Elektromagnetische Felder
im Alltag
Aktuelle Informationen über Quellen, Einsatz und WirkungenIM PR E SSUMHERAUSGEBER

Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg (LUBW)
Postfach 10 01 63, 76231 Karlsruhe, www.lubw.de
Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU)
86177 Augsburg, www.lfu.bayern.de

BEARBEITUNG

LUBW – Referat 34 Technischer Arbeitsschutz, Lärmschutz,
Martin Hoffmann, Clemens Mehnert
LfU – Referat 25 Lärmschutz beim Verkehr, Elektromagnetische Felder,
Dr. Thomas Kurz, Marcus de Ridder, Dr. Michael Gerke
Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz (StMUV) – Referat 73
Lärm, nichtionisierende Strahlen und Immissionsschutz bei Motoren und Kraftstoffen,
Dr. Evi VogelLAYOUTLfU auf konzeptioneller und gestalterischer Grundlage für die Erstauflage vonÖkoMedia GmbH
Kulturpark Berg, Teckstraße 56, 70190 Stuttgart, www.oekomedia.com

BEZUG

Die Broschüre ist als gedruckte Version und als PDF-Version kostenlos erhältlich:
Baden-Württemberg: https://pd.lubw.de/10537
Bayern: www.bestellen.bayern.de/shoplink/lfu_mf_00006.htm
BAYERN|DIREKT: 089 / 122220

STAND

Dezember 2017, 4. aktualisierte Auflage, Februar 2020 (2.000)

DRUCK

MURR GmbH, Im Husarenlager 6a, 76187 Karlsruhe
Gedruckt auf Recyclingpapier

BILDNACHWEIS

Seite 139GEFÖRDERT DURCH

Vorwort
Tagtäglich benutzen wir privat wie beruflich elektrische Geräte. Sie alle verursachen mehroder weniger starke elektromagnetische Felder. Die im Wohnbereich und in der Umwelt
auftretenden Felder bleiben weit unter den Grenzwerten, die in der Verordnung überelektromagnetische Felder zum Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen festgelegtsind. Akute Gesundheitseffekte können daher nicht auftreten. Die Frage möglicher Langzeitwirkungen schwacher Felder ist noch nicht abschließend geklärt, wird aber weiterhin
intensiv erforscht.
Auch wenn die Diskussionen über mögliche Beeinträchtigungen, vor allem durch den
Mobilfunk, nicht mehr so intensiv sind wie zu Beginn des Netzausbaus, besteht weiterhin
Bedarf an sachlichen Informationen. Mit dieser aktualisierten Broschüre stellen wir derinteressierten Öffentlichkeit den Stand der Kenntnisse über Eigenschaften und Wirkungen elektromagnetischer Felder zur Verfügung. Die Darstellung orientiert sich an gesicherten Fakten und ist allgemein verständlich gehalten. In einem fachlichen Teil bietet
sie Möglichkeiten zur Vertiefung. Offene Fragen werden in den wissenschaftlichen Zusammenhang eingeordnet. Dadurch ist ein hohes Maß an Objektivität gewährleistet.
Die Umweltschutz-Kompetenzzentren von Baden-Württemberg und Bayern geben dieseBroschüre gemeinsam heraus. Sie führen damit die in beiden Ländern gesammelten Erfahrungen mit nationalen und internationalen Erkenntnissen zusammen.

Eva BellClaus Kumutat

Präsidentin der Landesanstalt
für Umwelt Baden-Württemberg

Präsident des Bayerischen Landesamtes
für Umwelt© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 3

INH ALTSV E R ZE IC HNIS

I. AUF EINEN BLICK

7QUELLEN8

EINSATZ

14WIRKUNGEN

32

GRENZWERTE

42

II. NÄHER BETRACHTET

145

PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN

46

1.1 Elektrische und magnetische Felder
1.2 Schwingungen und Wellen
1.3 Elektromagnetisches Spektrum

46
48
50

2

NATÜRLICHE ELEKTROMAGNETISCHE FELDER

52

2.1
2.2
2.3
2.4

Elektrisches Feld in der Atmosphäre
Magnetfeld der Erde
Weitere natürliche Felder
Licht und Wärmestrahlung

52
52
54
55

3

NIEDERFREQUENTE UND STATISCHE FELDER

56

3.1 Öffentliche Stromversorgung
3.1.1 Netzebenen
3.1.2 Technik und Felder
3.1.3 Sondersysteme
3.2 Bahnstrom
3.3 Statische Felder
3.4 Felder im Haushalt

56
57
59
63
64
67
68

4

74

HOCHFREQUENTE FELDER

4.1 Grundlagen und Messgrößen
4.2 Zulassung und Überwachung von Funksendeanlagen
4.3 Mobilfunk
4.3.1 Entwickung des Mobilfunks
4.3.2 Mobilfunknetze in Deutschland
4.3.3 Mobilfunktechnologien
4.3.4 Bauformen von Mobilfunkantennen
4.3.5 Abstrahlung einer Mobilfunkantenne
4.3.6 Netzstuktur
4.3.7 Immissionen eines Handys
4.3.8 Tipps zur Vorsorge
4.4 Rundfunk
4.5 BOS-TETRA-Digitalfunk
4.6 Stationäre Internet-Funklösungen
4.7 Richtfunk

74
76
77
77
78
78
79
80
83
84
84
85
86
87
88

INH ALTSV E R ZE IC HNIS

4.8 Amateurfunk
4.9 Weitere Anwendungen4.9.1 Warensicherungssysteme
4.9.2 Artikelerkennung und Nahfeldkommunikation
4.9.3 Mikrowellenherde
4.9.4 Schnurlostelefone (DECT)
4.9.5 Drahtlose Heimnetzwerke (WLAN)
4.9.6 Bluetooth
4.9.7 Babyfone
4.9.8 Neue Funktechnik für Haus und Auto
4.10 EMF-Monitoring in Bayern und Baden-Württemberg
4.10.1 Bayern
4.10.2 Baden-Württemberg
4.10.3 Vergleich der Untersuchungen

89
90
90
91
91
92
92
93
94
94
96
96
98
99

5

100

BIOLOGISCHE WIRKUNGEN

5.1 Einführung
5.2 Akute Wirkungen statischer Felder
5.3 Akute Wirkungen Niederfrequenter Felder
5.3.1 Reizwirkungen5.3.2 Indirekte Wirkungen5.3.3 Weitere Wirkungen
5.4 Akute Wirkungen Hochfrequenter Felder
5.4.1 Wärmewirkung
5.4.2 Hochfrequenztherapie
5.4.3 Absorption Hochfrequenter Strahlung
5.4.4 Weitere Wirkungen
5.5 Langzeitwirkungen5.5.1 Niederfrequente Felder und Krebs
5.5.2 Hochfrequente Felder und Krebs
5.5.3 Weitere Langzeitwirkungen Hochfrequenter Felder
5.6 Befindlichkeitsstörungen
5.7 Beeinträchtigungen bei Implantaten und Körperhilfen
5.8 Grundsätzliches zur Bewertung wissenschaftlicher Studien

100
101
101
103
104
106
106
106
108
109
110
110
111
112
113
115
116
118

6

120

GRENZWERTE

6.1 Regelungen in Deutschland
6.2 Empfehlungen der Europäischen Union
6.3 Situation in Europa
III. ANHANG

121
123
125
127

ABKÜRZUNGEN UND ERLÄUTERUNGEN

128

LITERATUR UND INTERNETQUELLEN133

BILDNACHWEIS

139

6 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

I. Auf einen Blick
Elektromagnetische Felder im Alltag

Ob beim Handy oder bei der Mikrowelle – elektromagnetische Felder begleiten uns im Alltag, stehen aber auch immer
wieder in der Diskussion. Auf den folgenden 36 Seiten erhalten Sie einen Überblick über die in diesem Heft behandelten Themen. Ab Seite 45 können Sie einzelne Aspekte näher betrachten.

QuellenEinsatz

Wirkungen

Grenzwerte

Natürliche

Gleichfelder

Reizwirkung

Gesetzliche

0 Hz –
0,1 HzFelderVorgaben

Künstliche

Nieder-Wärme­

elektrische/frequente

wirkungmagnetische

Wechsel-FelderfelderKünstliche

Hoch-

Sonstigeelektro-frequente

Wirkungenmagnetische

Wechsel-Felderfelder0,1 Hz –30 kHz

30 kHz –300 GHz© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 7

QuellenWie entstehen elektrische, magnetische
und elektromagnetische Felder?
den. Zudem erzeugen durch SonnenstrahElektromagnetische Felder (EMF) sind seit lung erwärmte feuchtwarme Luftmassen in
jeher Bestandteil der natürlichen Umwelt Gewitterwolken sehr große elektrischedes Menschen.
Feldstärken. Bei der plötzlichen Entladung
durch Blitze entstehen elektromagnetische
Das Erdmagnetfeld ist ein statisches Magnet- Impulse (Sferics), die noch in weiter Entfeld, das die ganze Erde vom Südpol bis fernung messbar sind.
zum Nordpol umgibt (Abbildung unten).
An den Polen ist es etwa doppelt so stark Natürliche elektromagnetische Strahlung
wie am Äquator. Die Feldlinien verlaufen tritt hauptsächlich in Form von Wärmeam Äquator parallel und an den Polen strahlung (Infrarot), sichtbarem Licht und
senkrecht zur Erdoberfläche. In Mitteleuro- ultravioletter Strahlung der Sonne auf.
pa treten die Linien schräg in den Erdbo- Auch Feuer und Blitze sind Quellen natürden ein. Das Magnetfeld der Erde wird fast licher elektromagnetischer Strahlung.
ausschließlich von elektrischen Strömen im
Es gibt auch Lebewesen, die in der Lageflüssigen Erdkern verursacht.
sind, elektrische Felder zu erzeugen. Sie beAuch elektrische Felder kommen auf der sitzen zudem einen „Elektrosinn“ zurErde vor. Sie treten vor allem zwischen Wahrnehmung von Feldern und Feldändedem Erdboden und höheren Atmosphären- rungen. So nutzt etwa der Nilhecht schwaschichten (Ionosphäre) auf und werden che elektrische Felder zur Ortung von Beuhauptsächlich durch die Sonnenstrahlung te und Hindernissen in trübem Wasser.
und den Sonnenwind verursacht. Bei wol- Manche Zugvögel besitzen einen „Magnetkenlosem Himmel kann im freien Gelände kompass“ und orientieren sich an der Neiein elektrisches Gleichfeld von 130 bis gung des Erdmagnetfeldes.
270 Volt pro Meter (V/m) gemessen werBLITZE, SONNE, ERDMAGNETFELD

Natürliche
FelderAusführliche Informationen zum Thema finden
Sie auf den Seiten 52–55

Elektromagnetische
Felder kommen ganz natürlich auf der Erde vor.

Elektrisches Feld der Erde
(Bild links)
Feldlinien des Erdmagnetfelds (Bild rechts)

Ionosphäre

+
+
-

-

+

Abbildung 2.1.: Elektrisches Feld auf der Erde

8 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Das Magnetfeld der Erdehat am Äquator eine
Flussdichte von ca. 30 Mikrotesla, an den Polen ist
sie etwa doppelt so groß.

Magnetische Flussdichte
in Deutschland. In BadenWürttemberg und Bayern
liegt sie bei etwa 48 Mikrotesla.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 9

Quellen

Künstlicheelektrische/magnetische
FelderAusführliche Informationen zum Thema finden
Sie auf den Seiten 46–49

Zwischen elektrischen
und magnetischen
Feldern besteht ein
enger Zusammenhang.

ELEKTROGERÄTE UND
VERKABELUNG

Elektrische Felder entstehen überall dort,
wo Spannungsdifferenzen auftreten, beispielsweise bei der Hausverkabelung oder
bei Elektrogeräten. Dabei spielt es keine
Rolle, ob Strom fließt oder nicht. Sobald
Strom fließt, entsteht zusätzlich ein magnetisches Feld. Die Stärke des Magnetfeldes
hängt von der Stromstärke ab und nimmt
wie beim elektrischen Feld mit dem Abstand zur Quelle ab.

Ein elektrisches Feld kann relativ einfach
abgeschirmt werden. Innerhalb eines Gebäudes ist von einem außerhalb erzeugten
elektrischen Feld kaum mehr etwas zu
messen. Ebenso dringt von einem innen erzeugten elektrischen Feld nur wenig nach
außen. Das Magnetfeld dagegen kann die
meisten Materialien mühelos durchdringen. Eine Abschirmung ist nur mit großem
Aufwand und teuren Spezialwerkstoffen zu
erreichen.

Elektrische und magnetische Felder ste
Maß für die Stärke eines elektrischen hen in einem engen Zusammenhang:
Feldes: Elektrische Feldstärke E, ge- Elektrische Felder bewegen elektrische
messen in Volt pro Meter (V/m)
Ladungen, bewegte elektrische LadungenMaß für die Stärke eines Magnetfeldes: erzeugen magnetische Felder und magneMagnetische Flussdichte B, gemessen tische Wechselfelder erzeugen (induzieren)in Tesla (T)wiederum elektrische Felder.

10 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Elektrische und magnetische Felder treten z. B.
bei Freileitungen, derHausverkabelung undElektrogeräten auf.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 11

Quellen

Künstlicheelektromagnetische
FelderAusführliche Informationen zum Thema finden
Sie auf den Seiten 46–49

Ab einer Frequenz von
30 Kilohertz spricht man
von elektromagnetischen
Wechselfeldern.

RADIO, TV, MOBILFUNK,MIKROWELLE

Bei elektrischen Wechselfeldern ändert
sich die Polarität (+/-) des Feldes mit derZeit. Die häusliche Stromversorgung beispielsweise erfolgt durch Wechselstrom mit
einer Frequenz von 50 Hertz (Hz), d. h. die
Polarität wechselt in einer Sekunde 100‑mal(vergleiche S. 15).

(km/s). Diese Eigenschaft wird zur Informationsübertragung bei Radio, Fernsehen
und Mobilfunk genutzt.

Der Bereich bis 30 Kilohertz wird als Niederfrequenz bezeichnet, der Bereich von
30 Kilohertz bis 300 Gigahertz als Hochfrequenz. Das Frequenzband von 30 Kilohertz
bis 300 Megahertz wird überwiegend fürRadioübertragungen genutzt und setzt sich
Die wechselseitige enge Verknüpfung von aus Langwellen (LW), Mittelwellen (MW),elektrischem und magnetischem Feld ist Kurzwellen (KW) und Ultrakurzwellenumso stärker, je höher die Frequenz ist. Bei (UKW) zusammen. Im Bereich von 300 MeFrequenzen über 30 Kilohertz können die gahertz bis 300 Gigahertz spricht man vonbeiden Felder nicht mehr getrennt betrach- Mikrowellen. Den Mikrowellenbereich nuttet werden. Man spricht nun von elektro- zen zum Beispiel Fernsehsender, Mobilfunkmagnetischen Feldern oder Wellen. Elek- netze, Radaranlagen und Mikrowellenherde.
tromagnetische Felder können sich vonder Quelle, z. B. einer Antenne, lösen und Darüber hinaus gibt es noch ionisierendeüber große Entfernungen ausbreiten. Das Strahlung wie UV-, Röntgen- oder Gammaerfolgt mit Lichtgeschwindigkeit, und zwar strahlen. Diese sind jedoch nicht Gegenmit rund 300.000 Kilometer pro Sekunde stand der vorliegenden Broschüre.

12 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder können sich von derQuelle, z. B. einer Antenne,
lösen und über große
Entfernungen ausbreiten.
Das erfolgt mit Lichtgeschwindigkeit.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 13

Einsatz

Felder imÜberblickAusführliche Informationen zum Thema finden
Sie auf Seite 50

Anhand der Frequenz
werden Gleichfelder,niederfrequente sowie
hochfrequente Wechselfelder unterschieden.

Der Einsatz von elektrischen,magnetischen und elektromagnetischen
Feldern im Alltag
Grundsätzlich gibt es zwei Größen, anhand
derer die untersuchten Felder kategorisiert
werden können: die Frequenz, mit der ein
elektrisches oder magnetisches Feld seine
Polarität ändert, und die Wellenlänge, mit
der sich die Wellen von ihrer Quelle her
ausbreiten.
Abhängig von der Frequenz werden die
Felder in Gleichfelder, niederfrequente
Wechselfelder und hochfrequente Wechselfelder eingeteilt.
Gleichfelder wechseln ihre Polarität nicht
und haben somit eine Frequenz von null
Hertz. Von niederfrequenten Wechselfeldern wird gesprochen, wenn eine Frequenz von 0,1 Hertz bis 30 Kilohertz vorliegt. Sie umgeben die Bevölkerung im
Alltag sehr häufig: So bewirken die Stromversorgung im Haushalt sowie diverse Elektrogeräte derartige Felder. Starke niederfrequente Wechselfelder können Nerven undMuskeln reizen (Reizwirkung).

14 Elektromagnetische Felder im Alltag

Hochfrequente Felder haben eine Frequenz
zwischen 30 Kilohertz und 300 Gigahertz.
Die meisten modernen Informationsmedien, die drahtlos funktionieren, nutzen
hochfrequente Wechselfelder, um Daten zuübertragen. Bei entsprechender Stärke können sie in Gliedmaßen, die ihnen ausgesetzt sind, eine Wärmewirkung entfalten.
Wechselfelder mit noch höherer Frequenz,
wie die Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung, werden in dieser Broschüre nicht
weiter behandelt. Sie sind der Gruppe derionisierenden Strahlung zugeordnet, die sichdurch extrem kurze Wellen auszeichnet. Ionisierende Strahlung ist in der Lage, Atomeoder Moleküle in elektrisch geladenen Zustand zu versetzen (Ionisation). Ab einer
Wellenlänge von weniger als 200 Nanometer(nm) liegt ionisierende Strahlung vor.

© LUBW / LfU

Das elektromagnetische Spektrum

Kernspintomographie
Dauermagnet

Niederfrequente

Nich t ionisierende Strah lu ng

Wechselfelder

0,3 Hz1 Mio. km

3 Hz

100.000 km

16 2/3 Hz

18.000 km

Bahnstrom
Stromversorgung
und Elektrogeräte
im Haushalt

Hochfrequente
Wechselfelder

Infrarot

50 Hz

6.000 km

1.000 km

3 kHz

100 km30 kHz

10 km

300 kHz

1 km

3 MHz

100 m

haben somit eine Frequenz von null Hertz (Hz).

Wechselfeldern wird
gesprochen, wenn eine
Frequenz von 0,1 Hertz

Rundfunk
LW/MW/KW

Hochfrequente Felder

30 MHz

10 m

Mobilfunk undInternet

300 MHz1m

Funkverbindungen
im Haushalt

3 GHz

100 mm30 GHz

10 mm

300 GHz

1 mm

3 THz

100 µm30 THz

10 µm

300 THz

1 µm

3x1015 Hz

100 nm3x1016 Hz

10 nm

3x1017 Hz

1 nm

3x1018 Hz

100 pm3x1019 Hz

10 pm

3x1020 Hz

1 pm

Mikrowellenhaben eine Frequenz
zwischen 30 Kilohertz
und 300 Gigahertz.

Licht, Röntgenstrahlung
und Gammastrahlung
werden in dieser Broschüre nicht behandelt.

UV-Licht© LUBW / LfU

Ionisation

Ionisierende Strahlung

Gammastrahlung

ihre Polarität nicht undbis 30 Kilohertz vorliegt.

Licht

Röntgenstrahlung

Gleichfelder wechseln

Von niederfrequenten

30 Hz
300 HzKraftwirkung

Wellenlänge

Reizwirkung

Frequenz

Wärmewirkung

Gleichfelder

Elektromagnetische Felder im Alltag 15

Einsatz

Gleichfelder
0 Hz –
0,1 HzAusführliche Informationen zum Thema finden
Sie auf den Seiten 67–68

Gleichfelder ändern ihre
Polarität nicht oder nur
sehr langsam.

Bei Gleichfeldern ändert sich die Polarität
nicht oder nur sehr langsam, die Frequenz
ist also null oder sehr nahe bei null (kleiner
als 0,1 Hertz).
NAHVERKEHR UND INDUSTRIE

werden entweder mit Permanentmagnetenoder Elektromagneten erzeugt. Permanentmagnete bestehen aus Eisen, Kobalt oder
Nickel und sind dauermagnetisch. Sie werden z. B. in Elektromotoren, Lautsprechern,und vielen anderen Geräten eingesetzt.

Elektrische Gleichfelder treten bei vielen
Elektrogeräten und Maschinen als Begleiterscheinung auf, meist sind sie jedoch sehrschwach. Im öffentlichen Nahverkehr werden Straßenbahnen, U-Bahnen und Stadtbahnen meist mit 750 Volt Gleichspannung
betrieben. Zwischen der Oberleitung undder Schiene tritt ein elektrisches Gleichfeld
auf. Eine wichtige technische Anwendungvon elektrischen Gleichfeldern sind Elektronenröhren, wie z. B. die Bildröhre im
Fernseher, die Röntgenröhre oder Verstärkerröhren, die vor der Erfindung des Transistors noch in jedem Radio eingebaut waren.

Bei Elektromagneten kann das Magnetfeld
im Gegensatz zum Permanentmagnet einund ausgeschaltet werden. Anwendungensind hier z. B. Türverriegelungssysteme,
Hubmagnete oder Magnetschwebebahnen(Transrapid). Eine besondere Form vom
Elektromagneten sind supraleitende Magnete, mit denen extrem hohe magnetische
Gleichfelder erzeugt werden können, wie
sie für wissenschaftliche oder medizinische
Untersuchungen z. B. im Magnetresonanztomographen (MRT, Kernspintomograph)
notwendig sind.

