Schattenwurf

Beispiel

© 2012 ENERCON GmbH: astronomisch maximal möglich
© 2012 ENERCON GmbH: astronomisch maximal möglich
© 2012 ENERCON GmbH: meteorologisch wahrscheinlich
© 2012 ENERCON GmbH: meteorologisch wahrscheinlich

Zur Abschätzung und Verdeutlichung des Schattenwurf von potenziellen Windenergieanlagen hat die Firma Enercon[1] eine Prognose für folgendes Beispiel gerechnet: zwei Enercon E-101[2] bei Engenhahn. Ergebnis: Belästigung durch Schattenwurf wäre an diesen potenziellen Standorten nicht zu erwarten.

Diese potenziellen Standorte wurden auf Basis der Suchraumkarte (RP Darmstadt, 29.06.2012) ausgewählt um den 1000m Abstand zu einem Wohngebiet realistisch zu simulieren. Diese Standorte sind in den 2014 veröffentlichten Vorranggebiete nicht mehr enthalten. Gleichwohl vermittelt das gezeigte Beispiel einen Eindruck, wie sich der Effekt Schattenwurf bei anderen Standorten bemerkbar macht.

Definitionen

Periodischer Schattenwurf ist die wiederkehrende Verschattung des direkten Sonnenlichtes durch die Rotorblätter einer Windenergieanlage. Der Schattenwurf ist dabei abhängig von den Wetterbedingungen, der Windrichtung, dem Sonnenstand und den Betriebszeiten der Anlage.

 

Astronomisch maximal mögliche Beschattungsdauer (worst case) ist die Zeit, bei der die Sonne theoretisch während der gesamten Zeit zwischen Sonnenauf- und Sonnenuntergang durchgehend bei wolkenlosem Himmel scheint, die Rotorfläche senkrecht zur Sonneneinstrahlung steht und die Windenergieanlage in Betrieb ist.

 

Meteorologisch wahrscheinliche Beschattungsdauer ist die Zeit, für die der Schattenwurf unter Berücksichtigung der üblichen Witterungsbedingungen berechnet wird. Als Grundlage dienen die langfristigen Messreihen des Deutschen Wetterdienstes (DWD).

Bestehende Regelungen

Der bewegte, periodische Schattenwurf von Windenergieanlagen ist als Immission im Sinne des Bundes-Immissionsschutzgesetzes anzusehen. Die Belästigungswirkung derartiger Immissionen wurde wissenschaftlich erforscht[3].

Zu erwartender Schattenwurf gilt als zumutbar, wenn die maximal mögliche Einwirkdauer am jeweiligen Immissionsort nicht mehr als 30 Stunden pro Jahr und darüber hinaus nicht mehr als 30 Minuten pro Tag beträgt. Bei den maximal akzeptablen 30 Stunden Beschattung pro Jahr handelt es sich um die astronomisch maximal mögliche Beschattungsdauer. Tatsächlich entspricht dieses bei den hiesigen meteorologischen Bedingungen etwa einer Einwirkzeit von real 8 Stunden im Jahr[3].

Empfehlungen für die Anlagentechnik

Um eine maximale Schatteneinwirkzeit von 8 h/Jahr bzw. 30 min pro Tag zu garantieren, sollten die WEA mit einer Abschaltautomatik versehen sein, die durch Strahlungs- oder Beleuchtungsstärkesensoren die konkrete meteorologische Beschattungssituation am Immissionspunkt erfasst und die vorhandene Beschattungsdauer nötigenfalls durch Abschalten der Anlage begrenzt[3].

Ergänzende Betrachtung (Grundlagen)

© 2012 Deutscher Naturschutzring (DNR)
© 2012 Deutscher Naturschutzring (DNR)

In nebenstehender Abbildung ist der maximal mögliche Beschattungsbereich einer WEA mit einer Gesamthöhe von 140m dargestellt. Der jeweilige Schattenwurf innerhalb dieses möglichen Beschattungsbereiches ist abhängig vom tages- und jahreszeitlichen Sonnenstand[3].

 

Die obere Linie zeigt die "obere Schattengrenze". An ihr entlang bewegt sich der Schatten beim niedrigsten Sonnenstand, dem 21. Dezember, von Sonnenaufgang (08:23) bis Sonnenuntergang (16:27) von links nach rechts. Entsprechend bewegt sich der Schatten beim höchsten Sonnenstand, dem 21. Juni, von 5:17 bis 21:40 an der unteren Linie (untere Schattengrenze). Mit der "täglichen Wanderung von links nach rechts" wird also nur ein kleiner Teilbereich des im Schmetterling dargestellten Gebiets überstrichen. Dieser Teilbereich bewegt sich im Jahreslauf zwischen Winter- und Sommersonnenwende (21. Dezember, 21. Juni) von oben nach unten und zurück.

 

Aufgrund des unterschiedlichen Sonnenstandes zu verschiedenen Tageszeiten sind besonders in westlicher und östlicher Richtung zu einer WEA große Schattenreichweiten möglich. Allerdings wird die Intensität des Schattens mit zunehmender Entfernung immer geringer, so dass auf der Basis wissenschaftlicher Untersuchungen eine “Belästigungsgrenze” aufgrund geringen Schattenkontrastes in einer Entfernung von etwa 1300 m vom WEA Standort festgestellt werden konnte[3].

 

Außerhalb des möglichen Beschattungsbereiches kann das Auftreten von periodischem Schattenwurf ausgeschlossen werden. Innerhalb des Beschattungsbereiches kann periodischer Schattenwurf auftreten[3].


Enercon ist mit 43% Marktanteil der führende Hersteller von Windenergieanlagen in Deutschland (Stand 2014). Seit 2010 hat Enercon 3 neue Modelle auf den Markt gebracht: E-92, E-101 und im September 2012 die E-115. Die neueste technische Entwicklung ermöglicht u.a. höhere Energieernte bei nicht so windstarken Standorten im Binnenland und geringerer Aufwand an Zuwegung und Transport durch geteilte Rotorblätter.

 

Quellen:

  1. Enercon GmbH
  2. Enercon E-101
  3. Deutscher Naturschutzring (DNR): Grundlagenanalyse 2012
  4. Windfinder: Wiesbaden   Frankfurt