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Auswirkungen von Windenergieanlagen an Land auf den Flugbetrieb und Problemlösungen

Erstellt am: 04.03.2013 | Stand des Wissens: 24.06.2022
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechpartner
Technische Universität Hamburg, Institut für Maritime Logistik, Prof. Dr.-Ing. C. Jahn

Durch den Betrieb von Windenergieanlagen in der Nähe von Radaranlagen kann es zu Flugzielverlusten des Radardatenprozessors kommen. Aufgrund der sich drehenden Rotorblätter der Windenergieanlagen können diese nicht als festes Hindernis, wie beispielsweise ein Haus erkannt werden [Fric12]. Insbesondere treten Konflikte bei veralteter Analog-Radar-Technik auf. Die Unterscheidung zwischen Windenenergieanlagen und Flugzielen ist bei diesen analogen Radaranlagen nicht immer eindeutig [FrHo11].

Bei dem Überflug von Luftfahrzeugen über einen Windpark oder über eine hohe Anzahl nah beieinander stehender Windenergieanlagen zeigen sich Störungen in der Primärzieldarstellung. Dies beeinflusst die Überwachung von Luftfahrzeugen im direkten Umgebungsgebiet von Windenergieanlagen negativ für alle Flughöhen. Folglich ist eine falsche Flugspurgenerierung bei bestimmten Radarsystemen möglich (siehe Abbildung 1) [FrHo11].
Stoerhauefigkeit.pngAbb. 1: Zusammenhang zwischen Störhäufigkeit einer Windenergieanlage und der Luftfahrzeug-Erfassungswahrscheinlichkeit (Eigene Darstellung nach [FrHo11])
Ein weiteres Problem, welches durch die Reflexionsintensität der Windenergieanlage entsteht, ist die sogenannte Störzellenproblematik, welche im gleichnamigen Synthesebericht näher betrachtet ist. Es gibt mehrere Ansätze für die Problemlösung der Festzielunterdrückung:
  • restriktive Baubeschränkungen,
  • diverse technische Lösungen.

Eine technische Lösung verspricht die Verringerung der effektiven Reflexionsfläche der Rotoren. Da diese Technologie derzeit mit einem hohen finanziellen Aufwand verbunden und nur auf bestimmte Frequenzbereiche angepasst ist, wird sie als wenig wirksam eingestuft. Weiterhin gibt es aufbauend auf dem Ansatz der geringeren Reflexion, einen Winkelreflektor, welcher in Richtung des suchenden Radars ein konstantes Echosignal sendet. Dieses kann durch das Radar je nach Situation angezeigt oder unterdrückt werden.

Eine weitere technische Lösung ist die Installation eines Transponders in jeder Windenergieanlage. Dieser Transponder übermittelt dem Sekundärradar die Identifikation der Windenergieanlage, die Windrichtung und die Rotorgeschwindigkeit. Auch hier besteht die Möglichkeit, auf dem Radarbildschirm die Windenergieanlage anzuzeigen oder auszublenden. Die technische Umsetzung dieser Lösung ist mit einem geringen Aufwand verbunden. Allerdings ist der administrative Aufwand umso größer, denn diese Ansatz erfordert eine Standardisierung und Zertifizierung durch die Internationale Zivilluftfahrtorganisation ICAO [Wolff12].
Die Bundeswehr nutzt seit 2015 auf mittlerweile zehn militärische Flugplätzen das System "Flight Manager", mit dem sich Windenergieanlagen bedarfsorientiert abschalten lassen. Durch das Anhalten fallen die Windkraftanlagen unter die Schwelle der Moving Target Indication und werden vom Radar herausgefiltert. Nach Angaben des Entwicklers, der Windenergie- und Flugsicherheit GmbH, konnten durch die Erschließung von WEA-Standorten im Umfeld militärischer Flugplätze bislang 163 zusätzliche Anlagen mit über 400 Mega-Watt Gesamtleistung realisiert werden. Dies entspricht etwa fünf Prozent des bundesweiten Zubauvolumens [WJ21].
Ansprechpartner
Technische Universität Hamburg, Institut für Maritime Logistik, Prof. Dr.-Ing. C. Jahn
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Radarverträglichkeit von Windenergieanlagen (Stand des Wissens: 24.06.2022)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?475767
Literatur
[FrHo11] European Aeronautic Defence and Space Company EADS N.V., Dr.-Ing. A. Frye, Dipl.-Ing. A. Horstschäfer Signaturtechnisches Gutachten zum Repowering von Windenergieanlagen in Padingbüttel im Einflussbereich der militärischen Radaranlage Nordholz , Rennert Energieprojekt GmbH Am Kulturzentrum 1 38536 Meinersen, 2011/12/07
[Fric12] Prof. Dr.-Ing. Hartmut Fricke Windkraft und Luftverkehr im Spannungsfeld der Flugsicherheitsagentur EASA und der Energiewende, Gesellschaft für Luftverkehrsforschung (GfL) mbH Hermann-Prell-Straße 8 01324 Dresden, 2012/08/10
[WJ21] Windkraft-Journal (Hrsg.) Bundeswehr ist in der Lage Windenergieanlagen im Umfeld ihrer Flugplätze per Knopfdruck abzuschalten, 2017/09/17
[Wolff12] Christian Wolff (Hrsg.) radartutorial.eu, 2012/04/08
Glossar
kW
= Kilowatt. Die SI-Einheit der Leistung. Als Einheitenzeichen wird der Großbuchstabe W verwendet. Die Einheit ist benannt nach James Watt.
ICAO
Die International Civil Aviation Organization (ICAO) ist die Internationale Zivilluftfahrtorganisation zur Vereinheitlichung und Regelung der Zivilluftfahrt durch Veröffentlichungen von Richtlinien und Empfehlungen.
Radar Radio Detecting and Ranging Dieses elektromagnetische Ortungsverfahren beruht auf dem Prinzip des Echos. Man unterscheidet zwischen Primär- und Sekundärradar.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?406487

Gedruckt am Samstag, 20. August 2022 07:55:55