Eine weitere technische Anwendung sindElektro-Staubabscheider. Hier werden mittels eines starken Gleichfeldes Staubpartikel elektrisch aufgeladen und aus dem
Luftstrom abgeschieden z. B. in Kohlekraftwerken.
DAUERMAGNETE UND MEDIZINTECHNIK

Eine Gefährdung geht von elektrischen
Gleichfeldern in der Regel nicht aus. Starkeelektrische Gleichfelder setzen jedoch einehohe Potentialdifferenz (Hochspannung)voraus. Hier besteht bei Berührung die Gefahr eines elektrischen Schlags. An elektrischen Geräten sind deshalb auch Warnschilder angebracht, die davor warnen, das
Gerät zu öffnen.

Magnetische Gleichfelder werden in vielen
technischen Anwendungen genutzt. Sie

16 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Zwischen Oberleitung
und Schiene tritt bei Straßenbahnen ein elektrisches Gleichfeld auf.

Tafelmagnete,
Kernspintomograph,
Lautsprecher.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 17

Einsatz

WECHSELSTROM 50 HERTZ (HZ)

Niederfrequente
Wechselfelder

0,1 Hz –30 kHzDas öffentliche Stromnetz in Deutschland
wird mit 3-Phasen-Wechselstrom bei einer
Frequenz von 50 Hertz betrieben. Um
große Energiemengen über weite Entfernungen zu transportieren, werden Hochspannungsfreileitungen mit Spannungenvon 380 Kilovolt, 220 Kilovolt und 110 Kilovolt eingesetzt.

BAHNSTROM 16,7 HERTZ (HZ)

Ausführliche Informationen zum Thema finden
Sie auf den Seiten 56–66

Magnetfelder schwanken
in ihrer Stärke abhängig
vom Stromfluss in den

gnetischen Felder der eng beieinander liegenden Erdkabel kompensieren sichdeutlich besser als die der Freileitungsseile,
die meist einige Meter Abstand zueinander
haben. Nur in unmittelbarer Nähe kanndas Feld ähnlich groß sein wie unter einer
Freileitung. Es nimmt aber mit zunehmendem Abstand sehr rasch ab.

Stärke und Verteilung der elektrischen undmagnetischen Felder im Umfeld einer Freileitung sind von vielen Faktoren abhängig.
Die Wesentlichen sinddie Spannung,die Stromstärke,die Mastform (Anzahl und Anordnung
der Leiterseile) undder Bodenabstand der Leiterseile.

Leitern.

Die Abbildungen rechts zeigen, dass sowohl das elektrische als auch das magnetische Feld am Boden direkt unter den Leiterseilen am größten ist. Da der Strombedarf
im Tagesgang schwankt, variiert auch diemagnetische Flussdichte im Tagesverlauf.
Der lokale Stromtransport erfolgt zumeistüber Erdkabel. Aufgrund der Abschirmung
durch die Erdschicht und der Anordnung
der Leiter erzeugen diese keine elektrischen Felder in ihrer Umgebung. Die ma-

18 Elektromagnetische Felder im Alltag

Das elektrifizierte Netz der Deutschen
Bahn AG (DB) wird mit Wechselstrom derFrequenz 16,7 Hertz betrieben. Die Stromversorgung des Zuges erfolgt über die
Strom führende Oberleitung, die Rückleitung über die Schienen. Diese sind aus Sicherheitsgründen geerdet. Die Oberleitung
erzeugt ein elektrisches Wechselfeld, dochdie Metallhülle des Zuges schirmt die Fahrgäste ab. Auch die an Bahnsteigen gemessenen Einwirkungen liegen unter den
Grenzwerten.
Die Stärke der Magnetfelder von Bahnstromanlagen unterliegt erheblichen tageszeitlichen Schwankungen. Je mehr Züge auf
einer Strecke fahren, desto stärker ist das
Magnetfeld. Beschleunigungsvorgänge lassen den Stromverbrauch und damit die Magnetfeldstärke ansteigen. Wenn keine Züge
fahren ist das Magnetfeld gleich null.

© LUBW / LfU

Verlauf der elektrischen
Feldstärke in der Umgebung einer 380 KilovoltFreileitung.

Quelle: WinField, Forschungsgesellschaft für Energie und Umwelttechnologie – FGEU

Verlauf der magnetischen
Flussdichte in der Umgebung einer 380 KilovoltFreileitung.

Quelle: WinField, Forschungsgesellschaft für Energie und Umwelttechnologie – FGEU

0,14

Magnetische Flussdichte B in µT

Tagesgang der magnetischen Flussdichte an der
Ammergaubahn in Murnau am Staffelsee in ca.
80 m Entfernung von derBahnstrecke.

0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
08:00

10:00

12:00

14:00

16:00

18:00

20:00

22:00

© LUBW / LfU

00:00

02:00

04:00

06:00 08:00
Uhrzeit

Elektromagnetische Felder im Alltag 19

Einsatz

ELEKTROGRÄTE IM HAUSHALT

Niederfrequente
Wechselfelder

0,1 Hz –30 kHzAusführliche Informati­
onen zum Thema finden
Sie auf den Seiten 68–72
Tipps dazu auf den
Seiten 71 und 72

In Großstädten ist die
Magnetfeldexposition
nur wenig höher als in
ländlichen Gebieten.

Bei Kabeln der elektrischen Hausinstallation liegen Phase (Stromzuleitung) und Neutralleiter (Stromableitung) dicht nebeneinander. Die elektrischen und magnetischen
Felder kompensieren sich so weitgehend.
Die mit Abstand stärksten Felder entstehenan Geräten mit Elektromotoren oder Transformatoren, da ihre Funktion auf magnetischen Feldern beruht. Die höchsten Werte misst man in wenigen Zentimetern
Abstand vom Gerät; mit zunehmendem
Abstand nehmen sie schnell ab. Bei kontinuierlichem Betrieb sollte auf genügend
Abstand (rund 1 Meter) zu Daueraufenthaltsorten geachtet werden.

Grenzwerte für die elektrische Feldstärke
erreichen. Eine Alternative besonders fürkörpernahe Lampen sind strahlungsarme
Energiesparlampen, die eine spezielle Beschichtung des Glaskolbens und besondere
elektronische Komponenten besitzen. Ihrelektrisches Feld ist um 80 % bis 90 % kleiner.
Bei Induktionskochherden wird die Wärme durch Magnetfelder erzeugt. Diese dringen in die Metallböden von Kochtöpfen
und Pfannen ein und verursachen dort
durch elektrische Wirbelströme Wärme. In
der direkten Umgebung des Herdes gibt es
teilweise höherfrequente Magnetfelder mit
einer Frequenz von 20 bis 100 Kilohertz.
Daher wird für Schwangere vorsorglich ein
Mindestabstand von 20 bis 30 cm zur Kochzone empfohlen. Personen mit elektronischen Implantaten sollten die Sicherheitshinweise der Hersteller beachten und die
Verwendung von Induktionskochherden
mit ihrem Arzt besprechen. Bei korrektem
Verhalten ist die Wahrscheinlichkeit einer
Störung des Implantats aber sehr gering.

1998 wurde in Bayern bei fast 2.000 Personen die Magnetfeldexposition im Haushalt und bei der Arbeit ermittelt. Dabei
wurde ein 24-Stunden-Mittelwert für alle
untersuchten Personen von 0,10 Mikrotesla
festgestellt. Für Großstädter ergaben sichgeringfügig höhere Werte als für Bewohner
ländlicher Gebiete. Auch bei Menschen, diein der Umgebung von Hochspannungsleitungen wohnen, ergaben sich kaum erhöhte
Photovoltaikanlagen wandeln LichtenerWerte.
gie in elektrische Energie um. Die erzeugte
Energiesparlampen besitzen ein elektro- Gleichspannung wird mittels Wechselrichnisches Vorschaltgerät, das die Netzspan- ter in die erforderliche 50-Hertz-Wechselnung in eine interne Betriebsspannung mit spannung umgewandelt. Dabei entsteheneiner Frequenz zwischen 25 und 70 Kilo- höherfrequente Felder im Kilohertz-Behertz umwandelt. Körpernahe Lampenan- reich. Beim Aufbau der Anlage sollte daher
ordnungen ohne geerdeten Schirm beachtet werden, dass die Wechselrichter(Schreibtisch, Leselampe) können Werte nicht in unmittelbarer Nähe von Daueraufbis zu 70 % der zulässigen internationalen enthaltsbereichen liegen.

20 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Im Haushalt entstehen
die höchsten magnetischen Flussdichten an
Geräten mit Elektromotoren und Transformatoren.

Magnetische Flussdichten in Mikrotesla in der Nähe von elektri­schen Haushaltsgeräten(50 Hertz-Anwendungen)Gerät

in 3 cm Abstandin 30 cm Abstandin 1 m Abstand

Elektroherd

1-50

0,15-80,01-0,04

Kühlschrank

0,5-2

0,01-0,3

0,01-0,04

Kaffeemaschine

1-10

0,1-0,20,01-0,02

Handmixer

60-7000,6-100,02-0,25

Toaster

7-20

0,06-10,01-0,02

Haarföhn

6-2.000

0,1-7

0,01-0,3

Elektrorasierer

15-1.500

0,08-90,01-0,3

Bohrmaschine

400-800

2-3,5

0,08-0,2

Elektrosäge

250-1.000

1-25

0,01-1

Staubsauger

200-800

2-20

0,1-2

Waschmaschine

0,08-50

0,15-30,01-0,15

Wäschetrockner

0,3-8

0,1-2

0,02-0,1

Bügeleisen

8-30

0,1-0,30,01-0,03

Radiowecker

3-60

0,1-1

0,01-0,02

el. Heizdecke

bis 30Fernseher

2,5-500,04-20,01-0,15

0,1-8

el. Fußbodenheizung
el. Heizofen

10-1800,15-5© LUBW / LfU

0,01-0,25

Elektromagnetische Felder im Alltag 21

Je näher man sich am
Gerät aufhält, desto höher ist die magnetische
Flussdichte.

Einsatz

MOBILFUNK

Hochfrequente
Wechselfelder

30 kHz –300 GHz

Ausführliche Informationen zum Thema finden
Sie auf den Seiten 77–84
Tipps dazu auf Seite 84

Hochfrequente Wechselfelder werden zur
Informationsübertragung
flächendeckend genutzt.

Elektromagnetische Wellen zur Übertragung
von Radio, Fernsehen und Mobilfunk werden mit Sendeantennen verbreitet. Beim
Mobilfunk strahlt die Antenne nicht gleichmäßig in alle Richtungen (isotrop) ab. Die
Strahlung wird vielmehr mit Hilfe von Reflektoren gebündelt. Das funktioniert wie
bei einem Scheinwerfer, bei dem durch die
Bündelung das Licht in Hauptstrahlrichtung
viel heller ist als bei einer Lampe ohne Reflektor. Dafür strahlt er in die meisten Richtungen kein Licht ab. Dadurch lassen sichder Energieverbrauch und die Immissionen
in der direkten Umgebung merklich senken.
Funksendeanlagen dürfen nur mit einerStandortbescheinigung der Bundesnetzagentur betrieben werden. Der Betreiber
meldet der Bundesnetzagentur die geplante
Sendeleistung sowie Art, Ausrichtung, Aufstellort und Montagehöhe der Antennen.
Daraus resultieren für diesen Standort bestimmte Sicherheitsabstände, außerhalb derer die gesetzlichen Grenzwerte sicher eingehalten werden.
In Baden-Württemberg lagen Mitte 2016 fürrund 11.000 Standorte ortsfester Funksendeanlagen Standortbescheinigungen vor, in Bayern waren es rund 14.000 Standorte. In Baden-Württemberg war an rund 8.900 und inBayern an rund 11.900 Standorten mindestens eine Mobilfunksendeanlage installiert.
Moderne Smartphones unterstützen neben
dem GSM-Standard auch den UMTS- und
LTE Standard und wechseln je nach Verfüg-

22 Elektromagnetische Felder im Alltag

barkeit automatisch zwischen den Netzen.
Wegen der hohen Nachfrage nach mobilem
Internet (siehe Grafik S. 23) werden die LTENetze mit hohem Tempo weiter ausgebaut;die Bedeutung der GSM- und UMTS-Netze
schwindet hingegen. In Folge des steigenden
Angebots und der starken Nachfrage nach
Mobilfunkdiensten nehmen die Einwirkungen durch hochfrequente elektromagnetische Felder in der Umwelt zu.
Ein Mobilfunknetz ist zellulär und flächendeckend aufgebaut. Aufgrund der geringen
Sendeleistung der Handys überzieht ein
Netz von kleinräumigen Funkzellen das
Land. Damit ein Telefonat während einer
Autofahrt nicht abreißt, müssen sich dieseteilweise überlappen, um eine Gesprächsübergabe von einer Funkzelle in die nächste
zu ermöglichen.
Meist ist nicht die Reichweite der begrenzende Faktor, sondern die Kapazität: Jede
Basisstation kann nur eine bestimmte Menge an Gesprächen und Daten gleichzeitigübertragen. Die Größe einer Funkzelle ergibt sich somit aus der Teilnehmerdichte.
Innerstädtisch sind die Sendemasten deshalbviel dichter aufgestellt als auf dem Land. Die
Karte S. 23 unten zeigt die Standorte der genehmigungspflichtigen Mobilfunkbasisstationen in der Münchner Innenstadt. Auf derInternetseite der Bundesnetzagentur sindallegenehmigungspflichtigen
SenderDeutschlands in der EMF-Datenbank (Internet http://emf3.bundesnetzagentur.de) verzeichnet.

© LUBW / LfU

Datenvolumen in Petabyte (Mio GB)

700

Datenvolumen im
Mobilfunk, Zahlen aus

591

600

den Jahresberichten der
Bundesnetzagentur.

500
400

393

300

267

200

156

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(Stand August 2016).

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Deutsches
MuseumGeobasisdaten:
sungsverwaltungerarca. 3,1 km x 2,2 km.

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2015

2014

2013

2012

2010

2009

2008

2007

2006

11

2005

0

33

0,2 0,8 3,5

100

65

2011

100

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 23

Einsatz

frequenteWechselfelder

Zur Minimierung der Einwirkungen durch
die Handynutzung können folgende Empfehlungen gegeben werden:Strahlungsarme Handys verwendenLange Telefonate nur bei guter Netzversorgung führen (alle Empfangsbalken)
Handy nicht an den Kopf halten, sondern Freisprecheinrichtung oder kabelgebundenes Headset benutzen
UMTS-Handys im UMTS-Modus (3G)
verwenden

STRAHLUNG DER HANDYS

Hoch-

30 kHz –300 GHzDie Sendeleistung des Handys ist von der
Verbindungsqualität zwischen Handy und
Basisstation abhängig. Bei schlechter Verbindungsqualität ist eine deutlich höhere
Sendeleistung erforderlich als bei guter
Versorgung. Bei gutem Empfang wird die
Sendeleistung von Mobilfunkendgeräten
stark reduziert (siehe Grafik S. 25 oben).
UMTS und LTE können die Sendeleistungerheblich effizienter regulieren als in GSM,
sie sind daher aus Vorsorgegründen vorzuSTRAHLUNG DER
ziehen.

MOBILFUNKANTENNEN

Mobiltelefone erzeugen
hauptsächlich während
eines Telefongesprächs
oder einer Datenverbindung elektromagnetische Felder.

Im Ruhezustand befinden sich Handys ineinem reinen Empfangsmodus und senden
fast nicht. Ein Handy, das in derselben
Funkzelle bleibt, hat zur Anwesenheitskontrolle alle 1 bis 12 Stunden einen kurzen
Funkkontakt mit der Basisstation. Moderne
Smartphones bauen deutlich häufiger Datenverbindungen zum Internet auf. Durchschnittlich wird im Abstand von wenigen
Minuten ein Funkkontakt zum Internet
hergestellt. Dies Verhalten wirkt sich unter
anderem auf die Akkulaufzeit aus: Die Akkuladung einfacher Mobiltelefone kannzwei Wochen lang reichen, Smartphones
müssen meist täglich an die Steckdose.
Im Dauersendebetrieb befindet sich ein
Handy nur bei Telefongesprächen und Datenverbindungen. Einen etwa eine Sekunde dauernden Sendevorgang gibt es beimWechsel der Funkzelle, Anwesenheitskontrolle sowie beim Versenden oder Empfangen einer Kurzmitteilung.

24 Elektromagnetische Felder im Alltag

Als Sendeantennen kommen meist Sektorantennen zum Einsatz, sie bündeln den
Strahl horizontal und vertikal. Sektorantennen werden gezielt in eine bestimmte Richtung ausgerichtet. Die starke vertikale Bündelung bewirkt, dass der Bereich unterhalb
der Antenne wesentlich weniger hochfrequenten elektromagnetischen Wellen ausgesetzt ist, als man dies von der Entfernung her
erwarten würde. Deutlich wird dies anhand
der Grafik S. 25 unten.
Die Stärke der Strahlung ist von folgenden
Faktoren abhängig:
Sendeleistung
Strahlbündelung der Antenne
Abstand zur Antenne
Montagehöhe und Hauptstrahlrichtung
der Antenne
Hindernisse zwischen Antenne und Betrachtungsort
Tageszeit
Wetter© LUBW / LfU

Leistungsregelung bei
Basisstation und Handy:
Basisstation

Je besser die Funkverbindung zwischen Handy
und Basisstation ist,
desto mehr wird die Sendeleistung reduziert.

Handy

0,1 mW

250 mW

Nutzer in Sendernähe (ca. 100-500 m)
Reduzierte Emission durch Leistungsregelung bei Basisstation und Handy

Nutzer fern vom Sender (ca. 1-2 km)
Maximale Sendeleistung des Handys

Die Simulation zeigt, wie
sich die Sendeleis­tungeiner Mobilfunkantenne
100 (m)Nebenstrahlen

räumlich verteilt. Außer

Hauptstrahl

80

3,3 mW/m 2

60

1,0 mW/m 2

40

10,0 mW/m 2

0,3 mW/m 20

200,1 mW/m 2

- 500

-0

50

0,1 mW/m2

100

150

5 mW/m2

200

250

300

350

400

450 (m)

1 mW/m2© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 25

dem Hauptstrahl, derden Fernbereich abdeckt,
treten in bestimmten
Winkeln Nebenstrahlen
auf.

Einsatz

Hochfrequente
Wechselfelder

30 kHz –300 GHz

Ausführliche Informati­
onen zum Thema finden
Sie auf den Seiten 85–88

Ein Rundfunksender kannein deutlich größeres
Gebiet abdecken als ein
Mobilfunksender.

RUNDFUNKSTATIONÄRE INTERNET-(RADIO UND FERNSEHEN)FUNKLÖSUNGEN

Hochfrequente elektromagnetische Wellen
werden auch für Radio- und Fernsehübertragungen genutzt. Beides wird unter dem
Begriff Rundfunk zusammengefasst. Anders als beim Mobilfunk mit seinen rund74.000 leistungsschwachen Sendemasten,
die oft nur ein Gebiet von einem Quadratkilometer bedienen, arbeitet der Rundfunk
mit wenigen leistungsstarken Grundnetzsendern, die Gebiete mit einem Radiusvon oftmals mehr als 100 km versorgen.

Da viele Häuser zu weit von der nächstgelegenen Telefonvermittlungsstelle entfernt
liegen, steht dort keine oder nur eine langsame DSL-Verbindung zur Verfügung. Ab
einer Kupferkabellänge von 5 bis 6 km
wird das Signal für eine DSL-Verbindung zu
schwach. Der Verlegung von Glasfasern
und dem Aufbau von Minivermittlungsstellen stehen oft hohe Kosten entgegen. Gerade in wenig besiedelten Gebieten kannmit einer Funklösung schnelles Internet
einfach und kostengünstig zur Verfügung
gestellt werden, ohne Glasfaserkabel verlegen zu müssen. Da mit kleinen Sendeleistungen Entfernungen bis zu 30 km überbrückt werden müssen, sind meist
Richtfunkantennen bei den Nutzern notwendig, die wie kleine Satellitenantennen
an Balkonen, Hauswänden oder Dächern
befestigt werden.

Die Sendeanlagen sind häufig auf hohen
Bergen oder lokalen Fernsehtürmen installiert. Die Sender strahlen in der Regel horizontal in alle Richtungen ab, in vertikaler
Richtung werden die Strahlen wie beim
Mobilfunk gebündelt. Aufgrund der hohen Sendeleistungen sind große Sicherheitsabstände zum Sender erforderlich, diebisweilen mehrere hundert Meter betragen können. Für den Sender Wendelstein(UKW, DVB-T) weist die Bundesnetzagentur beispielsweise einen Sicherheitsabstand von 320 m in Hauptstrahlrichtung
aus. Hohe Grenzwertausschöpfungen treten in Wohngebieten nur in Ausnahmefällen auf. In Städten liegt die Grenzwertausschöpfung des Rundfunks gewöhnlich inderselben Größenordnung wie beim Mobilfunk.

26 Elektromagnetische Felder im Alltag

Für Privatnutzer werden heute Systeme
zwischen 2 und 20 Megabit pro Sekunde inklusive VoIP-Telefonanschluss angeboten,
deren Leistungsfähigkeit sich teilweise vonnormalem DSL nicht mehr unterscheidet.
Die Immissionen von Funk-DSL-Basisstationen sind aufgrund der geringen Sendeleistung etwa 1.000-mal geringer als beim Mobilfunk und damit vernachlässigbar.
Alternativ können Minivermittlungsstellen
per Richtfunk angebunden werden. Die
einzelnen Nutzer werden dann über die Telefonleitung mit schnellen DSL-Verbindungen versorgt.

