Lösungen für ein verwinkeltes Problem

Bei Windkraftprojekten stellt sich häufig die Deutsche Flugsicherung quer. Sie fürchtet, dass die Mühlen ihre Navigationsgeräte stören. Politische Initiativen und neuartige Messtechnik sollen den Konflikt nun entschärfen.


Luftaufnahme von Windrädern in einer Ackerlandschaft
Landschaft mit Windkraftwerken. (Foto: A. Goldfrapp/Pixabay)

Es ist ein seit Jahren andauernder und festgefahrener Konflikt: zwischen den Interessen der Windenergie und jenen der Flugsicherung, die mancherorts miteinander konkurrieren. Doch es gibt Anzeichen dafür, dass eine Entspannung bevorsteht.

Politisch und gesellschaftlich ist beides gewollt, neue Windparks und ein sicherer Flugverkehr. Doch derzeit stockt der Ausbau der Windenergie.

Ausschreibungen bleiben unterzeichnet, da nicht genügend Projekte eine Genehmigung erhalten. Die wird aus verschiedenen Gründen verweigert, häufig sind es aber Einwände der Deutschen Flugsicherung (DFS), die im Auftrag des Bundesverkehrsministeriums den Flugverkehr kontrolliert.

Eine im letzten Sommer durchgeführte Umfrage der Fachagentur Windenergie an Land (FA Wind) und des Bundesverbands Windenergie ergab, dass mittlerweile Windräder mit einer Gesamtnennleistung von rund 4.800 Megawatt nicht genehmigt werden können, weil ihnen der Einfluss auf Flugnavigationsanlagen der DFS, sogenannte Drehfunkfeuer, entgegengehalten wird.

Drehfunkfeuer sind flache Bodenstationen mit Antennen, die permanent UKW-Funksignale senden. Mit ihrer Hilfe bestimmen Piloten über ein Empfangsgerät die Richtung zur Sendeanlage.

Die Sendertechnologie wird unterteilt in "Very High Frequency Omnidirectional Radio Range" (VOR) und den technisch neueren Doppler-VOR (DVOR).

Beim Flugzeug kommt ein Signal an, das den Winkel zwischen "Nord" und der Richtung meldet, in der sich das Drehfunkfeuer befindet. Die Winkelbestimmung funktioniert für beide Funkfeuertypen mit dem gleichen Empfangsgerät, das DVOR ist jedoch genauer und weniger anfällig für Fehler.

Windräder als Störsender

Windenergieanlagen, wie auch jegliche nahe Gebäude oder Erhebungen, können die störungsfreie Übertragung der Radiowellen und damit die Genauigkeit der Positionsbestimmung beeinflussen.

An ihren Oberflächen können die Funkwellen reflektiert werden und zu falschen Signalen beim Empfänger führen, sogenannten Winkelfehlern. Werden die Signale über ein erlaubtes Maß hinaus abgelenkt und verfälscht, gelten sie als ungenau und damit nicht mehr nutzbar.

Daher müssen laut Luftverkehrsgesetz von der Deutschen Flugsicherung festgesetzte Mindestabstände zu den Funkfeuern eingehalten werden. Die DFS orientiert sich dabei an den Empfehlungen der Internationalen Zivilluftfahrtorganisation ICAO.

Diese verbietet Windräder generell im Umkreis von drei Kilometern um ein Drehfunkfeuer und empfiehlt einen Bereich, in dem für jedes Bauwerk der potenziell störende Einfluss geprüft werden muss. Dieser Schutzbereich betrug für sämtliche Drehfunkfeuer 15 Kilometer, wurde aber 2015 von der ICAO für die moderneren DVOR auf zehn Kilometer reduziert.

Genau hier liegt einer der Knackpunkte des Konflikts. Aufgrund örtlicher Gegebenheiten, wie bestehender Infrastruktur oder besonderem Terrain, kann von dieser Empfehlung abgewichen werden.

Die Deutsche Flugsicherung legt auch bei DVOR einen Schutzbereich von 15 Kilometern fest. Hier werden Bauanträge für jedes einzelne Windrad vom Bundesaufsichtsamt für Flugsicherung (BAF) auf Grundlage einer gutachterlichen Stellungnahme der DFS geprüft.

Das geht erst in einem schon weit fortgeschrittenen Planungsstadium, also nachdem für Windprojektierer bereits viel Aufwand und Kosten angefallen sind. Aus Sicherheitssicht sei dieser weite Prüfbereich aber unnötig, ist sich die Windbranche einig.

Das würden auch die Bestimmungen fast aller anderen europäischen Länder zeigen, in denen geringere Schutzbereiche gelten würden. In Belgien oder Spanien rückten die Windräder bis auf sieben beziehungsweise sogar drei Kilometer an die Funkfeuer heran.

