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Messungen als Genehmigungs-Grundlage

Windradeinfluss auf Navigationsgeräte bestimmen

Wer Windenergieanlagen errichten will, muss zahlreiche Genehmigungsschritte durchlaufen. Unter anderem muss geprüft werden, ob die Anlagen einen störenden Einfluss auf am Boden befindliche Navigationseinrichtungen der Luftfahrt haben. Begleitet durch die Deutsche Flugsicherung GmbH und das Bundesaufsichtsamt für Flugsicherung haben Wissenschaftler der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) mit ihren Partnern im Projekt WERAN plus das bisherige Bewertungsverfahren umfassend geprüft und überarbeitet, mit dem Ziel, klare wissenschaftlich und juristisch belastbare Prognosen für die Störwirkung geplanter Windenergieanlagen zu erhalten.

Rund 60 Navigationsanlagen (sogenannte Drehfunkfeuer) betreibt die Deutsche Flugsicherung am Boden. Vergleichbar mit Leuchttürmen weisen sie Flugzeugen den Kurs und sorgen so für Sicherheit im Luftraum. Windenergieanlagen können das von Navigationsanlagen ausgehende UKW-Funksignal streuen und reflektieren und somit einen Winkelfehler erzeugen. Durch ihn kommt das Signal der Navigationsanlage leicht verfälscht im Flugzeug an.

Einer Umfrage der Fachagentur Windenergie Hemmnisse beim Ausbau der Windenergie in Deutschland (2019), Fachagentur Windenergie an Land zufolge konnten im 2. Quartal 2019 mehr als 1000 Windenergieanlagen mit einer Gesamtleistung von 4800 Megawatt nicht realisiert werden, weil sie zu nah an einer Navigationsanlage stehen und ihnen daher ein möglicher Einfluss auf das Drehfunkfeuer entgegengehalten wird.

Um die Störwirkung realistisch einzuschätzen, haben PTB-Forscher mit ihren Projektpartnern sowohl die wissenschaftlichen Grundlagen des bisherigen Bewertungsverfahrens überprüft als auch eine neue Prognosemethode entwickelt. Im Fokus standen dabei sogenannte DVOR-Navigationsanlagen (Doppler Very High Frequency Omnidirectional Radio Range), von denen es knapp 40 in Deutschland gibt. Um das gesamte elektromagnetische Feld rund um Navigations- und Windanlagen zu prüfen, haben die Wissenschaftler Drohnen mit Präzisionsnavigation entwickelt, deren acht Rotoren einen stationären Schwebeflug ermöglichen, um Vor-Ort-Messungen in bis zu mehreren hundert Metern Höhe durchzuführen. Mit speziell dafür entwickelter Hochfrequenzmesstechnik und integrierten Antennen konnte so erfasst werden, wie sich die DVOR-Funksignale ausbreiten, wie sie an den Windrädern reflektiert und gestreut werden und wie sich die reflektierten Signale mit den direkten Signalen der DVOR überlagern.

Vorannahmen und reale Messdaten von einzelnen Windenergieanlagen wurden dann mit einer umfassenden Vollwellensimulation am Großrechner der Universität Hannover verglichen. Hier konnte der durch Windenergieanlagen verursachte Winkelfehler auch für große Szenarien mit zahlreichen Windenergieanlagen simuliert werden. Die gute Übereinstimmung von Vor-Ort-Messungen in Windparks, den Vollwellensimulationen sowie den Ergebnissen der verbesserten Prognosetools stellt einen neuen Stand der Technik dar, der so bisher nicht verfügbar war.

Am Ende steht nun eine einfach zu handhabende Methode zur Prognose des Winkelfehlers zur Verfügung, die nicht mehr wie bisher die Einzelfehler summiert, sondern die einzelnen Wellen überlagert und daraus den resultierenden Winkelfehler bestimmt. Der letzte noch ausstehende Schritt ist die Überführung des neuen Stands der Technik in die Praxis.

Mehr Informationen zum PTB:

Kontakt  Herstellerinfo 
Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTB
Bundesallee 100
38116 Braunschweig
Tel.: (0531) 592-0
E-Mail: info@ptb.de
www.ptb.de

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