m Entfernung ist die Anlage mit 40 dB_A so laut wie eine ruhige Wohnung (außerhalb derselben, wohlgemerkt) und bei 900 m hat sie die Lautstärke von 35 dB_A erreicht, bei der eine Beeinträchtigung des Schlafes beginnt. Das bedeutet ab einer Entfernung von 900 m kann man in einem Zelt schlafen. [4], [5], [6]

Infraschall

Infraschall ist sehr niederfrequenter Schall. Dieser entsteht bei Windkraftanlagen zum einen ebenfalls durch die Rotorblätter, zum anderen durch die Verwirbelungen, die beim Vorbeistreichen der Rotoren am Mast der Anlage entstehen. Die Geräusche der Rotorblätter werden inzwischen durch andere Steuerungen der Rotorblätter minimiert (sogenannte Pitch-Regelung), so dass i.W. nur die Verwirbelungsgeräusche beim Durchgang durch den Mast übrigbleiben. [10], [11]

Wie bereits gesagt, nimmt die atmosphärische Dämpfung durch die sehr langen Wellenlängen tiefer Frequenzen ab, somit sollte Infraschall theoretisch in größerer Entfernung als hörbarer Schall wahrnehmbar sein.
Tatsächlich wird aber auch Infraschall vor Allem durch das Ohr wahrgenommen (als Druckänderung).

Dies wird deutlich beim Tauchen oder Fliegen:
Das Druckgefühl empfinden wir zuerst an den Ohren, da diese ein luftgefülltes Organ abschließen (das Innenohr) und selbst mit der Atmosphäre in Verbindung stehen 12]. Dies ist wichtig, weil die Empfindlichkeit des Ohres bei niedrigen Frequenzen stark abnimmt 13]. Zusammen führt dies dazu dass, schon ab ca. 150 m-250 m Abstand zu einer Windkraftanlage, der tiefe Schall nicht mehr hörbar, und ab 300 m auch nicht mehr als Druckänderung wahrnehmbar ist.
Ab 700 m ist er sogar überhaupt nicht mehr messbar, weil er vollständig mit den normalen Infraschallquellen (dem Wind) zusammenfällt. [14]

1. Schattenwurf

Der Schattenwurf einer Windkraftanlage wird dann zum Problem, wenn der Schatten der Flügel regelmäßig eine Stelle überstreicht, an der sich Menschen aufhalten. Daher darf er nicht mehr als 30 Minuten pro Tag und 30 Stunden pro Jahr auf ein Wohngebäude fallen. [15]

Die Länge des Schattens hängt stark von der Richtung in Bezug auf die Anlage ab. Richtung Süden fällt der Schatten nie, und Richtung Norden ist er nur mittags im Winter vorhanden, und beträgt dann weniger als die Höhe der Anlage. Den längsten Schatten gibt es in Ost-West-Richtung, dort kann der Schatten mehr als einen Kilometer lang werden. [16]

2. Sichtbarkeit

Die Sichtbarkeit einer Windkraftanlage hängt natürlich stark von der Topologie ab. Geht man von einer flachen Landschaft aus, so beginnt erst ab einer Entfernung von 42 km der Rotor einer 230 m hohen Anlage hinter dem Horizont zu verschwinden [17]. Auf diese Entfernung ist der Rotor allerdings auch gerade drei bis sechsmal so groß wie das visuelle Auflösungsvermögen des Auges (3 – 6 „Pixel“) [18], [19], und auch nur bei sehr klarem Wetter zu erkennen [20]. Umgekehrt ist auf eine Entfernung von 1 km der Rotor einer Windkraftanlage genauso groß wie eine 10 cm breite Flasche, die man auf Armeslänge (d.h. 70 cm) vor sich hält.

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3. Windschatten

Wenn mehrere Windkraftanlagen errichtet werden sollen, müssen sie einen gewissen Abstand voneinander haben, damit die durch die Flügel entstehenden Verwirbelungen (und die dadurch dem Wind entnommene Energie) bei der nächsten Anlage keine nennenswerten Ertragseinbußen verursachen. Man geht davon aus, dass quer zur Hauptwindrichtung ca. der dreifache Rotordurchmesser eingehalten werden muss, in der Hauptwindrichtung der fünf- bis neunfache Rotordurchmesser. Bei einer Flügelspannweite von 70 Metern wären dies quer zur Windrichtung 420 Meter, in Windrichtung 700 – 1260 Meter. [21], [22]

Zusammenfassung zur Entfernung & Infraschall:

Die oben aufgezählten Entfernungen geben zusammen folgendes maßstabsgetreues Bild:

Lautstärke im Vergleich

Ich möchte zum Abschluss nochmal genauer auf die genannten Lautstärken eingehen und mit der Lautstärke von Straßen vergleichen. Diese ist abhängig von der Anzahl Fahrzeuge und ihrer Geschwindigkeit. Das reine Motorgeräusch beträgt beim Anfahren ca. 68 db_A, bei 70-90 km/h ca. 78 db_A. Ab 70 km/h übertrifft aber das Rollgeräusch der Reifen jenes des Motors, und steigt auf über 80 db_A.

LKW sind hierbei sehr viel lauter als PKW.

Je mehr Fahrzeuge unterwegs sind, desto weniger nimmt der Lärm mit der Entfernung ab. Aus punktförmigen Schallquellen wird eine linienförmige. Bei einer Entfernung von 500 m ist eine typische Hauptstraße innerorts (10 % LKW, 20.000 Fahrzeuge pro Tag) noch ca. 45 db_A laut [23], d.h. genauso laut wie eine ruhige Wohnstraße mit wenig Verkehr.

Eine Windkraftanlage erreicht diese Lautstärke bei einer Entfernung von ca. 410 Metern.

Dies ist also (in dieser Entfernung) ungefähr genauso laut. Allerdings dürfen Wohnhäuser direkt an einer Hauptstraße stehen, nicht erst in einem Mindestabstand von 500 Metern!

Dadurch wird sofort deutlich, dass Stadtbewohner mit deutlich größerer „Schallimmision“ klarkommen müssen als Menschen in der Nähe von Windkraftanlagen.

Noch dramatischer wird der Unterschied der Schallbelastung beim Vergleich mit Autobahnen (25 % LKW, Richtgeschwindigkeit 130 km/h, ca. 50.000 Fahrzeuge pro Tag). Diese hat in einem Abstand von 500 Metern eine Lautstärke von ca. 57 db_A, das ist so laut wie ein normales Gespräch. Eine Windkraftanlage ist selbst in einer Entfernung von nur 170 Metern schon 7 db_A leiser, in einer Entfernung von 500 Metern ist sie nur noch so laut wie eine ruhige Wohnung.

In der folgenden Grafik habe ich aufgetragen, wie weit man sich von der jeweiligen Schallquelle entfernen muss, damit sie genauso laut ist wie Regen / eine ruhige Wohnstraße / eine ruhige Wohnung / Flüstern. Fast immer sind Windkraftanlagen leiser als die genannten Verkehrswege.