© LUBW / LfU

Standorte von Radiound Fernsehsendern in
Baden-Württemberg undBayern mit einer installierten Gesamtsende-­leistung von mindestens
25 Kilowatt.

Verschiedene Informationstechnologien benötigen unterschiedliche Sendeleistungen. Es werden
deswegen unterschiedlich starke elektromagnetische Wellen abgestrahlt.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 27

Einsatz

Hochfrequente
Wechselfelder

30 kHz –300 GHz

Ausführliche Informati­
onen zum Thema finden
Sie auf den Seiten 91–95
Tipps dazu auf den

FUNKVERBINDUNGEN IM HAUSHALT

Bluetooth dient wie WLAN der draht-

ermöglichen einen drahtlosen Internetzugang
und die Vernetzung mehrerer Computer.
WLAN-Basisstationen senden mindestens
10-mal pro Sekunde Signalisierungsinformationen, so ergibt sich eine mittlere Sendeleistung von 0,5 Milliwatt im Ruhebetrieb.
Die mittlere Sendeleistung liegt im normalen Betrieb sowohl bei der Basis als auchbei den Mobilteilen unter 10 Milliwatt, diemaximale Sendeleistung ist auf 100 Milliwatt beschränkt.

losen Datenübertragung, meist zwischen
Computer und Peripheriegeräten (Maus,
Tastatur), zwischen Handy und Headset
oder zwischen Spielkonsolen und Controllern. Da Bluetooth noch sparsamer arbeitet
als WLAN, ist es sehr gut für den Batteriebetrieb geeignet.

Drahtlose Heim-Netzwerke (WLAN)

Seiten 92 und 94

basieren fast ausschließlich auf dem digitalen DECT-Standard und senden bei Frequenzen um
1.900 Megahertz. Die maximale Sendeleistung beträgt 250 Milliwatt, die mittlere
Sendeleistung etwa 10 Milliwatt. Im Ruhebetrieb sendet die Basisstation 100-mal
pro Sekunde Systeminformationen an das
Mobilteil.

Babyfone dienen der akustischen Überwa-

chung von Säuglingen und Kleinkindern.
Sender und Empfänger werden entwederüber ein eigenes Kabel, das Hausstromnetz
oder über Funk miteinander verbunden.

Schnurlose Telefone

Wer seine persönlichen Immissionen minimieren möchte, sollte die Basisstation nicht
an Orten aufstellen, an denen man sichhäufig aufhält, z. B. nicht direkt am Bettoder auf dem Schreibtisch. Inzwischen gibt
es besonders strahlungsarme DECT-Telefone, die ihre Sendeleistung im Ruhebetrieb grundsätzlich abschalten (ECO
DECT).

28 Elektromagnetische Felder im Alltag

Geräte, die über das Stromnetz verbundensind, erzeugen keine nennenswerten elektromagnetischen Felder. Bei den FunkBabyfonen sind diejenigen zu bevorzugen,
die nur dann senden, wenn ein Geräusch
vorhanden ist. Aus Vorsorgegründen
empfiehlt­es sich bei allen Geräten, einen
Mindestabstand von 2 m zum Kind einzuhalten.
MIKROWELLENHERDE

Mikrowellenherde arbeiten mit elektromagnetischen Wellen hoher Leistung bei Frequenzen um 2.450 Megahertz. Sie sind jedoch gut abgeschirmt, so dass das Feld
außerhalb sehr schwach ist. Beim Öffnen
der Tür wird die Energiezufuhr sofort abgeschaltet.

© LUBW / LfU

Bei schnurlosen Telefonen, WLAN-Stationen
und Babyfonen sollte
zur Minimierung derEinwirkungen genügend
Abstand zu Daueraufenthaltsorten eingehalten
werden. Empfohlen werden mindestens 2 m.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 29

Einsatz

gerät zum Auslesen der Transponder. Ge-ERKENNUNGSANLAGEN (RFID)
langt ein Transponder in die Nähe eines
Auch Artikelsicherungsanlagen an Kassen Lesegeräts, wird er von dessen Feld aktiviert.
frequente
und Kaufhausausgängen arbeiten mit elek- Der Transponder enthält einen elektroWechseltromagnetischen Feldern. Dabei kommen nischen Speicherchip und sendet die darauf
30 kHz –felder 300 GHz unterschiedliche Frequenzen zwischen gespeicherten Daten an das Lesegerät. Die10 Hertz und 3 Gigahertz zum Einsatz. Bei se Technik wird z. B. bei Klebeetiketten,
einem Verfahren sendet eine der beiden Scheckkarten, Reisepässen, Autoschlüsseln,
Ausführliche Informati­Standsäulen magnetische Impulse aus. Ge- Ohrmarken und der LKW-Maut eingesetzt.
onen zum Thema finden
rät ein nicht entwertetes Sicherungsetikett
Sie auf den Seiten 86–91
in das Feld, reagiert es auf die magnetischen BOS-TETRA-DIGITALFUNK
Impulse. Dies erkennt die gegenüberlie- Behörden und Organisationen mit Sichergende Standsäule und löst Alarm aus. Die- heitsaufgaben (BOS) wie Feuerwehren, Retses System funktioniert ohne Elektronik im tungsdienste und Polizei werden zukünftig
Artikelsicherungsanlagen Sicherungsetikett, kann dafür aber auch nur deutschlandweit über ein gemeinsames dierkennen anhand vonerkennen, ob ein solches Etikett entwertet gitales Funknetz verfügen, das auf dem inelektromagnetischen
wurde oder nicht. Bei Warensicherungsan- ternationalen TETRA-Standard basiert. In
Feldern, ob beim
lagen kann es im Überwachungsbereich zu Bayern und Baden-Württemberg wurden
Bezahlen das Etikett
einer Überschreitung der empfohlenen Re- insgesamt ca. 1.600 TETRA-Basisstationen
entwertet wurde.
ferenzwerte kommen. Da die Expositions- errichtet und im Gegenzug ca. 6.000 analoge
dauer in der Regel sehr kurz ist, besteht BOS-Funkanlagen abgebaut.
keine gesundheitliche Gefährdung für die
allgemeine Bevölkerung durch die Warensi- Erhebliche Unterschiede zu öffentlichen dicherungsanlagen. Träger aktiver oder pas- gitalen Mobilfunksystemen wie GSM odersiver Körperhilfen (wie z. B. Herzschrittma- UMTS bestehen in den Möglichkeiten dercher, Infusionspumpen oder metallische Alarmierung, einer GPS-unterstützten EinImplantate) sollten sich beim behandeln- satzsteuerung sowie der Gruppenkommuniden Arzt darüber informieren, ob bei ihrem kation. Hinzukommt die Abhörsicherheit
Gerät eine Beeinflussung durch Warensi- durch Verschlüsselung. Zudem gibt es fürkritische Einsatzsituationen z. B. von Feuercherungsanlagen möglich ist
wehren oder Polizei eine Notruffunktion
Artikelerkennungsanlagen mit RFID-Tech- mit GPS-Ortung.
nik können Artikel, Menschen und Tiere
kontaktlos mittels elektromagnetischer Die Einwirkungen von TETRA-BasisstatiFelder eindeutig identifizieren und erfassen. onen sind deutlich geringer als die von MoEin RFID-System besteht aus kleinen Trans- bilfunkbasisstationen; die Einwirkungenpondern an jedem Artikel und einem Lese- der Endgeräte sind vergleichbar.

Hoch-

ARTIKELSICHERUNGS- UND

30 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Artikelsicherungsanlagensenden sehr starke elektromagnetische Wellen
aus.

Innenleben einer
RFID-Karte.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 31

WirkungenWechselwirkungenmit demKörperAusführliche Infor­
mationen zum Themafinden Sie auf den
Seiten 100–102

Es müssen direkte undindirekte Auswirkungensowie akute und Langzeitwirkungen der Strahlungen unterschieden
werden.

Die Wirkungen elektrischer,magnetischer und elektromagnetischer
Felder im menschlichen Körper
Elektromagnetische Felder können mit biologischen Systemen auf unterschiedliche
Art und Weise wechselwirken. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen folgenden
Arten:
Ionisierende Strahlung, wie z. B. ener
giereiche Ultraviolett , Röntgen- undGammastrahlung, die Bindungen zwischen Atomen und Molekülen im Körper zu lösen vermag (d. h. Ionen erzeugen kann)Nichtionisierende Strahlung, deren
Energiegehalt zu gering ist, um Ionenzu erzeugen, wie z. B. Radiowellen oderniederfrequente Felder der Wechselstromversorgung

In folgenden Frequenzbereichen sind akute Wirkungen belegt:

Ionisierende Strahlung aller Art gilt als
krebserregend. Die in dieser Broschüredargestellten technischen Anwendungenfallen jedoch nicht in den Frequenzbereich
ionisierender Strahlung.
Nichtionisierende Strahlung wirkt auf den
Körperdirekt, z. B. durch Reizwirkung an Nervenbahnen oder Erwärmung des Gewebes oderindirekt, z. B. über die Beeinflussungeines Herzschrittmachers.

Niederfrequente Felder

Gleichfelder (0 Hertz)


Bei starken elektrischen Gleichfeldern
kommen durch die Kraftwirkung Effekte wie Aufrichten der Haare, Blitzentladung und elektrischer Schlag vor.
Starke magnetische Gleichfelder wechselwirken mit bewegten Ladungen (z. B.
Ionen im Blut) und mit magnetischen
Implantaten. Künstlich erzeugte Gleichfelder, die stark genug sind, um gesundheitlich relevant zu sein (z. B. bei derKernspintomographie), kommen in derAlltagswelt nicht vor.


(0,1 Hertz–30 Kilohertz)
Hier dominieren die Reizwirkungen auf
Sinnes-, Nerven- und Muskelzellen.
Auslöser sind die durch elektrische undmagnetische Felder im Gewebe hervorgerufenen Ströme.

Hochfrequente Felder

Eine Wirkung kann dabei sofort (akute Wirkung) oder erst nach längerer Zeit (Langzeitwirkung oder chronische Wirkung) auftreten.

32 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

(30 Kilohertz–300 Gigahertz)
Hier sind die thermischen Wirkungenvorherrschend, d. h. eine Erwärmung
des Körpers bzw. bestimmter Körperteile.

Kurzwellentherapie:
Hochfrequente Felder(27,12 Megahertz) erwärmen die behandelten
Körperteile auch in der
Tiefe.

Mikrowellentherapie:
Mikrowellen (2.450 Megahertz) verursachen
eine oberflächennahe
Erwärmung.
Weitere Informationen
finden Sie auf Seite 108.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 33

Wirkungen

Reizwirkung

AKUTE WIRKUNGENNIEDERFREQUENTER FELDER

Niederfrequente elektrische Felder dringen nur schlecht in den Körper ein. Die
Feldstärke im Körper beträgt nur ein Millionstel der Stärke außerhalb des Körpers.

Ausführliche Infor­
mationen zum Themafinden Sie auf den

Niederfrequente magnetische Felder dagegen dringen praktisch ungestört in den
Körper und erzeugen dort über Induktion
elektrische Felder.

Seiten 101–106
REIZWIRKUNGEN
Niederfrequente Strahlung kann Nerven undMuskeln reizen.

Die durch äußere Felder im Körper erzeugten elektrischen Ströme können zu einer Reizung von Nerven und Muskeln führen, wenn bestimmte Schwellenwerteüberschritten werden.

34 Elektromagnetische Felder im Alltag

Bei elektrischen Feldern dient die Körperstromdichte als Grundlage für die Ableitung von Basisgrenzwerten. Diese Basisgrenzwerte betragen im Frequenzbereichvon 4 Hertz bis 1 Kilohertz
für die allgemeine Bevölkerung 2 Milliampere pro Quadratmeterbei beruflicher Exposition 10 Milliampere pro Quadratmeter undbei überwachter Exposition in der medizinischen Diagnostik oder im Rahmen einer Therapie 100 Milliampere
pro QuadratmeterIn der Verordnung über elektromagnetische
Felder (26. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz, 26. BImSchV) sind Feldstärkegrenzwerte zum Schutz der Bevölkerung festgelegt.

© LUBW / LfU

Wirkungen verschiedener Körperstromdichten durch von außen einwirkendeelektromagnetische Felder nach WHO
Körperstromdichte am
Wirkungsort in mA/m2

WirkungenDeutliche Gesundheitsgefahren(Störung des Herzrhythmus, Herzkammerflimmern,Überschreiten der Loslassschwelle)> 1.000

Die Tabelle zeigt die Reaktionen des Körpers bei
verschiedenen Strom-

Mögliche Gesundheitsgefahren(Veränderungen in der Erregbarkeit der Zellen,
Reizschwellen werden erreicht)

100–1.000

dichten im Frequenzbereich zwischen 1 Hertz

Belästigung und Beeinträchtigung des Wohlbefindens
möglich, Einfluss auf Knochenwachstum

10 – 100

Subtile biologische Effekte beim Menschen

1–10

Keine gesicherten Effekte<1© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 35

und 300 Hertz.

Wirkungen

Wärme­
wirkung

Ausführliche Infor­
mationen zum Themafinden Sie auf den
Seiten 106–110

Hochfrequente Strahlen
werden im Körper in
Wärme umgewandelt.

AKUTE WIRKUNGEN
HOCHFREQUENTER FELDER

Die Absorption von Hochfrequenzstrahlung durch den menschlichen Körper ist
stark frequenzabhängig. Bis etwa 30 Megahertz dringt die Strahlung wenig gehindert
in den Körper ein. Bei 70 bis 100 Megahertz haben die Körperabmessungen unddie Wellenlänge etwa dieselbe Größenordnung, daher wird viel Strahlung absorbiert.
Bei geduckter Haltung oder bei Kindern ist
die Resonanzfrequenz höher. Bei Frequenzen oberhalb 300 Megahertz ist die
Wellenlänge und damit die Eindringtiefe
wesentlich kleiner als der menschliche
Körper; hier kommt es zur Teilkörperabsorption und schließlich zur Oberflächenabsorption. Die eindringende Strahlungsenergie wird in biologischem Gewebe durch
verschiedene Mechanismen letztlich in
Wärme umgewandelt.

beit oder sportliche Betätigung kann einewesentlich stärkere Erwärmung hervorrufen. Beträgt der Energieumsatz eines Menschen im Ruhezustand ungefähr 1 Watt pro
Kilogramm, erhöht er sich beim Gehen auf
etwa 3 bis 5 Watt pro Kilogramm. Dabei
kann es zur Erwärmung um mehr als 2 °C
kommen, ohne dass bei einem gesunden
Menschen Beeinträchtigungen auftreten.
Den Basisgrenzwerten im Hochfrequenzbereich liegt ein Ganzkörper-SAR-Wert von
0,08 Watt pro Kilogramm zu Grunde. Damit
wird sichergestellt, dass es auch für Ältere,
Kranke oder Kinder nicht zu gesundheitlichbeeinträchtigenden Temperaturerhöhungenkommen kann.

Dasselbe gilt für Teilkörper-SAR-Werte.
Zum Schutz der einzelnen Körperteile mussdie Feldeinwirkung so begrenzt werden,
dass sich keine Stelle am Körper um mehr
Die Spezifische Absorptionsrate (SAR) ist als 1 °C erwärmt. Der Grenzwert beträgt dadie Energie, die pro Zeiteinheit im Gewe- her sicherheitshalber 2 Watt pro Kilogramm,
be absorbiert wird. Sie wird in Watt pro gemittelt über 10 g Körpergewebe.
Kilogramm angegeben. Beim GanzkörperSAR-Wert wird die absorbierte Leistung Der Basisgrenzwert wird in Feldstärken eleküber den ganzen Körper gemittelt. Teilkör- tromagnetischer Felder außerhalb des Körper-SAR-Werte werden verwendet, wenn pers umgerechnet. Diese Feldstärken dürfen
nur Teile des Körpers der Strahlung ausge- durch die Einwirkungen von Geräten, z. B.
setzt sind oder unterschiedliche Körperge- eines Handys, nicht überschritten werden.
In der Medizin werden lokale Temperaturwebe betrachtet werden.
überhöhungen gezielt genutzt, um einen
Ganzkörper-SAR-Werte von 1 bis 4 Watt therapeutischen Effekt zu erzielen. Dabei
pro Kilogramm führen bei Erwachsenen zu werden Teilkörper-SAR-Werte von 10 bis
einer durchschnittlichen Temperaturerhö- über 50 Watt pro Kilogramm angewendet.
hung von weniger als 1 °C. Körperliche Ar-

36 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Exposition des Menschen durch die hochfrequenten elektromagnetischen Felder eines
Handys.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 37

Wirkungen

Sonstige
WirkungenAusführliche Infor­
mationen zum Themafinden Sie auf den
Seiten 110–114

LANGZEITWIRKUNGEN NIEDER- UND

HOCHFREQUENTE FELDER UND

HOCHFREQUENTER FELDERKREBSViele Studien untersuchen eine mögliche
Beziehung zwischen elektromagnetischen
Feldern und Krebs. Nationale und internationale Expertenkommissionen haben bei
der Bewertung der Gesamtheit der Studien
jedoch bisher keinen Zusammenhang gefunden. Es gibt jedoch epidemiologischeStudien, die auf mögliche Zusammenhänge
hinweisen und daher bei der Bewertung
genau betrachtet werden müssen.

Nach Bewertung verschiedener Studien
kommt das Bundesamt für Strahlenschutz(BfS) zum Schluss, dass es keinen ursächlichen Zusammenhang zwischen der Hochfrequenzstrahlung von Rundfunksendern
und Krebs gibt.

NIEDERFREQUENTE FELDER UND
KREBSBisher wurde kein Zusammenhang zwischenelektromagnetischen
Feldern und Krebs
nachgewiesen.

In ihrer fünf Stufen umfassenden Skala hat
die Internationale Agentur für Krebsforschung (International Agency for Research
on Cancer, IARC) niederfrequente 50-HzFelder aufgrund der Ergebnisse epidemiologischer Studien zu Leukämie bei Kindernals „möglicherweise krebserregend“ (2b)eingestuft. Auch die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hält Magnetfelder für„möglicherweise kanzerogen“. Ein Zusammenhang mit kindlicher Leukämie wird allerdings nur im geringen Maße gesehen.
Weitere gesundheitliche Beeinträchtigungen wie Depressionen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder Entwicklungsstörungenergeben sich laut WHO nicht.

38 Elektromagnetische Felder im Alltag

Die internationale Interphone-Studie, ander 13 Länder teilnehmen, untersucht mögliche Zusammenhänge zwischen der Handynutzung und dem Risiko, an einem Tumor im Kopfbereich zu erkranken. Im Mai
2010 wurden erste zusammengefasste Ergebnisse aus der INTERPHONE-Studieüber mögliche Langzeitfolgen der Mobilfunknutzung veröffentlicht. Der Auswertung zufolge konnte kein erhöhtes Risikovon Hirntumoren durch Handynutzung
nachgewiesen werden. Damit bestätigt die
Studie die Ergebnisse des vom Bundesamt
für Strahlenschutz (BfS) durchgeführten
Deutschen Mobilfunk Forschungsprogramms.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische
Felder werden als möglicherweise krebserregend
eingestuft.

Skala der IARC zur Einstufung verschiedener Umwelt­agenzien und Chemikalien

Gruppe 1 – „für Menschen krebserregend“

ca. 100 Stoffe,z. B. Asbest, Cadmium, Radonund seine Zerfallsprodukte

Gruppe 2a – „für Menschen wahrscheinlich krebserregend“über 50 Stoffe,z. B. Acrylamid (entsteht bei
starkem Anbraten), Bitumendämpfe und Abgase von Dieselmotoren

Gruppe 2b – „für Menschen möglicherweise krebserregend“über 200 Stoffe,z. B. konserviertes saures Gemüse und Kaffee, elektromagnetische Felder

Gruppe 3 – „nicht klassifizierbar“

ca. 500 Stoffe,z. B. Tee und Saccharine

Gruppe 4 – „für Menschen wahrscheinlich nicht krebserregend“

Caprolactam (kristalliner Feststoff)© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 39

Wirkungen

Sonstige
WirkungenAusführliche Infor­
mationen zum Themafinden Sie auf den
Seiten 115–118

Implantate wechselwirken besonders stark mit
elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Feldern.

BEFINDLICHKEITSSTÖRUNGEN

trächtigen. Störungen sind z. B. nicht ausgeschlossen
unmittelbar unter einer 380-Kilovolt
Hochspannungsfreileitungim Überwachungsbereich von Artikelsicherungsanlagen und Metalldetektoren
bei der körpernahen Verwendung von
Geräten mit starken Motoren wie z. B.
Bohrmaschinen undbei statischen Magnetfeldern über500 Mikrotesla.

