Windparks blinken nur bei Bedarf

Forschung Kompakt / 3.2.2014

Sie sind von weitem zu sehen – die blinkenden Leuchten an Windkraftanlagen, die nachts herannahende Flugzeuge warnen sollen. Doch viele Bürger stört das Dauerblinken. Für mehr Akzeptanz sorgen Leuchtfeuer, die sich nur bei Bedarf einschalten.

© Foto Fraunhofer FHR

Die Sensoren werden am Windmast befestigt. Die Warnleuchten blinken nur, wenn das Radarsystem ein Flugzeug erfasst.

Seit der Energiewende boomt die Windkraft in Deutschland. Doch mit der wachsenden Zahl der Windanlagen mehren sich auch die Stimmen der Kritiker. In Niedersachen und Baden-Württemberg etwa gründeten Bürgerinitiativen einen Dachverband, der den Gruppen vor Ort politisches Gehör verschaffen soll. Vor allem Anwohner fühlen sich beeinträchtigt. Unter anderem monieren sie den Lärm der schlagenden Rotoren, aber auch die blinkenden Leuchten an der Spitze der Anlagen stören sie. Diese Signale sollen niedrig fliegende Flugzeuge warnen und Zusammenstöße verhindern. Bei Dunkelheit und Nebel sind die Leuchtfeuer im Dauerbetrieb, vor allem bei größeren Windparks empfinden Bürger das permanente Blinken als Belästigung. Zudem locken die roten Warnfeuer Vögel an, die durch Kollision mit den Rotoren tödlich verletzt werden.

Sensoren spannen Schutzschirm auf

An einer Lösung des Problems arbeitet das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR gemeinsam mit der Firma Industrial Electronics und dem Windparkplaner Dirkshof im Projekt »Parasol«: Die Leuchten sollen nur dann eingeschaltet werden, wenn sich den Anlagen tatsächlich ein Luftfahrzeug in entsprechender Höhe nähert. Dadurch lassen sich die Phasen, in denen die Warnlichter blinken, erheblich verkürzen. Das neue System, das Flugbewegungen in der Nähe der Windparks erkennt und analysiert, basiert auf Passiv-Radar-Sensoren. Passiv heißen diese, weil sie keine eigene Radarstrahlung abgeben. Vielmehr nutzen sie vorhandene Rundfunksendernetze, um Flieger zu orten. Digitale Signale wie DAB+ und DVB-T eignen sich aufgrund ihrer Signalformen besonders, um Objekte zu unterscheiden. »Wir können das System ohne eigenes Sendemodul und witterungsabhängig betreiben. Eine Sendegenehmigung wie bei aktiven Radarsensoren ist nicht erforderlich, daher lässt es sich kostengünstig betreiben«, sagt Heiner Kuschel, Abteilungsleiter am FHR in Wachtberg. »Die Kollisionswarnlichter schalten sich nur dann ein, wenn sich ein Flugzeug in einem Umkreis von vier Kilometern befindet und unter einer Höhe von 700 Metern fliegt. Mit den Passiv-Radar-Sensoren spannen wir über dem Windpark quasi einen Schutzbereich wie einen Sonnenschirm auf.«

Die Rundfunksender senden Signale aus, die von den beobachteten Objekten reflektiert werden. Mithilfe mathematischer Algorithmen vergleicht das Passiv-Radar-Sensorsystem das Echosignal mit dem direkt empfangenen Rundfunksignal. Anhand dieses Vergleichs lassen sich Entfernung, Ort und Geschwindigkeit des sich nähernden Flugzeugs berechnen. Das System setzt sich zusammen aus drei Sensoren, bestehend aus je einer Antenneneinheit, die am Windradmast befestigt wird, und einer Signalverarbeitung, die im Mast untergebracht ist. Ein zentraler Rechner pro Windpark, der die Daten auswertet, komplettiert das System.

Ein Prototyp wurde bereits in einem Windpark der Firma Dirkshof in Reußen-Köge bei Husum installiert und erfolgreich getestet. Derzeit optimieren Kuschel und sein Team die Algorithmen zur Signalerkennung. 2015 soll Parasol in Betrieb gehen. »Mit der Installation der Kollisionswarnleuchten werden hoffentlich mehr Bürger dem Bau von Windparks zustimmen. Ziel von Parasol ist es, die erneuerbaren Energien voranzutreiben und den Wirtschaftsstandort Deutschland zu stärken«, sagt Kuschel. Das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit BMU fördert das Vorhaben mit rund 1,2 Millionen Euro.