Region Hannover besonders betroffen

Fast die Hälfte der mehr als 1.100 bundesweit gesperrten Projekte sollen laut FA Wind in Nordrhein-Westfalen (27 Prozent) und Niedersachsen (21 Prozent) geplant sein. Die Region Hannover sei mit Abstand am stärksten betroffen.

Hier befinden sich gleich zwei Drehfunkfeuer, die den Bau von jeweils rund 100 Windenergieanlagen verhindern: das VOR Nienburg und das DVOR Leine bei Sarstedt.

Das Bild zeigt ein Kohlekraftwerk. Im Vordergrund stehen einige Windräder.
Windräder am Kohlekraftwerk Mehrum östlich von Hannover. (Foto: Crux/​Wikimedia Commons)

In einem offenen Brief an Politik und Verwaltung haben betroffene Unternehmen aus den Regionen Hannover, Hildesheim und Braunschweig Ende August die Flugsicherung aufgefordert, die in ihren Augen unnötige "Blockade der Windenergie" zu beenden.

Darin heißt es, dass die "international einmalige Ablehnungspraxis" der Deutschen Flugsicherung zur "generellen Verhinderung von Windenergieprojekten im 15-Kilometer-Umkreis von Drehfunkfeuern" führe.

Darüber hinaus wird der DFS vorgeworfen, dass sie die Störung der Funksignale durch Windräder falsch beurteile. Die verwendete Berechnungsmethode überschätze tendenziell deren Einfluss auf den Winkelfehler der Drehfunkfeuer, dabei gebe es eine von den meisten Staaten genutzte Methode der Universität Ohio, die zu realistischeren Ergebnissen komme.

"Nur die Deutsche Flugsicherung nimmt ein Berechnungsmodell, das von Experten massiv kritisiert wird, da es die Störung durch Windräder nicht realistisch abbildet. Alle Länder außer Deutschland verwenden diese Ohio-Methode und kommen dadurch zu dem Ergebnis, dass die Störungen wesentlich kleiner sind", sagt Lothar Schulze von Windwärts, einem Projektierungsunternehmen, das stark durch das DVOR Leine eingeschränkt ist.

Flugsicherung weist Vorwürfe zurück

Die Deutsche Flugsicherung weist den Vorwurf, Windenergieanlagen zu verhindern, regelmäßig zurück. "Wir können für die Windenergie-Branche keine Zugeständnisse zulasten der Sicherheit machen", sagte DFS-Chef Klaus-Dieter Scheurle als Antwort auf den offenen Brief der niedersächsischen Windprojektierer.

Häufig könne ein Bau im Prüfbereich nicht genehmigt werden, wenn zu bereits vorhandenen Windrädern weitere hinzukommen sollen. Die bestehenden Anlagen würden bereits für Störungen sorgen, die aber noch zu akzeptieren seien – doch irgendwann sei es zu viel.

Deutschlandweit gebe es bereits mehr als 2.000 Windräder in Schutzbereichen, im Bereich des DVOR Leine seien es über 150. Viele der deutschlandweit 59 UKW-Funkfeuer seien am Rande der Belastbarkeit.

Ein weiterer häufig geäußerter Vorwurf lautet, die Drehfunkfeuer-Technik sei veraltet. Bereits jetzt werde vornehmlich satellitengestützt navigiert. Laut DFS werden die bodengestützten Funknavigationsanlagen aber noch auf unbestimmte Zeit benötigt, da es ein Backup brauche, sollte das Satellitensystem einmal ausfallen.

Zudem gebe es ältere Flugzeuge, die noch keine Satellitennavigation nutzen würden. Diese sei bislang auch nicht vorgeschrieben – im Gegensatz zu den Bordempfängern für die Drehfunkfeuer.

Letztendlich ist es eine Frage der Gesetzgebung, wobei eine bundesweite Lösung sinnvoll erscheint. Bereits Anfang des Jahres 2019 gab es im Verkehrsministerium Gespräche mit Projektierern aus dem Raum Hannover.

Niedersachsens Umweltminister Olaf Lies (SPD) hat in einem offenen Brief an Bundesverkehrsminister Andreas Scheuer (CSU) die Haltung der DFS bei den Sicherheitsabständen kritisiert, vor der zunehmenden Verknappung von Windenergieflächen gewarnt und eine Prüfung aller technischen Möglichkeiten gefordert.

Bei der Umweltministerkonferenz Anfang Mai in Hamburg wurde beschlossen, auf die Bundesregierung einzuwirken, die aktuellen Regelungen und Verfahren zu überprüfen – beispielsweise, ob die DFS künftig bereits bei der Regionalplanung Auskünfte über die Eignung der Flächen erteilen muss.