Manche Menschen schreiben ihre gesundheitlichen Beschwerden dem Einfluss elektromagnetischer Felder zu. Die Symptome
dieser so genannten elektrosensiblen Personen sind unspezifisch und können stark
variieren. Nach mehreren Studien zu Befindlichkeitsbeeinträchtigungen schließt
das BfS jedoch einen Zusammenhang zwischen elektromagnetischen Feldern undden Beschwerden elektrosensibler Personen mit hoher Wahrscheinlichkeit aus.
Auch die WHO sieht keinen Zusammen- Im Allgemeinen reicht bei Haushaltsgerähang zwischen den bestehenden Symp- ten mit kleinem Elektromotor, beispielsweise Mixer oder Fön, ein Sicherheitsabtomen und Feldern.
stand von 20 cm aus. Von den Feldern der
BEEINTRÄCHTIGUNGEN VONüblichen Hochspannungs- und StromverIMPLANTATTRÄGERN
sorgungsleitungen geht in der Regel keine
Aktive Implantate wie Herzschrittmacher, Gefahr für Implantatträger aus.
Nervenstimulatoren, Insulinpumpen oderHörprothesen, die mit elektronischen Für den Bereich der hochfrequenten FeldSchaltkreisen ausgestattet sind, können er ist festzuhalten, dass der Aufenthalt in
durch niederfrequente und hochfrequente unmittelbarer Nähe starker RundfunkFelder gestört werden. Metallische Prothe- und Fernsehsender gefährlich sein kann.
sen können sich in seltenen Fällen in Wo nötig, werden Warnschilder aufgestarken Hochfrequenzfeldern erwärmen stellt. Implantatträger sollten generell solund so zu einer Schädigung des umlie- che Bereiche mit starken Feldern meiden.
genden Gewebes führen.
Die Felder von Handys können keine StöTräger technischer und insbesondere ak- rungen auslösen, wenn die betriebsbetiver Implantate sollten daher Fragen zur reiten Geräte in einem Abstand von mehrelektromagnetischen Verträglichkeit auf als 20 cm vom Implantat gehalten werden.
jeden Fall mit ihrem behandelnden Arzt In manchen Krankenhäusern ist die Moabklären. Es gibt nur wenige Quellen nie- bilfunknutzung in Bereichen untersagt,
derfrequenter Felder, die imstande sind, wo empfindliche medizinische Geräte unddie Funktion von Herzschrittmachern und Patienten mit Implantaten gestört werden
anderen aktiven Implantaten zu beein- könnten.

40 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Aktive Implantate wie
Herzschrittmacher,
Nervenstimulatoren,
Cochleaimplantate oderHörprothesen, die mit
elektronischen Schaltkreisen ausgestattet sind,können durch niederfrequente und hochfrequente Felder gestört
werden.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 41

Grenzwerte

Gesetzliche
VorgabenGrenzwerte zum Schutz derBevölkerung vor elektromagnetischen
Feldern
Für den Schutz der Allgemeinheit vor der
Einwirkung nichtionisierender elektromagnetischer Felder sind in der Verordnungüber elektromagnetische Felder (26. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz, 26. BImSchV) Grenzwerte festgelegt.
Man unterscheidet zwischen Basisgrenzwerten und Referenzgrenzwerten.

Ausführliche Infor­
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Seiten 120–125

Die gesetzlichen Regelungen beinhalten
Grenzwerte mit hohem
Sicherheitsfaktor.

Basisgrenzwerte beruhen auf gesicherten
Schwellenwerten der im Gewebe wirksamen Einflussgrößen. Im Niederfrequenzbereich ist dies die Stromdichte inMilliampere pro Quadratmeter, im Hochfrequenzbereich die Spezifische Absorptionsrate (SAR) im Gewebe in Watt pro
Kilogramm. Da die Basisgrenzwerte messtechnisch nicht direkt zu ermitteln sind,werden Referenzgrenzwerte abgeleitet,
die in der Umgebung des Menschen leicht
gemessen werden können. Messbare Größen sind zum Beispiel die elektrische
Feldstärke, die magnetische Flussdichte
und die Leistungsflussdichte.
Der empfohlene Basisgrenzwert für die
Stromdichte bei niederfrequenten Feldern
im Körper beträgt generell 2 Milliampere
pro Quadratmeter. Im Hochfrequenzbereich werden ein Ganzkörper-SAR-Wert
von 0,08 Watt pro Kilogramm und ein Teilkörper-SAR-Wert von 2 Watt pro Kilogramm empfohlen.

Bedingungen für die Dauer von 8 Stundenpro Arbeitstag ausgesetzt sind. Hier liegen
die Grenzwerte bei 10 Milliampere pro
Quadratmeter (Stromdichte) bzw. 0,4 Wattpro Kilogramm (Ganzkörper-SAR-Wert)
und 10 Watt pro Kilogramm (TeilkörperSAR-Wert).
Die Basisgrenzwerte liegen um einen Sicherheitsfaktor 50 unterhalb der Schwellenwerte, bei denen akute Wirkungennachgewiesen werden konnten. Damit
wird den Umgebungsbedingungen, der individuellen Empfindlichkeit, dem Alterund dem Gesundheitszustand von Einzelpersonen in der Bevölkerung Rechnung
getragen.
Die 26. BImSchV enthält Anforderungenan ortsfeste Anlagen mit Frequenzen zwischen 0 Hertz und 300 Gigahertz. Beispielsweise muss bei 50 Hertz Wechselstromleitungen für das elektrische Feld ein
Grenzwert von 5 Kilovolt pro Meter eingehalten werden und eine magnetische Flussdichte von 100 Mikrotesla. Im Mobilfunkbereich sind die einzuhaltenden Grenzwertevon der Frequenz abhängig, bei LTE mit
Frequenzen über 2 Gigahertz sind es 61 Voltpro Meter für das elektrische Feld und
0,16 Ampere pro Meter für die magnetische
Feldstärke. Nicht ortsfeste Quellen wie
Haushaltsgeräte oder Handys werden vonder 26. BImSchV nicht erfasst.

Für beruflich exponierte Menschen gelten
höhere Grenzwerte, da sie den elektromagnetischen Feldern unter kontrollierbaren

42 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Grenzwerte für Niederfrequenzanlagen gemäß der 26. BImSchV

Frequenz in Hz

Elektrische Feldstärke in kV/mMagnetische ­Flussdichte in µT

0

-

500

1 bis 8540.000/f2

8 bis 2555.000/f

25 bis 50

5200

50 bis 400

250/f

200

400 bis 3.000

250/f

80.000/f

3.000 bis 10.000.000

0,083

27

Grenzwerte für Hochfrequenzanlagen gemäß der 26. BImSchV

Frequenz in MHz

Elektrische Feldstärke in V/mMagnetische Feldstärke in A/m

0,1 bis 187

0,73/fDer Grenzwert ist teil-

1 bis 1087/√f0,73/f

10 bis 400

28

0,073

weise frequenzabhängig.

400 bis 2.000

1,375 x √f

0,0037 x √f2.000 bis 300.000

61

0,16

Für f ist der Zahlenwert in der Einheit MHz einzusetzen

In Deutschland maßgebliche Referenzwerte auf Grundlage der 26. BImSchV. Die Grenzwerte
für Hochfrequenzanlagen oberhalb 0,1 MHz sind hier als magnetische Flussdichte dargestellt.

105

Referenzwerte fürElektrische
Feldstärke E
in V/mBahnstrom 16,7 Hz

102

101

100

10-1

Stromversorgung 50 Hz

103

101

Felder von 1 Hz bis
Allgemeinbevölkerung in

102

103

104

Deutschland (ungestörte

Leistungsdichte S
in W/mMagnetische
Flussdichte B
in T

Reizwirkung
100

und elektromagnetische
100 GHz für die

Effektivwerte).

Thermische Wirkung-2

10

elektrische, magnetische

GSM-900
LTE-1800

UKW

104

105

106

107

108

109

1010

1011

Frequenz in Hz© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 43

44 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

II. Näher betrachtet
Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 45

1 Physikalische Grundlagen
1.1 ELEKTRISCHE UND MAGNETISCHEFELDER

Ein elektrisches Feld entsteht überall
dort, wo aufgrund getrennter Ladungsträger
eine elektrische Spannung U vorhanden ist.
Es bildet sich auch dann aus, wenn kein
Strom fließt.

+

Abb. 1: Homogenes elektrisches Feld (Plattenkondensator; idealisiert).

+

Abb. 2: Inhomogenes elektrisches Feld zweier Ladungen(Dipol).

Die elektrische Spannung wird in Volt (V)gemessen, die elektrische Feldstärke E in
Volt pro Meter (V/m). Die Stärke des elektrischen Feldes nimmt mit steigender Spannung zu und mit zunehmendem Abstandvon der Quelle ab.

Wirkt ein zeitlich sich änderndes elektrisches Feld auf einen elektrisch leitfähigen
Körper ein, so führt der ständige Ladungswechsel im Körper zu einem wechselnden
Stromfluss. Der Strom wird in der Einheit
Ampere (A) gemessen. Die elektrische
Stromdichte gibt den Strom pro Fläche(A/m2) an.
Ein magnetisches Feld entsteht überall
dort, wo elektrische Ladungen bewegt werden, d. h. wo Strom fließt. Die Stärke desmagnetischen Feldes, auch als magnetische
Feldstärke H bezeichnet, wird in Ampere
pro Meter (A/m) angegeben.

Elektrische Felder werden stark durch ihre
Umgebung beeinflusst. Jedes leitfähige Objekt erfährt im elektrischen Feld eine Verschiebung der Ladungsverteilung (Influenz); dadurch wirkt es auf die Form desFeldes zurück. Im Innern eines geschlossenen leitfähigen Raumes („Faradayscher
Käfig“) wird das elektrische Feld ausgelöscht, da das Feld der Influenzladungendas ursprüngliche Feld mit umgekehrtem
Vorzeichen überlagert (siehe Abb. 3).
Auch Gebäude schirmen ein von außen
einwirkendes elektrisches Feld nahezu vollständig ab, so dass die elektrische Feldstärke im Gebäudeinnern im Vergleich zu den
von außen einwirkenden Feldern vernachlässigbar gering ist. Umgekehrt kann auchein im Innern eines leitfähigen Objektes
erzeugtes elektrisches Feld weitestgehendnach außen hin abgeschirmt werden, z. B.
bei einem Mikrowellenherd.

46 Elektromagnetische Felder im Alltag++++++++
Abb. 3: Ein externes Feld führt bei guten Leitern zu einer Ladungsverschiebung. Dadurch
wird im Innern ein Gegenfeld erzeugt (im Bildgestrichelt dargestellt). In der Folge neutralisieren sich die Felder.

© LUBW / LfU

Die magnetische Flussdichte B gibt die
Stärke des magnetischen Feldes H in Materie an, ihre Maßeinheit lautet Tesla (T). Fürdie magnetische Flussdichte B wird häufig
auch der Begriff magnetische Induktion
verwendet. In vielen Fällen ist die magnetische Flussdichte mit der magnetischen
Feldstärke über eine Materialkonstante, diePermeabilität µ, direkt verknüpft. In Luftentspricht eine magnetische Feldstärke von
1 A/m einer magnetischen Flussdichte von
1,257 µT.

Als Beispiel für ein magnetisches Feld sindin der Abb. 4 die Magnetfeldlinien eines
geraden, stromdurchflossenen Leiters dargestellt.
Das Magnetfeld kann im Gegensatz zum
elektrischen Feld die meisten Materialiennahezu unvermindert durchdringen. Eine
Abschirmung ist, wenn überhaupt, nur mit
großem Aufwand und teuren Spezialwerkstoffen zu erreichen. Wie stark die magnetische Feldstärke mit zunehmender Entfernung von der Quelle abnimmt, hängt auchvon der Art des jeweiligen Stromkreises ab(siehe Abb. 5).

Die Stärke des Magnetfeldes nimmt mit zunehmender Stromstärke zu und mit wachsendem Abstand von der Quelle ab.

Abb. 4: Magnetfeldlinien
eines stromdurchflossenen
Leiters.

100

Abb. 5: Abnahme der Magnetfeldstärke verschiedener Quellen mit der Entfernung.

90
80

Feldstärkeintensität in %

70

1/r

60
50

1/r²

40
30

1/r³

20
10

0
1

2

3

4

5

6

7

Entfernung r in relativen Einheiten

1/r: Feld eines geraden langen stromdurchﬂossenen Leiters (z.B. Bahnstromleitung)
1/r²: Feld durch Überlagerung zweier Leiter mit hin- und rückﬂießendem Strom1/r³: Feld einer Zylinderspule (z.B. Elektromotor)© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 47

8

9

10

oder zwei Wellentälern wird als SchwinBei elektrischen Wechselfeldern ändert gungsdauer T bezeichnet und in Sekunsich die Polarität (+/-) des Feldes mit der den gemessen.
Zeit. Typischerweise erfolgt dieser Polaritätswechsel in Form einer Sinusschwin- Bildet man von der Schwingungsdauer den
gung, wie sie in der Abb. 6 dargestellt ist. Kehrwert, ergibt sich die Frequenz mit derEinheit 1/s oder Hertz (Hz). Sie ist ein Maß
Am besten geeignet zum Verständnis einer für die Anzahl der Schwingungen pro Seelektrischen Schwingung sind Wellen auf kunde. Beim Mobilfunk liegt die Frequenz
der Wasseroberfläche, die auch Namensge- zwischen 790 Millionen Schwingungen und
ber für die elektromagnetische Welle wa- 2,7 Milliarden Schwingungen pro Sekunde
ren. Wellen haben Wellenberge und Wel- (790 MHz - 2,7 GHz).
lentäler. Der räumliche Abstand zwischenzwei Wellenbergen oder zwei Wellentälern Die Stärke der Schwingung wird als Ampliwird als Wellenlänge λ bezeichnet und in tude bezeichnet. Je nach Art der SchwinMetern angegeben. Beim Mobilfunk liegt gung wird hier die passende Einheit verdie Wellenlänge zwischen 15 und 30 cm.
wendet. Während die Amplitude vonWasserwellen in Metern gemessen wird,
Wasserwellen wandern mit der Zeit über wird die Amplitude von Schallwellen in
die Wasseroberfläche; an einem festen Ort Pascal, die Amplitude des elektrischen
schwankt der Wasserstand fortwährend. Wechselfeldes in Volt pro Meter und die
Ein Schiff, das auf einer festen Stelle ankert, Amplitude des magnetischen Wechselschwingt an dieser Stelle auf und ab. Die feldes in Ampere pro Meter angegeben.
Zeitdauer zwischen zwei Wellenbergen
1.2 SCHWINGUNGEN UND WELLEN

Abb. 6: Verlauf einer
sinusförmigen Welle.

+

Wellenlänge

Amplitude
Weg (s)0
Zeit (t)Schwingungsdauer

48 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Wellenhaben eine Ausbreitungsgeschwindigkeit. Bei Wasserwellen liegt sie
typisch bei 5 bis 10 m/s, bei Schall beträgt sie
343 m/s (Schallgeschwindigkeit in Luft bei
20 °C). Die Ausbreitungsgeschwindigkeit
elektromagnetischer Wellen ist im Vakuum
und in guter Näherung in Luft für alle Frequenzen gleich und entspricht der Lichtgeschwindigkeit, die ca. 300.000 km/s beträgt. Es gibt folgenden physikalischen
Zusammenhang zwischen der Wellenlänge,der Schwingungsdauer T einer elektromagnetischen Welle sowie der Lichtgeschwindigkeit c:
λ=T·c
Elektromagnetische Felder können sichvon der Quelle, z. B. einer Antenne, lösen
und im Raum über große Entfernungenausbreiten. Diese Eigenschaft wird zur Informationsübertragung z. B. bei Rundfunk,Fernsehen und Mobilfunk genutzt.

Zur Informationsübertragung wird einer reinen hochfrequenten Sinusschwingung daszu übertragende Bild-, Ton- oder Datensignal aufgesetzt. Das Verfahren wird als Modulation bezeichnet. Die Trägerschwingung
kann dazu sowohl in ihrer Amplitude (Amplitudenmodulation AM, siehe Abb. 7), in
ihrer Frequenz (Frequenzmodulation FM)
als auch in ihrer Phase (PhasenmodulationPM) verändert werden. Je nach Verfahren
werden alle Parameter oder nur einzelne Parameter des Trägersignals verändert. Bei deranalogen Amplitudenmodulation erfolgt
beispielsweise nur eine Variation der Amplitude des Trägersignals, während die anderen
Parameter der Trägerfrequenz keine Information beinhalten. Die modulierte Trägerschwingung kann dann zum Empfänger
übertragen werden, der mittels Demodulation die ursprüngliche Ton-, Bild- oder Dateninformation wiedergewinnt.

Amplitude

Abb. 7: Die einfachste Form­einer Modulation: Amplitudenmodulation.

Zeit© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 49

1.3 ELEKTROMAGNETISCHESSPEKTRUM

Elektrische und magnetische Felder stehenin einem engen Zusammenhang: Elektrische Felder bewegen elektrische Ladungen, bewegte elektrische Ladungen erzeugen
magnetische
Felderundmagnetische Wechselfelder erzeugen (induzieren) wiederum elektrische Felder.
Diese wechselseitige enge Verknüpfung ist
umso stärker, je schneller die Feldänderungen erfolgen, d. h. je höher die Frequenz
ist. Bei hohen Frequenzen über 30 Kilohertz (kHz) können die beiden Felder nicht
mehr getrennt betrachtet werden. Man
spricht nun von elektromagnetischen Feldern oder Wellen.
Der physikalische Begriff der elektromagnetischen Wellen bzw. Felder umfasst einen weiten Frequenzbereich (Abb. 8).
Man spricht von Gleichfeldern oder statischen Feldern, wenn sich die Polarität
nicht oder nur sehr langsam ändert, die
Frequenz also null bzw. fast null (< 0,1 Hz)
ist. In einer groben Aufteilung wird derBereich von 0,1 Hz bis etwa 30 kHz als
Niederfrequenz und der Bereich von
30 kHz bis 300 GHz als Hochfrequenz bezeichnet. Das Frequenzband von 30 kHz
bis 300 MHz, auch Radiofrequenzband genannt, setzt sich zusammen aus den Bereichen Langwelle (LW), Mittelwelle(MW), Kurzwelle (KW) und Ultrakurzwelle (UKW).

50 Elektromagnetische Felder im Alltag

Im Bereich von 300 MHz bis 300 GHz
spricht man von Mikrowellen. Den Mikrowellenbereich nutzen zum Beispiel Fernsehsender, Mobilfunknetze, Radaranlagenund Mikrowellenherde. Zwischen 300 GHz
und 384 THz (1 mm bis 0,78 µm) liegt derBereich der infraroten oder auch Wärmestrahlung. Jenseits davon, bei Frequenzen
zwischen 384 THz und 789 THz (780 nm
bis 380 nm), nimmt das menschliche Auge
die Strahlung wahr: Hier haben wir es mit
dem sichtbaren Licht zu tun.
Das elektromagnetische Spektrum wird inden Bereich der nicht ionisierenden undder ionisierenden Strahlung aufgeteilt. Zur
ionisierenden Strahlung zählen die kurzwellige ultraviolette Strahlung, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung. Aufgrund
ihrer hohen Energie ist sie in der Lage, Bindungen zwischen Atomen und Molekülen
im Körper zu lösen. Die Grenze zwischenden beiden Bereichen liegt bei Wellenlängen zwischen 100 nm und 200 nm. Ionisierende Strahlen sind nicht Gegenstand dieser Broschüre; hier wird ausschließlich auf
den Bereich der nichtionisierenden Strahlung bis 300 GHz eingegangen (Niederfrequenz bis Mikrowellen).

© LUBW / LfU

Kernspintomographie
Dauermagnet

Niederfrequente

3 Hz

100.000 km

16 2/3 Hz

18.000 km

Bahnstrom
Stromversorgung
und Elektrogeräte
im Haushalt

Hochfrequente
Wechselfelder

Röntgenstrahlung

Gammastrahlung

50 Hz

6.000 km

1.000 km

3 kHz

100 km30 kHz

10 km

300 kHz

1 km

3 MHz

100 m

ihre Polarität nicht undhaben somit eine Frequenz von 0 Hertz (Hz).

Wechselfeldern wird

30 Hz

Infrarot

Ionis ierende Stra hlung

1 Mio. km

300 HzGleichfelder wechseln

Von niederfrequenten

0,3 Hzgesprochen, wenn eine
Frequenz von 0,1 Hz bis
30 kHz vorliegt.

Rundfunk
LW/MW/KW

Hochfrequente Felder

30 MHz

10 m

Mobilfunk undInternet

300 MHz1m

Funkverbindungen
im Haushalt

3 GHz

100 mm30 GHz

10 mm

300 GHz

1 mm

3 THz

100 µm30 THz

10 µm

300 THz

1 µm

153x10 Hz100 nm3x1016 Hz

10 nm

3x1017 Hz

1 nm

3x1018 Hz

100 pm3x1019 Hz

10 pm

3x1020 Hz

1 pm

Mikrowellenhaben eine Frequenz
zwischen 30 kHz und
300 GHz.

Licht, Röntgenstrahlung
und Gammastrahlung
Lichtwerden in dieser Bro-UV-Lichtschüre nicht behandelt.

Ionisation

Nicht ionisierende S trah l u ng

Wechselfelder

Kraftwirkung

Wellenlänge

Reizwirkung

Frequenz

Wärmewirkung

Gleichfelder

Abb. 8: Elektromagnetisches Spektrum© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 51

2 Natürliche elektromagnetische Felder

Kompakte Informationen
zum Thema finden Sie
auf den Seiten 8–9

Elektromagnetische Felder sind seit jeher
Bestandteil der natürlichen Umwelt desMenschen. Natürliche Vorkommen sind inerster Linie das elektrische Feld zwischen
Erdboden und höheren Atmosphärenschichten, das Magnetfeld der Erde sowie
die natürliche elektromagnetische Strahlung
der Sonne (Licht- und Wärmestrahlung).

Der letzte sog. Polsprung erfolgte vor etwa
780.000 Jahren. Zurzeit ist die Achse desgeomagnetischen Dipolfeldes um etwa
11,5° gegenüber der Erdachse geneigt. Dies
führt dazu, dass ein Kompass an den meisten Orten nicht genau nach Norden zeigt.
Man nennt diese Abweichung auch Ortsmissweisung.

2.1 ELEKTRISCHES FELD IN DER AT-

Das statische Erdmagnetfeld, das die ganze
Erde vom Südpol bis zum Nordpol umgibt(Abb. 10), hat am Äquator eine Flussdichte
von ca. 30 µT und an den Polen von ca.
70 µT (Abb. 11). Für Süddeutschland kannman etwa 48 µT ablesen. Damit ist das Erdmagnetfeld das stärkste Magnetfeld, welchem wir und andere Organismen im Allgemeinen dauerhaft ausgesetzt sind.

MOSPHÄRE
Ionosphäre

+
+
-

-

+

Abbildung 2.1.: Elektrisches Feld auf der Erde

Abb. 9: Elektrisches Feld derErde.

Abb. 10: Feldlinien des Erdmagnetfeldes (schematisch).

Durch die energiereiche Sonnenstrahlung
und die kosmische Strahlung wird die Atmosphäre in ca. 70 km Höhe stark ionisiert, d. h.
elektrisch aufgeladen. Daher nennt man diese Schicht auch Ionosphäre. Zwischen ihr
und dem Erdboden besteht eine Potenzialdifferenz von bis zu 300 kV (siehe Abb. 9).
Dadurch bildet sich ein statisches elektrisches Feld über der Erdoberfläche. Die Stärke dieses Feldes ist abhängig von der Sonnenaktivität, der Leitfähigkeit der Luft, derJahreszeit und dem Wetter.

Im Feldlinienbild des Erdmagnetfeldes(Abb. 10) sieht man, dass die magnetischen Feldlinien nur in Äquatornähe
parallel zur Erdoberfläche verlaufen. In
Mitteleuropa treten die Linien schräg in
Im Winter ist die Feldstärke mit ca. 270 V/m den Erdboden ein.
doppelt so groß wie im Sommer mit
ca. 130 V/m. Bei Gewittern können über Den Winkel zwischen einer zur Erdoberfläebenem Gelände Feldstärken von che parallelen Ebene und der Feldlinie be20.000 V/m auftreten. In Gewitterwolken zeichnet man als Inklinationswinkel („Einwerden sogar Werte von etwa 200.000 V/m trittswinkel“). Er liegt in Süddeutschlanderreicht.
zwischen ca. 63,5° und 66°. Die Inklination
ist am Nord- und Südpol etwa 90°, am
2.2 MAGNETFELD DER ERDEÄquator etwa 0°.
Die geomagnetischen Pole der Erde fallen
nicht genau mit ihren geographischen Po- Zum Erdmagnetfeld tragen drei Anteile bei:len zusammen und sind auch nicht ortsfest. Das Feld des flüssigen Erdkerns (Hauptfeld, Anteil ca. 96 %)Das Erdmagnetfeld verändert sich im Laufe
der Jahrhunderte, in unregelmäßigen Ab- Oberflächennahe magnetisierte Mineralien in der Erdkruste (Krustenfeld,
ständen kehrt sich die Polarität sogar um.
Anteil ca. 2 %)52 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Effekte der äußeren Atmosphäre, diesich unter dem Einfluss der Sonneneinstrahlung und des Sonnenwindes ständig ändern (Magnetosphäre und Ionosphäre, Anteil ca. 2 %).

Weitere Informationen sowie einen Online-Erdmagnetfeldrechner gibt es beim
Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ)
Potsdam [1].

Abb. 11: Das Magnetfeld derErde hat am Äquator eine
Flussdichte von ca. 30 µT, an
den Polen ist es etwa doppelt
so groß, Stand 2015.

Abb. 12: Prozentuale Änderung der Stärke des magnetischen Hauptfelds von 1980
bis 2015, Stand 2015.

Abb. 13: Magnetisches Hauptfeld in Deutschland, Stand
2012.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 53

Kompakte Informationen
zum Thema finden Sie
auf den Seiten 8–9

Das Erdmagnetfeld hat in der Entwicklungsgeschichte der Organismen seine Spuren
hinterlassen. So nutzen es einige Tiere wie
zum Beispiel Tauben, Zugvögel, Meeresschildkröten, Haie und wahrscheinlich auchWale zur Orientierung. Diesen Sachverhalt
nennt man Magnetotaxis.
Selbst Bakterien nutzen das Erdmagnetfeld.
Solche magnetotaktischen Mikroorganismenverwenden einen zellulären Mini-Kompass,der aus einer Kette von einzelnen NanoMagneten (Magnetosome) besteht und die
gesamte Bakterienzelle wie eine Kompassnadel im magnetischen Feld ausrichtet. Die
Magnetosome erlauben dem Bakterium anhand der Magnetfeldlinien des Erdmagnetfeldes „oben“ von „unten“ zu unterscheiden
und zielsicher jene Wasserschichten anzusteuern, in denen es optimale Wachstumsbedingungen vorfindet [2]. Magnetosome kommen auch bei Algen vor.
Bei einigen höheren Lebewesen, auch bei
Wirbeltieren, wurden Magnetosome im
Bereich der Ohren oder im Gehirn nachgewiesen. Möglicherweise spielen sie auchhier eine Rolle bei der Orientierung im Magnetfeld. In der Netzhaut von Zugvögeln

wurde ein Molekül (Cryptochrom) entdeckt, das auf magnetische Felder reagiert.
Dank dieses Rezeptors im Auge können
die Tiere das Magnetfeld der Erde möglicherweise buchstäblich sehen [3].
2.3 WEITERE NATÜRLICHE FELDER

Jede Stunde entladen sich auf der Erde etwa
eine Million Blitze, die in geringem Maße
zum Erdmagnetfeld beitragen. In Deutschland wurden im Jahr 2009 insgesamt
2,4 Millionen Blitze registriert [4]. In unmittelbarer Nähe eines Blitzes können magnetische Flussdichten von bis zu 1.000 µT auftreten. Bei jeder Blitzentladung wird ein
elektromagnetischer Impuls erzeugt, dersich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet
und noch in Hunderten von Kilometern
Entfernung gemessen werden kann. Dadurch lassen sich Blitze genau lokalisieren.
Polarlichter dagegen entstehen durch energiereiche, elektrisch geladene Teilchen desSonnenwindes, die auf die Erdatmosphäretreffen und Luftmoleküle zum Leuchten
bringen. Dabei werden weit reichende
elektromagnetische Felder erzeugt, die unter Umständen sogar negative Auswirkungen auf Stromnetze und elektronische
Bauteile haben können.

Abb. 14: Polarlicht.

Es gibt Lebewesen, die in der Lage sind,elektrische Felder zu erzeugen. Sie besitzen
zudem einen „Elektrosinn“ zur Wahrnehmung von Feldern und Feldänderungen. So
nutzt etwa der Nilhecht schwache elektrische Felder zur Ortung von Beute undHindernissen in trübem Wasser. Dabei treten Spannungen von einigen Volt auf. Andere Fische, wie etwa der Zitteraal, verwenden stärkere Felder zur Lähmung ihrer
Beute. Dabei kommen schlagartige Entladungen mit Spannungen bis zu 800 V auf.

54 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Die wichtigste natürliche Strahlenquelle
ist die Sonne. Aufgrund ihrer hohen Oberflächentemperatur von ca. 5.500 °C gibt sie
infrarotes Licht (Wärmestrahlung), sichtbares Licht, UV-Strahlung und ionisierende Strahlung auf die Erde ab.

am Himmel steht, bei idealen Wetterbedingungen eine Bestrahlungsstärke vonetwa 700 W/m2 gemessen werden. Auf hohen Bergen, wo in 3-4 km Höhe die Atmosphäre viel dünner ist, werden im Sommer
bis zu 1.000 W/m2 erreicht. Hingegen sindes im Winter beim Sonnenhöchststandvon 18° nur etwa 250 W/m2.

Ohne den Einfluss der Atmosphäre würde
bei mittlerem Abstand zwischen Erde undSonne und senkrechtem Sonnenstand(90°) die Sonnenbestrahlungsstärke auf
der Erdoberfläche 1.367 W/m2 betragen.
Dieser Wert wird als Solarkonstante bezeichnet. In Süddeutschland kann im
Sommer, wenn die Mittagssonne 65° hoch

Die Erde reflektiert auf ihrer Tagseite die
Sonnenstrahlung. Da sie mit durchschnittlich 15 °C eine weitaus niedrigere Oberflächentemperatur aufweist als die Sonne,
strahlt sie aktiv nur langwellige Wärmestrahlung mit Wellenlängen von 10 bis 100 µm ab.

2.4 LICHT UND WÄRMESTRAHLUNG

Tab. 1: Natürliche elektromagnetische Felder und ihre Feldstärken bzw. Flussdichten
auftretende elektrische Feldstärken bzw.
­magnetische Flussdichten

Phänomenstatisches elektrisches Feld zwischen­Erdboden und Ionosphäre in 70 km Höhe

130-270 V/m
bis 20.000 V/m

Gewitter

200.000 V/m

Spitzen bei der Blitzauslösung

25-70 µT

Statisches Erdmagnetfeld

48 µT

im Mittel in Bayern und Baden-Württemberg

1.000 µT

BlitznäheAbb. 15: Blitze verursachen
starke elektromagnetische Impulse und Magnetfelder.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 55

3 Niederfrequente und statische Felder

Kompakte Informationen
zum Thema finden Sie
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Neben den natürlichen elektrischen undmagnetischen Feldern gibt es solche, die der
Mensch durch technische Anwendungenkünstlich erzeugt. Bei Gleichfeldern oderstatischen Feldern ändert sich die Polarität
nicht oder nur sehr langsam, die Frequenz
ist also null bzw. fast null (< 0,1 Hz). Von
niederfrequenten Wechselfeldern wird gesprochen, wenn eine Frequenz von 0,1 Hz
bis 30 kHz vorliegt.

Abb. 16: Zuständigkeitsgebiete der Übertragungsnetzbetreiber in
Deutschland. Maßgeblich ist der Endpunkt einer Übertragungsleitung.

56 Elektromagnetische Felder im Alltag

3.1 ÖFFENTLICHE STROMVERSORGUNG

Auch wenn es wie eine Einheit wirkt – dasStromnetz besteht aus vielen Teilnetzen,
die seit der Liberalisierung des Strommarktes von unterschiedlichen Firmen betrieben werden. Die Stromleitungen zur
Versorgung der Endkunden befinden sichmeist in der Hand lokaler Energieunternehmen. Die überregionalen Übertragungsnetze hingegen werden in Deutschland von vier Anbietern unterhalten(siehe Abb. 16). Sie sind zu einem Verbundnetz zusammengeschlossen und indas europäische Verbundnetz eingebunden, das dem Stromaustausch zwischenden einzelnen Staaten dient.
Nach dem Beschluss der Bundesregierung
zum Ausstieg aus der Kernenergie wurde
die Notwendigkeit des Ausbaus derStromnetze, insbesondere der Übertragungsnetze offensichtlich. Schwankende
Energiequellen wie Wind oder Sonne stellen gänzlich andere Anforderungen an die
Stromnetze als bisher. Große Windparks
im Norden und Osten Deutschlands sowie offshore vor der Nord- und Ostseeküste erzeugen Energiemengen, die dort
nicht verbraucht werden können. Umgekehrt existieren im Süden der Republik
Verbrauchsschwerpunkte durch die dortigen Industrien, deren Bedarf durch die
in Baden-Württemberg und Bayern bestehenden regenerativen Energieanlagennicht gedeckt werden kann. Mehrere Neubauprojekte widmen sich deshalb dem
Energietransport zwischen Nord- undSüddeutschland.

© LUBW / LfU

Stromnetze können oberirdisch als Freileitung oder unterirdisch als Erdkabel ausgeführt werden. Stand der Technik ist die
Ausführung als Freileitung. Eine Erdverkabelung ist mit Nachteilen und erheblichen
Mehrkosten verbunden: Auf Grund dererforderlichen Erdarbeiten ist sie je nach
Bodenbeschaffenheit oder vorhandenen
Hindernissen vier- bis zehnmal teurer als
eine Freileitung. Im Fehlerfall ist die Zugänglichkeit der Kabel deutlich erschwert;
landwirtschaftlich ist die Trassenfläche
nur bedingt nutzbar. Übertragungsverluste verursachen zudem einen deutlichen
Wärmeeintrag in den Erdboden, dessen
Auswirkungen auf Natur und Landwirtschaft langfristig noch nicht absehbar sind.
Technisch lassen sich Stromnetze in
Gleichstromnetze (HVDC: High Voltage
Direct Current; HGÜ: HochspannungsGleichstrom-Übertragung) und Wechselstromnetze (HVAC: High Voltage Alternating Current) unterteilen. Bislang waren
in Deutschland Wechselstromnetze vorherrschend. Diese bieten den Vorteil, weite Verzweigungen realisieren zu können.
Dem gegenüber sind Gleichstromstreckenstets Verbindungen von Punkt zu Punkt.
Sie weisen meist keine Abzweige auf, sondern verbinden nur einen Einspeise- mit
einem Ausspeisepunkt. Dort sorgen sogenannte Konverter für die Umwandlungzwischen Wechsel- und Gleichstrom undumgekehrt. HGÜ zeichnet sich durch besonders niedrige Energieverluste aus. Diese Technik ist deshalb prädestiniert, um
große Energiemengen über weite Entfernungen zu übertragen. Weltweit wird sie
bereits bei einer Vielzahl von Projekten
eingesetzt. Auch die Anbindung von Offshore-Windparks mittels Seekabel erfolgt
fast immer mit HGÜ-Technik. Seit 2016
besteht darüber hinaus im Rahmen des
Bundesbedarfsplangesetzes die gesetz-liche Verpflichtung, bestimmte HGÜ-Vorhaben mittels Erdkabeln zu realisieren.
Die Bundesnetzagentur veröffentlicht regelmäßig Übersichten zum aktuellen Planungsstand und konkreten Vorhaben unter www.netzausbau.de. WeiterführendeInformationen finden sich auch beim
Bundesamt für Strahlenschutz unter www.
bfs.de/DE/themen/emf/netzausbau/netzausbau_node.html
3.1.1 NETZEBENEN

Die öffentliche Stromversorgung erfolgt in
Deutschland mit Wechselstrom von 50 Hz
auf vier Ebenen (siehe Abb. 17):
Höchstspannungsnetz zur zielgerichteten Übertragung großer Energiemengen über weite Entfernungen,Hochspannungsnetze
zur groben
Verteilung der Energie,Mittelspannungsnetze als regionale
Verteilebene,
Niederspannungsnetze für den Anschluss der Haushalte auf Ortsebene.
Übertragungsnetze werden meist mit
Höchstspannungen (380 kV oder 220 kV)
betrieben. 220 kV-Neubauten kommen
nicht mehr vor, da der bau- und genehmigungstechnische Aufwand gleich ist wie
bei 380 kV-Vorhaben, letztere aber deutlich leistungsfähiger sind. Von zunehmender Bedeutung ist die Technik der
Gleichstromübertragung (HGÜ) mit Spannungsebenen zwischen 500 kV und 800 kV.
Die Hochspannungsnetze (60 kV bis
110 kV) übertragen den Strom von Höchstspannungs-Umspannwerken zu den Verbrauchsschwerpunkten. Großindustrielle
Betriebe, z. B. die Stahlindustrie als Abnehmer oder mittelgroße Kraftwerke als
Einspeiser, sind hieran direkt angeschlossen. Die Bahn bezieht den Strom für ihrSchienennetz (Abschnitt 3.2) ebenfalls aus© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 57

Kompakte Informationen
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dieser Spannungsebene. Umspannwerke
sorgen für die weitere Verteilung Richtung
Mittelspannungsebene. Mittelspannungsnetze (1 kV bis 50 kV) übernehmen die
Verteilung zu den Transformatorstationen
in Städten und Gemeinden und den gewerblichen Großabnehmern. Niederspannungsnetze (unter 1 kV) binden die Haushalte und Büros an. Hierzu werden im
kommunalen Bereich überwiegend Erdkabel verwendet. Mit einer Gesamtlänge vonmehr als 1 Mio. Kilometer bilden dieseden mit Abstand größten Teil der bundesdeutschen Stromnetze. Niederspannungsnetze befinden sich meist in der Hand regionaler und kommunaler Netzbetreiber,
beispielsweise den örtlichen Stadtwerken.
Um Leitungsverluste auszugleichen, liegen
die Betriebsspannungen in der Praxis rund
10 Prozent über den jeweiligen Nennspannungen.

Großkraftwerke wie z. B.
Kohle- und Atomkraftwerke,
Offshore-Windparks

Höchstspannungsnetz
220 oder 380 Kilovolt (kV)

Traditionelle
Lastﬂüsse
wetterabhängige
Lastﬂüsse
Umspannwerke

Mittlere Kraftwerke wie z. B.
Gas-, Kohle- und Wasserkraftwerke,
Windparks

Hochspannungsnetz
60 oder 110 kV

Industrielle
Großabnehmer

Mittelspannungsnetz
3–30 kV

Industrielle undgewerbliche
Abnehmer

Kleinere Kraftwerke wie z. B.
Blockheizkraftwerke, Biomasse- undWasserkraftanlagen, Windenergieanlagen,Solarparks

Niederspannungsnetz
230 oder 400 Volt
Kleine Solaranlagen

Industrielle undgewerbliche
AbnehmerStand 1/2011

Orts- und Stadtnetze

www.unendlich-viel-energie.de

Abb. 17: So funktioniert unsere Stromversorgung: Das Stromnetz in Deutschland ist traditionell als Einbahnstraße konzipiert. Das
Höchstspannungs- oder Übertragungsnetz transportiert den Strom aus Großkraftwerken über große Entfernungen zu den Verbrauchsschwerpunkten. Die Hochspannungsnetze verteilen den Strom in einer größeren Region auf die Mittelspannungsnetze.
Von dort fließt er in die lokalen Niederspannungsnetze, an die kleine Stromverbraucher angeschlossen sind. Durch den Ausbau vonWind- und Solarenergie kehren sich die Lastflüsse zeitweise um: Dann fließt Strom von den unteren in die oberen Spannungsebenen.

58 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

etwa der Spannung, der Stromstärke, derDas öffentliche Stromnetz in Deutschland Mastform sowie der Anzahl und Anordwird mit Drehstrom der Frequenz 50 Hz be- nung der Leiterseile. Auch der Durchhang
trieben, den Generatoren in Kraftwerken der Seile bzw. die Verlegetiefe von Erdkaerzeugen. Ein Drehstromnetz besteht aus beln ist von Bedeutung. Die Spannung
drei separaten Phasen, in denen der Strom- prägt die elektrische Feldstärke, die Stromtransport erfolgt. Dem gegenüber produzie- stärke die magnetische Feldstärke. Die georen Photovoltaikanlagen Gleichstrom, der metrischen Verhältnisse beeinflussen beide
erst in nachgeschalteten Wechselrichtern zu Felder zugleich.
Wechselstrom konvertiert wird.
Sowohl bei Freileitungen als auch bei ErdWichtigste Größe für die Bemessung von kabeln hat die Anordnung der Leiter EinStromnetzen ist die Menge an elektrischer fluss auf Stärke und Verlauf der Felder. Bei
Energie, die in einer bestimmten Zeit er- Freileitungen ist sie durch die Mastform
zeugt, übertragen und verbraucht wird. Sie festgelegt (siehe Abb. 19). So ist etwa eine
wird als elektrische Leistung bezeichnet Leiteranordnung wie beim Einebenenmast
und in Watt (W) angegeben. Dieselbe für die Feldverteilung am Boden ungünMenge elektrischer Energie kann entweder stiger als eine vertikale Anordnung wie
mit hoher Spannung und geringer Strom- beim Tonnenmast.
stärke oder mit niedriger Spannung undhoher Stromstärke übertragen werden, Auch der Abstand der Leiter voneinander
denn die elektrische Leistung ist das Pro- ist von Bedeutung. Geringe Abstände bedukt aus Spannung und Stromstärke. Für wirken eine Kompensation der Felder. Erddie Praxis ist dies von großer Bedeutung: kabel können kompakter verlegt werden
Der elektrische Widerstand der Leitungen als Freileitungen, weil sie ortsfest sind undlässt sich nämlich umso verlustfreier über- nicht schwingen können wie eine Freileiwinden, je geringer die Stromstärke und je tung. Deshalb ist die Kompensationswirhöher die Spannung ist. Deshalb werden kung bei ihnen auch besser als bei einer
die Generatorspannungen in den Kraftwer- Freileitung. Den Abständen zwischen den
ken vor der Einspeisung des Stroms in das Leitern sind allerdings durch die BetriebssiÜbertragungsnetz auf eine wesentliche hö- cherheit Grenzen gesetzt. Bei Freileitungendürfen sich bei starkem Wind die schwinhere Spannungsebene transformiert.
genden Leiterseile nicht berühren; bei ErdStärke und Verteilung der elektrischen und kabeln behindern eng beisammen liegende
magnetischen Felder im Umfeld von Strom- Kabel die Wärmeabfuhr und damit die Leileitungen hängen von vielen Faktoren ab, stungsfähigkeit des Gesamtsystems.
3.1.2 TECHNIK UND FELDER

Abb. 18: Verlegung von
380 kV-Erdkabel auf einer
Baustelle. Das Kabel wiegt
ca. 40 kg pro Meter. Wegender begrenzten Traglast der
Lieferfahrzeuge sind die am
Stück installierbaren Kabellängen auf ca. 500 bis 1.000 m
begrenzt.