Der im Oktober veröffentlichte Arbeitsplan von Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU) mit Vorhaben zur Stärkung des Windenergie-Ausbaus enthält auch den Punkt, den Anlagenschutzbereich zu verkleinern – umzusetzen in den Jahren 2019 und 2020.

Präzisere Messtechnik

Aber nicht nur politische Lösungen könnten die verfahrene Situation auflösen, sondern auch wissenschaftliche.

Diverse Gutachten für die Windbranche und die Bundesländer kamen bereits zu dem Schluss, dass die Berechnungsmethode der Deutschen Flugsicherung nicht korrekt sei – "aber bislang hat auch keiner gesagt, wie es besser geht", sagt Thorsten Schrader von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB), der obersten Metrologie-Behörde.

Aufgeständerte Konstruktion aus Metallstreben in Form einer großen waagerechten Scheibe vom Durchmesser eines Hauses, oben ein Kranz dachsirenen- oder gartenlampenähnlicher Sender, auf einer leichten Anhöhe im freien Feld.
DVOR-Drehfunkfeuer zwischen Paderborn und Kassel. (Foto: Tsungam/​Wikimedia Commons)

Schrader und sein Team haben in den letzten Jahren sehr genau die potenzielle Wirkung von Windrädern auf die Signale der DVOR-Systeme untersucht.

Mithilfe neuartiger Hochfrequenz-Messtechnik auf einem Oktokopter, einer Drohne mit acht Rotoren, konnten sie in verschiedenen Abständen und Höhen sowie zu unterschiedlichen Zeitpunkten vollständig ausmessen, wie sich die elektromagnetischen Wellen der Funksignale ausbreiten, wie sie an Windkraftanlagen gestreut oder zum Teil in eine andere Richtung reflektiert werden und wie sich das auf den Winkelfehler des DVOR auswirkt.

Parallel dazu wurden an der Universität Hannover Simulationsverfahren entwickelt, die auch am Großrechner den durch Windräder verursachten Winkelfehler aufwändig ermitteln können. Die Ergebnisse dieser sogenannten Vollwellensimulation lassen sich mit den detaillierten Messdaten aus den Oktokopter-Flügen abgleichen.

Darauf basierend haben die PTB-Forscher die Berechnungsformel der Deutschen Flugsicherung mathematisch angepasst – und darüber hinaus ein verbessertes Prognosetool entwickelt. Es addiert nicht mehr die Einzelfehler, sondern überlagert die elektromagnetischen Felder und bestimmt daraus den resultierenden Winkelfehler.

"Die Physik entscheidet"

Wie sehr ein einzelnes Windrad stört, ist der eine Aspekt. Insgesamt dürfe der Winkelfehler im Luftraum drei Grad nicht übersteigen, sagt PTB-Forscher Schrader. Laut ICAO-Empfehlungen müsse aber bereits eine Fehlerspanne von zwei Grad für die Funkfeuer selbst angenommen werden.

Es sei bisher auch nicht bekannt, was mit dem Signal passiere, wenn etwa Schnee oder Eis auf den Antennen liegt. Mit ebenfalls an der PTB neu entwickelter Messtechnik könnten die Drehfunkfeuer beständig überwacht werden, wodurch die mögliche Fehlerspanne deutlich sinken würde und bis zur Drei-Grad-Obergrenze für den Gesamtwinkelfehler mehr Spielraum für den Bau von Windrädern bliebe.

Die Deutsche Flugsicherung hat die Entstehung der neuen Prognosetools eng begleitet und muss laut Schrader nicht mehr von deren Güte überzeugt werden. Der nächste Schritt wäre dann die Überführung der neuen Erkenntnisse in die Anwendung.

"Der Staat hat ein Interesse, sowohl die Flugsicherung zu gewährleisten als auch die Windenergieausbauziele zu erreichen und beides muss gleichberechtigt nebeneinander stehen – und nur die Physik entscheidet", sagt Schrader.

Das Bundesverwaltungsgericht in Leipzig hat zwar 2016 in letzter Instanz die bisherige Praxis und mathematische Methode der Deutschen Flugsicherung bestätigt, aber nur solange keine neuen wissenschaftlichen Erkenntnisse vorliegen.

Die gibt es nun aber. Zusammen mit einem Austausch der störanfälligen konventionellen Funkfeuer durch die moderneren DVOR-Anlagen könnte eine Entschärfung des Konflikts in greifbarer Nähe liegen.

Unterstützen Sie unabhängigen Journalismus!

klimareporter° wird herausgegeben vom gemeinnützigen Klimawissen e.V. – Ihre Spende macht unabhängigen Journalismus zu Energiewende und Klimawandel möglich.

Spenden Sie hier