Abb. 19: Beispiele für Mastformen von Freileitungen.

Delta-Mast

Einebenen-Mast
mit zwei Systemen
und drei Phasen

Tannen-MastDonau-Mast Tonnen-Mast DoppeltonnenMast© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 59

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Bei Freileitungen bestimmt der Bodenabstand der Leiterseile, bei Erdkabeln die
Verlegetiefe maßgeblich die am Erdboden
auftretenden Feldstärken. Mit zunehmender Entfernung von den Leitern fallen
die Felder stark ab. Bei Freileitungen ändert sich Durchhang mit der temperaturabhängigen Ausdehnung der Leiterseile. Je
mehr Strom fließt, umso wärmer und länger werden die Leiterseile. Hohe Lufttemperaturen verstärken diesen Effekt. Im
Winter kann Eisbelag den Durchhang vergrößern.
Nicht immer kann die Leiteranordnung so
gestaltet werden, dass sich die niedrigsten
möglichen Immissionen ergeben. Es sindnoch weitere Aspekte zu berücksichtigen,etwa die Betriebssicherheit. So dürfen
sich bei Freileitungen die schwingenden
Leiterseile verschiedener Phasen nicht berühren. Bei Erdkabeln würden zu eng beisammen liegende Leiter die Wärmeabfuhr
und damit die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems mindern.

elektrischen Feldstärken direkt unterhalb
der Leiterseile zu erwarten. Die elektrische
Feldstärke nimmt mit zunehmender Entfernung von der Freileitung rasch ab. So sindin 50 m Abstand zur Trassenmitte in Bodennähe nur noch Feldstärken von wenigen 100 V/m zu beobachten.
Die Abb. 20 bis Abb. 23 zeigen die Verteilung der magnetischen Flussdichte fürGleich- und Wechselstromsysteme sowie
Freileitung und Erdverkabelung im Vergleich. Die Magnetfelder nehmen mit zunehmendem Abstand von den Leitern sehrrasch ab. Die höchsten Flussdichten treten
in Bodennähe unterhalb bzw. oberhalb derLeiter auf.
In der Abb. 25 ist dargestellt, wie die Magnetfelder für die vier Varianten in 1 m
Höhe quer zur Trasse verlaufen. Deutlicherkennbar sind die unterschiedlichen Charakteristika von Freileitung und Erdkabel.
Bedingt durch die kompaktere Anordnung
der Erdkabel ergibt sich eine wesentlichraschere Abnahme der Felder als bei der
gleich leistungsfähigen Freileitung. Dafürtreten am Boden über den Kabeln erheblich höhere Flussdichten auf, was sich aus
dem geringeren Abstand zwischen Leiter
und Immissionsort ergibt. Je nach Verlegetiefe, Anordnung der Kabel und Stromstärke kann es hier Grenzwertüberschreitungen geben.

An realen Stromtrassen ändern sich die
Felder ständig, denn Stromstärke, Stromrichtung und Seildurchhang sind variabel.
Messungen können daher nur die momentane Situation erfassen. Die Ermittlung derMaximalwerte bei höchster betrieblicher
Auslastung erfolgt mit Hilfe von Feldberechnungsprogrammen. Diese werden auch
zur Optimierung von LeiteranordnungenElektrische Felder treten kaum durch Hineingesetzt.
dernisse wie Baumaterialien oder Bewuchs
Die Abb. 20 bis Abb. 23 zeigen beispielhaft, hindurch. Daher sind diese Felder bei Erdwelche elektrischen Feldstärken und ma- kabeln nicht relevant. Bei Freileitungengnetischen Flussdichten in der Umgebung sind sie beim Aufenthalt im Freien von Bevon Stromleitungen auftreten. Aus der Abb. deutung; die Außenwände eines Hauses
24 ist der Verlauf der elektrischen Feldstär- sorgen für nahezu vollständige Abschirke in der Umgebung einer Freileitung er- mung des Inneren.
sichtlich. In Bodennähe sind die höchsten

60 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Abb. 20: Verteilung der magnetischen Flussdichte in der Umgebung einer 380 kV-Freileitung mit zwei Stromkreisen bei einem
Stromfluss von jeweils 3.200 A. Der Abstand der unteren Leiterseile zum Boden beträgt in der Spannfeldmitte 20 m. Rot: Hier
ist der Grenzwert der 26. BImSchV überschritten. Gelb: Hierkann es unter Einbeziehung von Oberwellenanteilen zu Grenzwertüberschreitungen kommen.

Abb. 21: Verteilung der magnetischen Flussdichte in der Umgebung einer 500 kV HGÜ-Freileitung mit zwei Stromkreisen bei
einem Stromfluss von jeweils 3.800 A. Der Abstand der unteren
Leiterseile zum Boden beträgt in der Spannfeldmitte 20 m. Die
Farbskala ist an den Grenzwert für magnetische Gleichfelder
angepasst. Im roten Bereich ist der Grenzwert der 26. BImSchVüberschritten.

Abb. 22: Verteilung der magnetischen Flussdichte in der Umgebung einer 380 kV-Erdverkabelung mit zwei Stromkreisen bei
einem Stromfluss von jeweils 3.200 A. Die drei Phasen des linken Stromkreises wurden flach nebeneinander vergraben, diedes rechten Systems in aufwändiger Dreiecksverlegung. Der
Abstand zwischen zwei benachbarten Kabeln beträgt jeweils
0,70 m, die Verlegetiefe 1,50 m, bezogen auf den Schwerpunkt
des Stromkreises. Rot: Hier ist der Grenzwert der 26. BImSchVüberschritten. Gelb: Hier kann es unter Einbeziehung von Oberwellenanteilen zu Grenzwertüberschreitungen kommen.

Abb. 23: Verteilung der magnetischen Flussdichte in der Umgebung einer 500 kV HGÜ-Erdverkabelung mit zwei Stromkreisen
bei einem Stromfluss von jeweils 3.800 A. Das linke System ist
bipolar und besteht aus Plus- und Minuspol, das rechte enthält
in Dreiecksanordnung zusätzlich darüber einen metallischen
Rückleiter. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Kabeln
beträgt jeweils 0,70 m, die Verlegetiefe 1,50 m, bezogen auf
den Schwerpunkt des Stromkreises. Im roten Bereich ist derGrenzwert der 26. BImSchV überschritten.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 61

120
100

B / µT

80
60
40
20
0

-60

-40

-20

0

20

40

60

y/m

Abb. 24: Verteilung der elektrischen Feldstärke in der Umgebung einer 380 kV-Freileitung mit zwei Stromkreisen bei einer
Betriebsspannung von 420 kV. Im roten Bereich ist der Grenzwert der 26. BImSchV überschritten.

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Abb. 26: Zeitlicher Verlauf dermagnetischen Flussdichte aneiner 380 kV-Freileitung in
50 m Abstand und 3 m Höhe.

2,0

380 kV HVAC Kabel

500 kV HVDC Kabel

380 kV HVAC Freileitung

500 kV HVDC Freileitung

Abb. 25: Vergleich der magnetischen Flussdichten der vier Leitungsvarianten in einer Höhe von 1 m über dem Boden (Trassenquerschnitt).

Im Gegensatz dazu durchdringen Magnetfelder die meisten Materialien ohne nennenswerte Abschirmung. Eine günstige Anordnung der Leiterseile und eine
Phasenoptimierung können zur Feldminimierung beitragen. Dabei nutzt man den
Umstand, dass der Strom in den Leitern
zeitlich versetzt fließt (Dreiphasen-Wechselstrom). Durch den Mix von Energien aus
konventionellen und schwankenden regenerativen Quellen kommt es allerdings

Magnetische Flussdichte in µT

1,5

1,0

0,5

0

16:00

20:00

00:00

04:00

08:00

12:00

ständig zu Änderungen des Lastflusses bis
hin zur Umkehrung der Lastflussrichtung.
Da sich eine Phasenoptimierung immer auf
eine bestimmte Stromkonstellation bezieht,
können bei anderen Konstellationen auchhöhere Felder auftreten als ohne Phasenoptimierung.
Im Verlauf eines Tages ändert sich die magnetische Flussdichte einer Freileitung mit
dem Strombedarf. Zu Spitzenverbrauchszeiten kann die Flussdichte dreimal höher
sein als in Zeiten geringen Strombedarfs.
Die Abb. 26 zeigt beispielhaft die gemessene Flussdichte einer 380 kV-Freileitung(Mastform Donau) über einen Zeitraumvon 24 Stunden. Der Messort befand sich
50 m neben der Freileitung in der Mitte
zwischen zwei Masten, also am Ort desgrößten Seildurchhangs. Die Messhöhe betrug 3 m. Die hohen Werte nachts sind auf
großräumige Stromverteilungen durch die
Energieversorger zurückzuführen.

16:00

Uhrzeit

62 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Auch in Netzstationen, deren Transformatoren die Mittel- mit der Niederspannungsebene verbinden, entstehen elektrische und magnetische Felder. Im
Inneren der Netzstation ist die Feldstärke
hoch. Durch die Einhausung wird das elektrische Feld nach außen fast vollständig
abgeschirmt und ist selbst im Nahbereichder Station vernachlässigbar klein. Nennenswerte Magnetfelder treten außen nur
in unmittelbarer Nähe der Niederspannungsableitung auf.

Abb. 27: Gasisolierte Rohrleitung: Querschnitt
durch ein GIL-Rohr der zweiten Generation. Der
Strom führende Leiter befindet sich in der Mitte, außen das Mantelrohr mit einem Stützenpaar.

3.1.3 SONDERSYSTEME

Supraleiter sind Materialien, die elektri-

Für spezielle Anwendungen gibt es innovative Stromübertragungssysteme, die besonders platzsparend oder energieeffizientsind. Wegen des technischen und finanziellen Aufwands kommen sie jedoch derzeit
nicht flächendeckend zum Einsatz.

schen Strom verlustfrei transportieren können, weil sie ihm keinen elektrischen Widerstand entgegensetzen. Die technische
Nutzung ist eingeschränkt: Supraleitende
Metalle erreichen erst bei Temperaturen
von unter 40 Kelvin bzw. -233 °C ihre besondere Eigenschaft. Hierzu bedarf es einer aufwändigen Kühlung mit flüssigem
Helium. Bei Materialien wie keramischen
Hochtemperatur-Supraleitern genügt die
Kühlung mit flüssigem Stickstoff bei
77 Kelvin bzw. -196 °C. Nachteilig ist ihre
Sprödigkeit, was die Verarbeitung erschwert. Inzwischen gelingt die Verarbeitung der Keramik, indem man sie in Röhren aus Silber füllt und zu flexiblen
Bändern auswalzt. Ein derartiges Kabel
verbindet seit dem Jahr 2014 zwei Umspannanlagen im Essener Stadtzentrum(Abb. 28). Es ist einen Kilometer lang undersetzt eine 110 kV-Leitung, wird aber nur
mit 10 kV-Dreiphasenwechselstrom bei
2.310 A Dauerstrom betrieben. Alle drei
Phasen des Wechselstroms verlaufen in
einem einzigen Kabel von ähnlicher Dicke
wie ein herkömmliches Kupferkabel. Derzeit ist es das längste supraleitende Kabel
der Welt und gilt als Vorbild für die Weiterentwicklung der urbanen Stromnetze.
Weil Supraleiter wesentlich höhere Ströme
verkraften, kann innerstädtisch auf den

Gasisolierte Rohrleiter (GIL) können elek-

trische Energie auf kleinstem Raum mit hohen Spannungen und hohen Strömen übertragen. Sie bestehen aus zwei konzentrischangeordneten Aluminiumrohren (siehe
Abb. 27). Am Innenleiter liegt Hochspannung an, das Mantelrohr ist geerdet. Stützisolatoren fixieren in regelmäßigen Abständen den Innenleiter im äußeren Rohr. Zur
Vermeidung elektrischer Überschläge ist das
gesamte System mit einem Isoliergas gefüllt.
GIL sind sowohl für Tunnelverlegung als
auch für direkte Erdverlegung geeignet. Ein
großer Vorteil ist die Brandsicherheit, daher
ist das System für Innenrauminstallationenoder Schaltanlagen prädestiniert. Die Installationskosten sind sehr hoch, so dass GILProjekte im Freien sich bislang auf Strecken
von einigen hundert Metern beschränken.
Die größte Installation in Europa befindet
sich am Flughafen Frankfurt. Sie ersetzt dort
einen ca. 900 m langen Abschnitt einer
380 kV-Freileitung, um Platz für eine dritte
Landebahn zu schaffen.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 63

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Einsatz der Hochspannungsebene verzichtet und das Netz durchgehend auf Mittelspannung ausgelegt werden. Die Mehrkosten werden kompensiert, weil weniger
Umspannstationen erforderlich sind undeine kompaktere Verlegung möglich wird.

strom auf 15 kV heruntertransformiert. Vom
Unterwerk gelangt der Strom in die Oberleitungsanlagen und über den Stromabnehmer zum Zug. Als Rückleitung dienen unter anderem die Schienen (siehe Abb. 30).
Das elektrifizierte Streckennetz umfasst
knapp 20.000 km (DB Energie GmbH,Stand 2015).

Je nach Leistungsbedarf und abhängig vonder Streckenführung kann die Belegung
der Fahrleitungsmaste auch komplexer sein
(Abb. 29). Im Netz der DB ist die dauerhafte Stromentnahme eines Zuges auf
560 A limitiert. Auf modernen Schnellfahrstrecken werden jedoch für die ICE 3 in
Doppeltraktion bei der Anfahrt deutlichhöhere Ströme von bis zu 1.450 A benötigt.
Es bedarf deshalb zusätzlicher Maßnahmen.
Auf zweigleisigen Strecken werden die
Abb. 28: Supraleitendes Kabel für das Projekt AmpaCity in Essen. Das mehrOberleitungen quer geschaltet, sodass sichschichtig aufgebaute Kabel besteht im Kern und in der äußeren Schicht aus Röhdie Strombelastung bei Anfahrt eines Zugs
ren für den Vor- und Rücklauf des flüssigen Stickstoffs. Dieser sorgt für die Kühlung der dazwischen in drei konzentrischen Röhren angeordneten Supraleiter.
gleichmäßig auf zwei Speiseabschnitte aufteilt. Für noch höhere Ströme werden zusätzlich Verstärkungsleitungen benötigt,
3.2 BAHNSTROM
die an der Strecke parallel mitgeführt werDas elektrifizierte Netz der Deutschen den. Zusätzliche Speiseleitungen werden
Bahn AG (DB) wird aus historischen Grün- bei Bedarf zur Versorgung abzweigenderden mit Wechselstrom der Frequenz Streckenabschnitte mitgeführt.
16,7 Hz betrieben. Gleichartige Netze gibt
es in Österreich, der Schweiz, Schweden Die Schienen sind geerdet, so dass dort keiund Norwegen. In anderen europäischen ne gefährliche Spannung anliegen kann. Ein
Ländern wird 50 Hertz-Wechselstrom oder Teil des Rückstroms fließt nicht über die
Gleichstrom verwendet.
Bahnschienen, sondern das Erdreich oderdort verlegte Metallrohre ab. Durch AnbrinDas Stromsystem der DB ist vom Kraftwerk gung eines Rückleiterseils mit Erdpotenzialüber das Hochspannungs-Verteilnetz bis zu entlang der Masten wird ein Teil des durch
Fahrdraht
den Umspannstationen exklusiv für diese die Erde abfließenden Stroms ausgekoppelt
Speiseleitung
VerstärkungsleitungFrequenz konzipiert. Das bahneigene und stattdessen durch das Rückleiterseil geRückleiterseil
110 kV-Hochspannungsnetz
istrund führt. Diese Maßnahme ist z. B. bei felsigem
Abb. 29: Mögliche Leitungs7.900 km lang (DB Energie GmbH, Stand Untergrund erforderlich, um die Potenzialkonfiguration auf einem Fahr2015) und verbindet Kraftwerke mit Unter- differenz zwischen Fahrschienen und Erdleitungsmasten der DB.
werken. In diesen wird der 110 kV-Bahn- reich zu mindern. Die Abb. 30 zeigt den

64 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Magnetfelder

Fahrstrom

Rückstromschiene

Unterwerk
110 kV

Kabel (Rohrleitung) im Einflussbereich

Abb. 30: Stromkreise desBahnstroms. Schematisch dargestellt ist die räumliche Verteilung des Magnetfelds rings
um den Fahrdraht und die
Schiene. In nahe gelegenen
Kabeln oder Rohren können
Ströme induziert werden. Sichere Erdung verhindert unerwünschte Effekte.

15 kV-Stromkreis des Bahnstroms und ver- Die Stärke der Magnetfelder von Bahnanschaulicht Lage und Form der entstehen- stromanlagen unterliegt erheblichen tagesden Magnetfelder.
zeitlichen Schwankungen. Wenn in einem
Versorgungsabschnitt kein Zug fährt, fließt
Der Fahrdraht und weitere mitgeführte auch kein Strom und es gibt kein magneLeitungen erzeugen auch ein elektrisches tisches Feld. Je mehr Züge auf einem StreWechselfeld. Die Abb. 31 und Abb. 32 zei- ckenabschnitt gleichzeitig fahren, umso
gen beispielhaft gemessene Feldstärken größer sind Stromfluss und Stärke des Maim Bahnhofsbereich zwischen zwei Glei- gnetfeldes. Bei Beschleunigungsvorgängen
sen und an einem Bahnübergang [5]. Die wird besonders viel Strom benötigt. Nachts,
Metallhülle des Zuges schirmt die Fahr- wenn der Personenverkehr abnimmt, gegäste vom elektrischen Feld der Oberlei- hen auch die Magnetfelder zurück.
tung weitgehend ab.

2.000

Elektrisches Feld in V/m

2.000

1.600

1.600

1.200

1.200

800

800

400

400

0
0

1

2

3

4
5
6
7
8
Position auf dem Bahnsteig in m

Abb. 31: Verlauf der elektrischen Feldstärke in 1 m Höhe zwischen zwei Gleisen an einem 8 m breiten Bahnsteig. Man erkennt, dass das Feld zu den Gleisen bzw. Oberleitungen hin
stärker wird und in der Bahnsteigmitte am schwächsten ist.

© LUBW / LfU

0

Elektrisches Feld in V/m

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Position in m

Abb. 32: Verlauf der elektrischen Feldstärke an einem Bahnübergang, quer zur Bahnstrecke. Die Fahrstromleitungen liegen
bei etwa 4 m und 7 m.

Elektromagnetische Felder im Alltag 65

Die magnetischen Felder des Hin- undRückleiters an einer Bahnstrecke kompensieren sich nur wenig, da ihr Abstand anders als bei Freileitungen relativ groß ist.
Dadurch nimmt die magnetische Flussdichte mit dem Abstand langsamer ab. Vagabundierende Ströme, die über das Erdreich abfließen, vermindern zusätzlich die
Kompensation des magnetischen Feldes.

150

Magnetische Flussdichte in µT

135
120
105
90
75
60
45
30
15

Messungen können nur momentane Magnetfelder erfassen, da sich der Stromfluss
in Bahnstromanlagen ständig ändert. Zur
Ermittlung der maximalen magnetischen
Flussdichten werden Feldberechnungsprogramme eingesetzt. Damit lassen sich auch
Optimierungen vornehmen. Messungen
und Berechnungen ergaben, dass in unmittelbarer Nähe einer Bahntrasse kurzzeitig
Maximalwerte von 100 µT auftreten können. Mittelwerte über 24-Stunden liegenzwischen 1 und 10 µT [6]. In Bayern wurden personenbezogene Messungen bei
190 Menschen vorgenommen, die direkt an
Bahntrassen wohnen. Der Mittelwert dieser Messungen lag bei 0,16 µT (Median
0,10 µT) [7]. Der Verlauf der magnetischen
Flussdichte quer zu einer zweigleisigen
Bahntrasse ist in der Abb. 33 dargestellt.
Der Maximalwert der magnetischen Flussdichte liegt über den Schienen. Zur Seite
hin nimmt das Feld stark ab.

Abb. 34: Tagesgang der magnetischen Flussdichte an der
Ammergaubahn in Murnau
am Staffelsee in ca. 80 m Entfernung von der Bahnstrecke.
Gut zu erkennen sind derStundentakt und die nächtliche Pause des Bahnverkehrs
auf dieser eingleisigen Strecke.

0,14

0
-20

-15

-10 -50
5
10 15 20
Entfernung zur Gleistrasse in m

Abb. 33: Verlauf der magnetischen Flussdichte
quer zur Trasse einer zweigleisigen Fernbahnstrecke in 1 m Höhe über den Schienen. Die
Position Null markiert die Mitte zwischen den
beiden Gleisen.

Zur Ermittlung des tageszeitlichen Verlaufs
hat das Bayerische LfU Magnetfeldmessungen an der Ammergaubahn durchgeführt (Abb. 34). Der Messpunkt war rund
80 m vom Gleis entfernt. Messungen der
LUBW in rund 30 m Abstand von der stark
befahrenen Rheintalbahn ergaben MinutenMittelwerte der magnetischen Flussdichte
um 0,2 µT. Kurzzeitige Spitzen können das
Zehnfache dieser Werte betragen.

Magnetische Flussdichte B in µT

0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
08:00

10:00

12:00

14:00

16:00

66 Elektromagnetische Felder im Alltag

18:00

20:00

© LUBW / LfU

22:00

00:00

02:00

04:00

06:00 08:00
Uhrzeit3.3 STATISCHE FELDER
Elektrische Gleichfelder treten bei vielen

Elektrogeräten und Maschinen auf, meist
sind sie sehr schwach. Im öffentlichen Nahverkehr werden Straßenbahnen, U-Bahnen
und Stadtbahnen meist mit 750 V Gleichspannung betrieben. Zwischen Oberleitung und Schiene tritt ein elektrisches
Gleichfeld auf. Mit Gleichstrom fahren
auch die S-Bahnen in Hamburg (1.200 V)
und Berlin (750 V). Alle anderen deutschen S-Bahnen fahren wie die Fernbahnen
mit dem 16,7 Hz-Wechselstrom der DB.
Aufgrund der niedrigen elektrischen Spannung des Fahrdrahts treten in unmittelbarer Nähe der Nahverkehrsstrecken nur
geringe elektrische Feldstärken von weniger als 50 V/m auf. Im Fahrzeuginnenraum
der Straßen- oder U-Bahnen wird das elektrische Feld nahezu vollständig abgeschirmt(Effekt des Faradayschen Käfigs). Eine Gefährdung geht von elektrischen Gleichfeldern in der Regel nicht aus. Starke elektrische Gleichfelder setzen jedoch eine hohe
Potentialdifferenz (Hochspannung) voraus.
Magnetische Gleichfelder werden in vie-

len technischen Anwendungen genutzt. Erzeugt werden sie mit Dauermagnetenoder Elektromagneten. Dauermagnete werden aus unterschiedlichsten Stoffen gefertigt. Industriell bedeutend sind die vier
Materialgruppen Aluminium-Nickel-Kobalt (AlNiCo), Hartferrite (Eisenoxid mit
Zusätzen), Neodym-Eisen-Bor (NdFeB)
und Samarium-Kobalt (SmCo). Sie werden
u. a. in Elektromotoren, Generatoren, Lautsprechern oder Kopfhörern eingesetzt. Die
höchsten magnetischen Flussdichten mit
bis zu 1,6 T lassen sich mit NdFeB erreichen. Ein würfelförmiger Magnet mit 5 cm
Seitenlänge hält das Gewicht eines Menschen. Selbst kleine Bauformen erreichenz. B. als Kühlschrankmagnet Haltekräfte
von ca. 100 N (entspricht 10 kg).

Bei Elektromagneten kann das Magnetfeld im Gegensatz zu Dauermagneten einund ausgeschaltet werden. Sie bestehen
meist aus einem Eisenkern, um den eineelektrische Spule gewickelt ist. Das magnetische Feld der Spule hängt von ihrer
Bauform, dem Spulenstrom und der Wicklungszahl ab. Anwendung finden Elektromagnete u. a. in Türverriegelungssystemen, Hubmagneten oder bei der
Abfalltrennung. Mit Elektromagneten lassen sich Flussdichten bis zu ca. 2 T im
Dauerbetrieb und ca. 6 T im Impulsbetrieb erreichen.

Abb. 35: Dauermagnet.

Supraleitende Magnete sind eine beson-dere Form des Elektromagneten. Sie müssen mit flüssigem Helium auf beinahe den
absoluten Nullpunkt gekühlt werden.
Dann lassen sich extrem starke magnetische Gleichfelder mit über 20 T im Dauerbetrieb erzeugen. Solche Felder sind fürwissenschaftliche oder medizinische Untersuchungen wie z. B. im Kernspintomographen notwendig. Hier wird ausgenutzt,
dass sich Atomkerne aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften im statischen Felddes starken Magneten ausrichten. Sie können dann mittels Radiowellen (UKW) detektiert werden. Der Patient ist dabei
einem magnetischen Gleichfeld von ca. 3
bis 7 T ausgesetzt, das ist das Hunderttausendfache des Erdmagnetfeldes. Patienten
werden nur sehr langsam in den Magneten
gefahren, weil die im Gehirn entstehenden
Wirbelströme ansonsten Schwindel undÜbelkeit hervorrufen könnten.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 67

Abb. 36: Kernspintomographie.

Abb. 37: Lautsprecher.

Kompakte Informationen
zum Thema finden Sie
auf den Seiten 16–21

Tab. 2: Typische Werte der magnetischen Flussdichte in mT von magnetischen Gleichfeldern.
Quelle: BfS [8]Magnetische Flussdichte
in mT

QuellenErdmagnetfeld in Deutschland

ca. 0,05

HVDC-Stromtrasse (ca. 20 m Abstand zum ruhenden äußeren Leiter)< 0,05Straßen- oder U-Bahn (ca. 1 m Abstand von der Bahnsteigkante)

0,05 bis 0,1~ 0,1

Fahrgastraum einer Straßen- oder U-Bahn

bis 1.600

Sehr starker Dauermagnet~1

Dauermagnet (z. B. für Anstecker)

bis 2.000

Elektromagnet
Kernspintomographie (Bedienungspersonal im Umfeld der Geräte)

bis 100

Kernspintomographie (Patienten während der Untersuchung)bis 7.000

Eine Gefährdung geht von magnetischen
Gleichfeldern in der Regel nicht aus. Träger
von metallischen Implantaten wie Herzschrittmachern, Insulinpumpen oder Innenohr-Implantaten sollten jedoch starkemagnetische Gleichfelder meiden. Metallische Fremdkörper wie z. B. Eisensplitter
im Auge oder Gehirn können im starken
Magnetfeld eines Kernspintomographen
sogar lebensgefährlich sein.

Die elektrischen Hausinstallationen bestehen aus Kabeln oder Drähten in Rohrinstallationen, bei denen die Hin- und Rückleiter dicht nebeneinander geführt werden.
Die entgegengesetzt gerichteten Felder der
beiden Leiter überlagern sich und kompensieren sich weitgehend. Die elektrische
und magnetische Feldstärke in der Umgebung solcher Stromleitungen nimmt daher
mit der Entfernung viel stärker ab als bei
Einzelleitern.

3.4 FELDER IM HAUSHALT

Die in Wohnungen auftretenden Felder gehen zum größten Teil auf Elektrogeräteund elektrische Hausinstallationen zurück.
Es handelt sich dabei um elektrische undmagnetische 50 Hz-Wechselfelder.
Der dreiphasige Wechselstrom (Drehstrom) aus dem Niederspannungsnetz endet normalerweise beim Hausanschluss.
Innerhalb des Hauses wird für die Versorgung von Kleinverbrauchern wie Lampenoder Hausgeräten nur eine der drei Phasen
an die Steckdosen geführt. Größere Verbraucher wie Kochherde oder elektrische
Heizungen werden dagegen mit allen drei
Phasen des Drehstroms versorgt.

68 Elektromagnetische Felder im Alltag

Magnetfelder können im Haushalt durch
den Gebrauch verschiedener Geräte entstehen. Besonders emissionsreich sindGeräte zur Wärmeerzeugung mit ho-hem Stromverbrauch (Herd, Elektroheizung, Bügeleisen),Geräte mit Trafo oder Magnetspulen(Radiowecker, Halogenlampen, Fernseher, Stereoanlage) sowie
Geräte mit einem elektrischen Motor(Staubsauger, Bohrmaschine, Mixer,
Föhn).

© LUBW / LfU

100

Magnetische Flussdichte B in µT

10
1
0,1
0,01

22:00

23:00

00:00

02:00

04:00

06:00

08:00

Die Felder nehmen mit der Entfernung sehrschnell ab. In der Tabelle auf Seite 21 ist
die Stärke des magnetischen Feldes bei verschiedenen Abständen von einigen Haushaltsgeräten aufgeführt. Die Emissionen der
Geräte können je nach Hersteller erheblichschwanken. Die Abb. 38 zeigt die magnetische Flussdichte an einem Nachtspeicherofen im Zeitverlauf von 24 Stunden. Angaben zu Mikrowellengeräten finden sich imAbschnitt 4.9.2.
Bei einer Untersuchung von fast 2.000 Personen im Auftrag des Bayerischen Staatsministeriums für Umwelt und Gesundheit
wurde im Zeitraum von Mai 1996 bis Juni
1997 die Magnetfeldexposition im Haushalt
und bei der Arbeit ermittelt [7]. Dabei wurde ein 24 Stunden-Mittelwert für alle un-

10:00

12:00

14:00

16:00

18:00 20:00
UhrzeitAbb. 38: Zeitlicher Verlauf dermagnetischen Flussdichte
in µT an einem 5 kW-Nachtspeicherofen in 50 cm Entfernung.

tersuchten Personen von 0,10 µT (Median
0,05 µT) festgestellt. Die Messungen wurden mit körpergetragenen Personendosimetern durchgeführt (Tab. 3).
Aus der Studie ergab sich, dass die nächtliche Exposition auffällig höher war, wennsich das Messgerät in unmittelbarer Näheeines Radioweckers befand. Aber auch insolchen Fällen wurde ein relativ geringer
Medianwert von etwa 0,15 µT erreicht(nicht in der Tabelle aufgeführt). Für Großstädter ergaben sich geringfügig höhere
Mittelwerte (0,12 µT) als für Bewohner
ländlicher Gebiete (unter 0,10 µT). Bei
Menschen, die in der Umgebung vonHochspannungsleitungen wohnen, machtesich dies kaum bemerkbar – ihre mittlere
Exposition lag bei 0,11 µT.

Tab. 3: Magnetfeldexposition in Bayern (24 Stunden-Mittelwerte)
Magnetische Flussdichte in µT
Situation
24 h-Exposition

Personen

Mittelwert

Median

1.952

0,101

0,047

Exposition im Haus

1.941

0,090

0,063

Exposition in der Nacht

1.926

0,095

0,092

Großstadt, 24 h

370

0,115

0,061

ländlich, 24 h

432

0,077

0,035

24 h Daten: im Büro Tätige

624

0,107

0,049

Handwerker / Arbeiter

148

0,166

0,049

nicht Erwerbstätige

922

0,093

0,046

direkte Nähe zu 16 2/3 Hz Oberleitungen (Bahn)

190

0,156

0,102

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 69

Kompakte Informationen
zum Thema finden Sie
auf den Seiten 16–21

Tab. 4: Elektrische Feldstärken in V/m von Haushaltsgeräten und Hausinstallation im Abstand von
1 cm (Heizdecke) und 30 cm (alle anderen Objekte). Quellen: BfS, BAG, LUBW
Gerät

Elektrische Feldstärke in V/mHeizdecke

500

Bügeleisen

120

Kaffeemaschine

60

Kühlschrank

120

Haarföhn

80

Staubsauger

50

Toaster80

Glühbirne< 80

Steckdose

<1
< 0,1

Netzkabel der Hausinstallation

In der Tab. 4 sind typische Werte für elektrische Feldstärken von Haushaltsgeräten
und Hausinstallationen aufgeführt. Die
Messergebnisse hängen stark von den örtlichen Verhältnissen und vom jeweiligen
Gerätetyp ab. Gerade bei einem kontinuierlichen Betrieb sollte auf genügenden
Abstand zu Daueraufenthaltsorten geachtet werden.

Abb. 39: LED-Leuchtmittel
sind stromsparende Alternativen für den Haushalt.

bensdauer aus. LED-Lampen mit einem
Lichtstrom von 1.200 Lumen entsprechen
einer Glühlampe von 80-100 W, verbrauchen aber nur etwa 20 W. Ältere Energiesparlampen, die sog. Kompaktleuchtstofflampen, benötigen je nach Qualität undTechnik manchmal eine Aufwärmphasevon einigen Minuten, ehe sie volle Leuchtkraft erreichen. LED-Lampen verhaltensich dagegen wie Glühlampen und erstrahEnergiesparlampen und LED-Leuchtmit- len mit dem Einschalten in voller Helligtel sind die Nachfolger herkömmlicher keit. Beide Techniken gibt es in verschieGlühlampen. Sie zeichnen sich durch ge- denen Farbtemperaturen von kaltweiß
ringere Energieaufnahme und längere Le- (5.300 K und darüber) bis warmweiß(3.300 K und darunter).
Von Lampen gehen Felder mit 50 Hz-Netzfrequenz aus. Bei LED und Kompaktkunststofflampen treten zusätzlich Immissionen bei bis zu einigen 10 kHz auf, diesich durch Oberwellenanteile bis in den
Hochfrequenzbereich erstrecken können.
Bei üblichen Abständen zur Lampe werden die ICNIRP-Referenzwerte problemlos eingehalten. Zu LED-Lampen wurden
bislang erst wenige Messungen veröffentlicht. Danach sind die von ihnen ausgehenden elektrischen und magnetischen
Felder sehr gering [9].

70 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Induktionskochherde eignen sich für die

schnelle und energiesparende Zubereitung
von Speisen. Deshalb sind sie schon seit
längerem in Großküchen und Kantinen im
Einsatz. Zunehmend werden sie auch inprivaten Haushalten verwendet. Die zum
Kochen benötigte Wärmeenergie wird bei
ihnen durch Magnetfelder zwischen 20 und
100 kHz erzeugt. Diese Magnetfelder dringen in den Metallboden von Töpfen undPfannen ein und verursachen dort elektrische Wirbelströme, die den Behälter undseinen Inhalt erwärmen. Ein Teil der Magnetfelder dringt nach außen. In direkter
Umgebung des Induktionskochherdes sinddie Felder recht hoch.
Untersuchungen des schweizerischen Bundesamtes für Gesundheit (BAG) [10] zeigen zwar, dass der deutsche Grenzwert von
27 µT beim Betrieb einer Kochzone mit genügend großer und zentriert platzierter
Pfanne in 30 cm Abstand von allen untersuchten Geräten eingehalten wird. An der
Herdkante können aber auch Felder bis zu
56 µT vorkommen. Aus Vorsorgegründen
sollte daher der Aufenthalt von Schwangeren und Kindern sowie von Personen mit
Piercings im Körperrumpf auf das Nötigste
beschränkt werden. Der Mindestabstandvon 20 bis 30 cm lässt sich leicht erreichen,wenn beim Kochen die hinteren Kochstellen bevorzugt werden.

Auch Träger elektronischer Implantate
sollten Induktionskochherden nicht zu nahe kommen. Es gibt Hinweise, dass ihre
magnetischen Streufelder auf kurze Distanzsolche Implantate beeinflussen können. Im
Fall unipolarer Herzschrittmacher liegenkonkrete Hinweise auf Gefährdung vor.
Dabei sind auch die Ableitströme zu berücksichtigen. Personen mit unipolaren
Herzschrittmachern wird geraten, Pfannen
nicht längere Zeit zu berühren und keine
metallischen Kochlöffel zu verwenden. Träger elektronischer Implantate sollten die
Sicherheitshinweise der Hersteller beachten und mit dem behandelnden Arzt oderder Ärztin die Nutzung besprechen. Bei
korrektem Verhalten ist die Wahrscheinlichkeit einer Störung des Implantats sehrklein [10].
Magnetfelder können durch sachgemäße Verwendung des Induktionskochherds verringert werden. Sicherheitshinweise beachten!

Topfboden aus magnetisierbarem Material

Glaskeramik
Elektromagnetisches
Wechselfeld

Induktions≈ spuleca. 25 kHz

Abb. 41: Funktionsweise eines Induktionsherdes (schematisch).

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 71

Abb. 40: Induktionsherd.

Tipps!

Kompakte Informationen

Photovoltaikanlagen nutzen die Lichten- Diezum Thema finden Sieergie der Sonne zur Stromproduktion. Fürdas Entstehen elektrischer und magnetischer Felder sind drei Komponenten verantwortlich:auf den Seiten 16–21

Die Solarmodule selbst produzieren

Tipps!

Gleichstrom. Die dabei auftretenden
Gleichfelder sind unproblematisch. Daselektrische Feld ist in wenigen Zentimetern kaum noch nachweisbar, dasmagnetische Feld entspricht im Abstand von 30 bis 50 cm dem des Erdmagnetfeldes.
Wechselrichter wandeln die erzeugte
Gleichspannung in 50 Hz-Wechselspannung um (Abb. 42). Dabei entstehen
50 Hz-Wechselfelder, aber auch elektronisch bedingte höherfrequente Anteile
im kHz-Bereich. Art und Intensität dieser Felder hängen stark von den verwendeten Bauteilen und der Anlagenkonstruktion ab.

Abb. 42: Prinzip einer Photovoltaikanlage.

Installationen zwischen Wechselrichter und Verknüpfungspunkt zur öffentlichen Energieversorgung arbeiten
mit 50 Hz-Wechselstrom. Von ihnen gehen wie von jeder anderen Elektroinstallation elektrische und magnetische
50 Hz-Wechselfelder samt Oberwellenanteilen aus.
Durch einen durchdachten Aufbau derAnlage können die Immissionen stark
minimiert werden. Beispielsweise sollte
der Wechselrichter nicht in unmittelbarer Nähe von Daueraufenthaltsbereichen liegen. Es ist daher sinnvoll,
Hersteller und Lieferanten frühzeitig
auf Möglichkeiten zur Feldminimierung
anzusprechen.

+
Wechselrichter

35 V =

230 V ~

Gleichspannung

72 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Wechselspannung

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 73

4 Hochfrequente Felder

Kompakte Informationen

4.1 GRUNDLAGEN UND

zum Thema finden Sie

MESSGRÖSSEN

auf den Seiten 22–31

Während niederfrequente Wechselfelder
meist als unerwünschte Nebeneffekte bei
der Übertragung und Nutzung elektrischer
Energie auftreten, werden hochfrequente
elektromagnetische Felder in der Regel absichtlich erzeugt.

E

H

Zeit (t)Abb. 43: Elektromagnetische
Wellen im Fernfeld.

Im Niederfrequenzbereich können elektrische und magnetische Felder getrennt
betrachtet werden, man spricht von entkoppelten Feldanteilen oder vom Nahfeld
der Quelle. Im Gegensatz dazu sind im
Hochfrequenzbereich elektrisches und magnetisches Feld miteinander gekoppelt.
Man spricht dann von elektromagnetischen
Wellen. Diese breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus, das sind in der Luftrund 300.000 km/s. Wenn der Abstand vonder Quelle groß im Vergleich zur Wellenlänge ist, spricht man vom Fernfeld. Beim
Mobilfunk herrschen bereits in 1 m Abstand von der Sendeantenne Fernfeldbedingungen.

Elektromagnetische Wellen transportieren
Energie. Das Maß für die Stärke einer
elektromagnetischen Welle ist die Leistungsdichte S. Sie gibt die durch eine Fläche A fließende Leistung an, die ein elektromagnetisches Wellenfeld transportiert(siehe Abb. 44). Die Leistungsdichte wirdin Watt pro Quadratmeter (W/m2) angegeben und ist das Produkt aus der elektrischen Feldstärke E und der magnetischen
Feldstärke H.
Im Fernfeld einer Quelle, etwa einer Antenne, stehen die Leistungsdichte und die
beiden Feldstärken in einem festen Verhältnis zueinander. Dort reicht es aus, eineder drei Größen E, H und S zu kennen; diebeiden anderen können daraus abgeleitet
werden.
Die Leistungsdichte nimmt quadratisch mit
der Entfernung ab. Dies wird in der Abb.
44 veranschaulicht. Gezeigt ist, wie sich die
Strahlung der Quelle räumlich ausbreitet.
Die Mobilfunkantenne kann man sich wie

Abb. 44: Die Leistungsdichte
nimmt mit dem Abstand quadratisch ab (schematische
Darstellung).

74 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

eine Lampe vorstellen. Jeder rote Strahl
symbolisiert eine bestimmte Leistung, z. B.
1 W. Die Anzahl der durch eine Fläche A
hindurchtretenden Strahlen ist ein Maß für
die Leistungsdichte. Im Abstand r ist sie
neunmal so hoch wie im dreifachen Abstand (9 Strahlen statt 1 Strahl). Die Gesamtzahl aller Strahlen stellt die Gesamtleistung der Quelle dar. Die Abb. 46 zeigt den
Zusammenhang zwischen Abstand undFeldstärke auch quantitativ. Unter realen
Ausbreitungsverhältnissen spielen zusätzlich Topographie, Bewuchs, Bebauung undWitterungsbedingungen eine Rolle. Dadurch ergibt sich meist eine zusätzliche
Dämpfung.
Die Leistung einer Sendeantenne wird
nicht gleichmäßig in alle Richtungen (isotrop) abgegeben, sondern gebündelt abgestrahlt. Das funktioniert wie bei einem
Scheinwerfer, der das Licht in eine Hauptstrahlrichtung konzentriert. (Abb. 45). Ein
isotroper Mobilfunksender würde die
Hälfte der Sendeleistung in den Himmel
abstrahlen und den größten Teil der anderen Hälfte auf den Boden in unmittelbarer
Umgebung des Senders. Um die Sendeleistung effizient zu nutzen, werden Sende-

antennen so gebaut, dass sie die Wellen
fächerförmig in einer Ebene parallel zum
Erdboden bündeln, ähnlich dem Abblendlicht beim Auto. Der Hauptstrahl ist dabei
meist um einige Grad nach unten geneigt,
so dass er je nach Montagehöhe der Antenne in ca. 150 m bis 250 m Entfernung
vom Sender den Boden trifft. In Hauptstrahlrichtung emittiert eine Mobilfunkantenne etwa 30-fach stärker als es eine isotrope Antenne gleicher Leistung tun
würde. Hier spricht man vom Antennengewinnfaktor G = 30.
Die Strahlungsleistung von Antennen wird
auf einen isotropen Strahler bezogen, manspricht dann von EIRP (Equivalent Isotropically Radiated Power, äquivalente isotrope Strahlungsleistung). Die EIRP ist eine
fikive Größe, die angibt, mit welcher Sendeleistung man eine in alle Raumrichtungen gleichmäßig abstrahlende Antenne(Kugelstrahler) versorgen müsste, um im
Fernfeld dieselbe Leistungsdichte zu erreichen wie mit einer bündelnden Antenne(Richtantenne) in Hauptstrahlrichtung.
Durch die Verwendung von Richtantennen lässt sich der Energieverbrauch deutlich senken.

100 % in 1 m

100

Feldgrößen in Prozent

90
80
70
60
50

Feldstärke: 1/r

40
30
20
10
0

10 % in 10 m

Leistungsdichte: 1/r ²
0

2

Abb. 45: Abblendlicht beim
Auto.

4

6

8

1 % in 10 m
10

Abstand in m

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 75

Abb. 46: Abnahme der Feldstärke und Leistungsdichte
mit der Entfernung von derQuelle. Die Leistungsdichte
nimmt bei zunehmendem
Abstand von der Quelle
umgekehrt proportional zum
Quadrat des Abstandes ab(1/r2-Gesetz), die elektrische
und die magnetische Feldstärke hingegen nur mit dem Abstand (1/r-Gesetz). Das bedeutet: Bei Verzehnfachung desAbstandes reduziert sich die
Leistungsdichte auf ein Hundertstel des Ausgangswertes,
die Feldstärke lediglich auf
ein Zehntel.

Abb. 47: Dargestellt am Beispiel einer Glühbirne, links
gleichmäßige (isotrope) Abstrahlung, rechts gebündelte
Abstrahlung (Scheinwerfer).

360°

50°
Reflektor

Kompakte Informationen
zum Thema finden Sie
auf den Seiten 22–31

Alternativ kann die Strahlungsleistung auf
eine Dipol-Antenne bezogen werden. Man
spricht dann vom ERP-Wert (Equivalent Radiated Power), der um den Faktor 1,64 kleiner ist als der EIRP-Wert.
4.2 ZULASSUNG UND ÜBERWACHUNG
VON FUNKSENDEANLAGENIn Deutschland müssen die Betreiber ortsfester Funksendeanlagen mit einer Strahlungsleistung von 10 W (EIRP) oder mehrvor der Inbetriebnahme bei der Bundesnetzagentur (BNetzA) eine Standortbe-

scheinigung beantragen. Darin sind Leistungsbeschränkungen und Abstrahlwinkel
mit den sich daraus ergebenden Sicherheitsabständen zu allgemein zugänglichen
Bereichen verbindlich festgelegt. Dabei
werden auch die am Standort bereits vorhandenen elektromagnetischen Felder
von anderen Funksendeanlagen berücksichtigt. Außerhalb der Sicherheitsabstände sind die Grenzwerte der 26. BImSchV(siehe Kapitel 6) bei vollem Betrieb aller
installierten Sendeantennen eingehalten.

Tab. 5: Funksendeanlagen mit Frequenzbereich und Strahlungsleistung. Die Tabelle gibt einen Überblick für ausgewählte
Funksendeanlagen.

AnlageFrequenz (MHz)

Sendeausgangsleistung (Watt)

Rundfunksender (Ultrakurzwelle)

87,5 bis 108

10.000BOS-Digitalfunk (TETRA)(z. B. Polizei, Feuerwehr)

380 bis 400

20 (je Kanal)

Ausgewählte Frequenzbereichezwischen 35 und 470< 12

Digital Radio (DAB+)

174 bis 230

1.000

Digitales Fernsehen (DVB-T)

470 bis 700

10.000700 bis 2.700

10 bis 50 (je Kanal)

RichtfunkAusgewählte Frequenzbereichezwischen 6.000 und 38.000

0,01 bis 1

Radar (Flugsicherung und Wetterbeobachtung)

Ausgewählte Frequenzbereichezwischen 1.000 und 25.000

bis 2.000.000 (Impulsleistung)10.700 bis 12.750

150

Alle Frequenzbereiche

1 bis 750

Betriebsfunk

Mobilfunk-Basisstation

Fernsehsatellit
Amateurfunkdienst

76 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

In Baden-Württemberg lagen für rund11.000 Standorte ortsfester Funksendeanlagen Standortbescheinigungen vor, in Bayern waren es rund 14.000 Standorte (Stand:Anfang 2016). In Baden-Württemberg war
an rund 8.900 und in Bayern an rund 11.800
Standorten mindestens eine Mobilfunksendeanlage installiert [11].

700

Datenvolumen in Petabyte (Mio GB)
591

600
500
400

393

300

267

200

156

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 77

2015

2014

2013

65

2012

0,2 0,8 3,5

33

100

2011

0

11

2010

100

2009

Mit der Einführung der Standards UMTS
(Universal Mobile Telecommunications
System) bzw. HSPA (High Speed Packet
Access) in den Jahren 2001 bzw. 2006 begann der Siegeszug des mobilen Internets.
Aufgrund des stetig steigenden individuellen Datenverkehrs und der verstärkten
Nutzung des Mobilfunks für automatisierte
Anwendungen (siehe Abb. 50) sind immer
höhere Übertragungsraten notwendig. Die
derzeit höchsten Übertragungsraten mitüber 300 MBit/s (Stand Januar 2016) bieten
die seit 2011 in Deutschland etablierten
LTE-Netze (Long Term Evolution).

Abb. 49: Als das Handy noch
„porty“ hieß. C-Netz-Telefon
von Philips aus dem Jahre
1988.

Abb. 50: Datenvolumen im Mobilfunk. Aus dem Jahresberichte derBundesnetzagentur [12].

2008

Die Anfänge des analogen Mobilfunks in
Deutschland mit dem A-Netz gehen auf
das Jahr 1958 zurück. 1972 folgte das BNetz und 1984 das C-Netz. Durch die Einführung des deutlich leistungsfähigeren
digitalen Mobilfunks mit dem D-Netz im
Jahr 1992 und dem E-Netz im Jahr 1994
wurde der Analogfunk nach und nach abgelöst und ist seit dem Jahr 2000 ganz eingestellt. Mittlerweile entspricht die Gesamtzahl bestehender Mobilfunkverträge
in etwa der Weltbevölkerung.

2007

4.3.1 ENTWICKUNG DES MOBILFUNKS

2006

4.3 MOBILFUNK

Moderne Smartphones unterstützen neben
dem GSM-Standard auch den UMTS- und
LTE Standard und wechseln je nach Verfügbarkeit automatisch zwischen den Netzen. Wegen der hohen Nachfrage nach mobilem Internet werden die LTE-Netze mit
hohem Tempo weiter ausgebaut; die Bedeutung der GSM- und UMTS-Netze
schwindet hingegen. Ein Netzbetreiber inder Schweiz hat die Abschaltung seines
GSM-Netzes bereits für 2020 angekündigt,
da nur noch 0,5 % des mobilen Datenverkehrs darüber laufen. In Deutschland dürfen die GSM-Frequenzen ab 01.01.2017
technologieneutral genutzt werden, alsoz. B. auch für LTE.

2005

Die Einhaltung der Grenzwerte wird stichpunktartig durch die Bundesnetzagentur
messtechnisch überprüft. Die Ergebnisse
dieser fortlaufend durchgeführten Messungen sind im Internet einsehbar [11].

Abb. 48: A-Netz-Autotelefon der Firma TE-KADE aus dem Jahre 1961.

4.3.2 MOBILFUNKNETZE IN DEUTSCHLAND
GSM wird hauptsächlich für Telefonge-

spräche genutzt. GSM wird als Standard
der zweiten Generation (2G) bezeichnet
und ist weltweit verbreiteter Standard.
Auch in Deutschland sind die GSM-Netze
nahezu flächendeckend ausgebaut, deswegen unterstützen heute alle in Deutschland verfügbaren Handys sowohl GSM900 als auch GSM-1800. Vorteile von GSM
sind die große Zuverlässigkeit und internationale Verbreitung. Nachteilig ist die
geringe Datenübertragungsgeschwindigkeit mit maximal 220 kBit/s.

81.100 GSM-Basisstationen. LTE-Netzesind in Deutschland heute in Städten fastflächendeckend verfügbar, auf dem Landnur eingeschränkt. Je nach Netzbetreiber
betrug die Einwohnerabdeckung Ende2015 zwischen 75 % und 90 %. Alle deutschen Netzbetreiber streben an, bereits inwenigen Jahren mit ihrem LTE-Netz 90 %bis 95 % der Nutzer zu erreichen. Die Entwicklung geht rasant weiter: Die Verfügbarkeit von LTE-Geschwindigkeiten bis
750 MBit/s ist angekündigt; LTE-Advanced
soll in Deutschland Geschwindigkeiten
bis 1.200 MBit/s möglich machen.
4.3.3 MOBILFUNKTECHNOLOGIEN

UMTS ist ein Mobilfunkstandard der drit-

Abb. 51: GSM-Handy 7110 derFirma Nokia aus dem Jahr
2000.

ten Generation (3G), der sowohl für Telefonie als auch für Datenübertragung genutzt wird. Mit UMTS sind im Vergleich
mit GSM bis zu 200-fach höhere Datenübertragungsraten möglich (bis zu
42 MBit/s mit HSPA+). UMTS-Netze sindin Deutschland heute in Städten fast flächendeckend verfügbar, auf dem Land nur
eingeschränkt. Je nach Netzbetreiber betrug die Einwohnerabdeckung Anfang
2015 zwischen 76 % und 91 %, die geographische Netzabdeckung je nach Betreiber
zwischen 39 % und 69 % (Angaben der
Bundesnetzagentur).
LTE ist ein Standard der vierten Generati-Abb. 52: Smartphone.

on (4G), der in erster Linie für Datenübertragung genutzt wird und Übertragungsraten von mehr als 300 MBit/s ermöglicht.
Der LTE Ausbau wurde 2011 begonnen
und schreitet zügig voran. Nach Angaben
der Bundesnetzagentur betrug die Zahl
der LTE-Basisstationen Ende 2015 inDeutschland bereits 38.800 (2014: 28.700).
Zum Vergleich: zu diesem Zeitpunkt gab
es in Deutschland 61.600 UMTS- und

78 Elektromagnetische Felder im Alltag

Wie Mobilfunkbasisstationen können
auch mobile Endgeräte (Smartphones
oder Tablets) Informationen sowohl senden als auch empfangen. Die Senderichtung von der Basisstation zum Handy
nennt man „Downlink“, die umgekehrte
Richtung vom Handy zur Basisstation„Uplink“. Wenn beide Übertragungswege
gleichzeitig nutzbar sind, wird dies als Gegen- oder Duplexbetrieb bezeichnet. Handy und Basisstation senden dazu gleichzeitig auf unterschiedlichen Frequenzen.
Man nennt dieses Verfahren Frequenzduplex. Diese Technik wird von GSM, UMTS
und LTE verwendet. Alternativ können
Basisstation und Mobilteil auch im schnellen Wechsel auf derselben Frequenz senden, wie es z. B. bei schnurlosen DECTTelefonen und WLAN üblich ist. Dieses
Verfahren nennt man Zeitduplex.
Beim Rundfunk können alle Menschen an
einem Ort dieselben Radio- oder Fernsehprogramme ohne Einschränkung nutzen.
Beim Mobilfunk hingegen müssen die
vorhandenen Funkkapazitäten möglichst
effizient auf die einzelnen Nutzer aufge-© LUBW / LfU

teilt werden. Für diesen sogenannten Vielfachzugriff (Multiple Access) gibt es verschiedene technische Lösungen.
Aufgrund der stark steigenden Nachfragenach mobilem Internet werden die Mobilfunktechnologien auf immer höhere Übertragungsgeschwindigkeit getrimmt. Dies
wird durch mehrere Maßnahmen realisiert. So ging mit jeder neuen Mobilfunkgeneration eine Verbreiterung des Funkkanals einher: Von 200 kHz bei GSM über5 MHz bei UMTS bis hin zu 20 MHz bei
LTE. UMTS und LTE können die Übertragungskapazität der Funkzelle dynamischzuteilen. Da immer leistungsfähigere Signalprozessoren zur Verfügung stehen, lassen sich mit jeder neuen Mobilfunkgeneration effizientere Modulationsverfahren
realisieren.

Abb. 53: Mobilfunkmast.

deshalb durch neue Senderstandorte undteilen das Senderumfeld mit Sektorantennen in mehrere Funkzellen auf.
4.3.4 BAUFORMEN VON MOBILFUNK-

Für schnelle Datenübertragung können
mehrere UMTS- oder LTE-Kanäle zusammengefasst werden; diese Kanäle können
in völlig unterschiedlichen Frequenzbändern liegen. Bei der 2x2-Mehrantennentechnik (MIMO) wird der Datenstromüber zwei Antennen gesendet und überzwei Antennen empfangen. Dabei werden
die beiden Sendeantennen der Basisstation und des Handys um 90° versetzt montiert. Auf diese Weise kann bei geeigneten
Empfangsbedingungen das Frequenzspektrum doppelt genutzt werden.
Schnelle Datenübertragung funktioniert
nur bei guten Empfangsbedingungen. Der
Nutzer sollte daher nicht weiter als etwa
500 m von der Basisstation entfernt sein
und sich die Funkzelle nicht mit zu vielen
Nutzern gleichzeitig teilen müssen. Die
Betreiber verdichten ihre Mobilfunknetze

ANTENNEN

Die Antennen der Mobilfunkbasisstationen sind an einem Antennenträger
befestigt und über Kabel an die Sendeund Empfangselektronik angeschlossen.
Sie werden auf Masten oder hohen Gebäuden installiert, damit sie möglichst abschattungsfrei Funkverbindungen zu den
Handys herstellen können.
Bei den Sendeantennen kommen unterschiedliche Bauformen zur Anwendung.
Meist handelt es sich um Sektorantennen(Panel-Antennen), die je nach gewünschter Reichweite schwach bis sehr stark bündeln und Antennengewinnfaktoren G zwischen 18 und ca. 130 aufweisen. In derAbb. 54 und Abb. 55 sind der vertikale
Abstrahlwinkel in Grad, die Antennenhöhe in cm und der Antennengewinnfaktor
G angegeben.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 79

78°
21 cm
G = 1,6

11°
30 cm
G = 10

Sektorantennen bündeln den Strahl wie ein
Scheinwerfer horizontal und vertikal. Siewerden meist zu dritt an einem Mast befestigt und versorgen jeweils einen Kreissektor von 120° (siehe Abb. 56). Dadurch kanndie Übertragungskapazität bei gleicher Sendeleistung verdreifacht werden. Sektorantennen lassen sich gezielt in bestimmte
Richtungen ausrichten.
Die starke vertikale Bündelung hat zur Folge, dass das bodennahe Umfeld unterhalb
der Antenne bzw. die Räume eines Gebäudes, auf dem die Antenne steht, deutlich
weniger beaufschlagt sind, als man dies vonder Entfernung her erwarten würde. Deutlich wird dies anhand der nachfolgend dargestellten Computersimulationen.

Abb. 54: Rundstrahlantennen
unterschiedlicher vertikaler
Bündelung.

Abb. 56: Mobilfunkmast mit Antennen verschiedener Betreiber. Im Bild unten rechts: eine Richtantenne zur Anbindung an die übergeordnete Netzeinheit.

4.3.5 ABSTRAHLUNG EINER MOBILFUNKANTENNE

Mit Computerprogrammen kann das Abstrahlverhalten einer Mobilfunkantenne
simuliert werden. In der Abb. 57 ist das
Abstrahlverhalten einer typischen Sektorantenne dargestellt, die mit 40 W gespeist
wird und auf einem Haus in 30 m Höhemontiert ist. Die Antenne ist 1,30 m lang
und hat einen vertikalen Öffnungswinkel
von 14°. Sie strahlt mit 28 x 40 W = 1.120 W(EIRP) in Hauptstrahlrichtung und ist dabei um 2° nach unten geneigt. Der Antennengewinnfaktor beträgt G = 28.
27°
70 cm
G = 1815°130 cmG = 327,5°
260 cmG = 56

Abb. 55: Sektorantennen unterschiedlicher vertikaler Bündelung.

80 Elektromagnetische Felder im Alltag

In der Abb. 57 ist deutlich der Hauptstrahl
erkennbar, dessen Achse in etwa 500 m
Entfernung den Boden trifft. Neben dem
Hauptstrahl treten in bestimmten Winkeln
Nebenstrahlen auf. Sie erreichen den Erdboden früher, sind jedoch deutlich schwächer als der Hauptstrahl. Die Leistungsdichte an einem Ort hängt also entscheidend
von der Orientierung zur Antenne der Basisstation ab.

© LUBW / LfU

100 (m)Nebenstrahlen

Hauptstrahl

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350

400

450 (m)

1 mW/m2

5 mW/m2

Abb. 57: Vertikale Bündelung
einer Sektorantenne.

Höhe über dem Erdboden. An Punkten
außerhalb des Hauptstrahls oder hintereinem Gebäude sind die Werte sehr viel
niedriger. Dies gilt ebenso in Gebäuden
und an Orten ohne direkten Sichtkontakt
zu einem Mobilfunkmast; dort werden Leistungsdichten von 1 mW/m2 selten erreicht. In Wohnungen liegen typische Werte zwischen 0,001 mW/m2 (1 μW/m2) und
1 mW/m2.

500 (m)In der Abb. 58 ist die Simulation einer Mobilfunkantenne mit drei Sektorantennen
dargestellt, die um jeweils 120° versetzt aneinem Mast montiert sind. Bis auf die Antennenzahl und die Perspektive wurden
dieselben Parameter und Farben verwendet wie in Abb. 57. In diesem Fall blickt
man von oben auf die Antenne und ihre
Umgebung; der Pfeil bezeichnet die
Schnittebene der Abb. 57. Die Farben veranschaulichen die Leistungsdichte in 1 m

250

250

10,0 mW/m2

3,3 mW/m2

01,0 mW/m2-250

0,3 mW/m2- 500

0,1 mW/m2

- 500

-250

0

250

500 (m)Abb. 58: Blick von oben auf eine Mobilfunkantenne und ihre Umgebung. Gut erkennbar ist
die horizontale Bündelung der einzelnen Sektorantennen.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 81

Abb. 59: Antennenkonstellation einer typischen Mobilfunkbasisstation mit drei Sektorantennen.

Kompakte Informationen
zum Thema finden Sie
auf den Seiten 22–31

Ausgangsgröße für die in den Abb. 57 dargestellten Leistungsdichten ist die Leistung
EIRP, also das Produkt aus Speiseleistungund Antennengewinnfaktor G. Für die beiden Grafiken wurde eine Sendeleistungvon 1.120 W (EIRP) verwendet. Laut Tab. 6
wird für 1.000 W (EIRP) in 282 m Abstandeine Leistungsdichte von 1 mW/m2 in
Hauptstrahlrichtung erreicht. Für 1.120 W(EIRP) beträgt dieser Abstand ca. 300 m(siehe Abb. 57). Außerhalb der Hauptstrahlrichtung benötigt man das genaue
Antennendiagramm der verwendeten Antenne, in dem die Antennengewinnfaktoren für die unterschiedlichen Raumwinkel verzeichnet sind.

hen für beispielhafte Sendeleistungen zwischen 10 W und 30.000 W (EIRP), die fünf
Spalten für Leistungsdichten zwischen
10 W/m2 und 1 mW/m2. Die Leistungsdichten der Spalten zwei bis vier entsprechen
den in Deutschland gültigen Grenzwerten
für UMTS-2100 (10 W/m2), GSM-1800(9 W/m2) und GSM-900 (4,5 W/m2) nachder Verordnung über elektromagnetische
Felder (26. BImSchV, siehe Kapitel 6).

Die in Hauptstrahlrichtung einer Antenne
und ohne Dämpfung durch Gebäude maximal erreichbaren Leistungsdichten sind in
der Tab. 6 dargestellt. Die acht Zeilen ste-zugrunde. Dabei bedeuten S die Leistungsdichte in W/m2, P die Sendeleistungin W (EIRP) und r der Abstand von derAntenne in m.

Der Tab. 6 liegt das quadratische Abstandsgesetz

Tab. 6: Abstände von der Antenne in Hauptstrahlrichtung, in denen bestimmte Leistungsdichten
erreicht werden, für Sendeleistungen zwischen 10 W und 30.000 W (EIRP). Die Spalten zwei bis
vier gelten für die Grenzwerte der gängigen Mobilfunkdienste (Frequenzbänder 900 MHz, 1,8 GHz
und 2 GHz).
Leistungsdichte in W/m2 bzw. mW/m2 für den berechneten AbstandSendeleistung in
Hauptstrahlrichtung in W (EIRP)

10 W/m2

9 W/m2

4,5 W/m2

Grenzwert fürGrenzwert fürGrenzwert für

100 mW/m2

1 mW/m2

UMTS-2100

GSM-1800

GSM-900

10 W

0,3 m

0,3 m

0,4 m

2,8 m

28,2 m

30 W

0,5 m

0,5 m

0,7 m

4,9 m

48,9 m

100 W

0,9 m

0,9 m

1,3 m

8,9 m

89,2 m

300 W

1,5 m

1,6 m

2,3 m

15,5 m

154,5 m1.000 W

2,8 m

3,0 m

4,2 m

28,2 m282,1 m3.000 W

4,9 m

5,2 m

7,3 m

48,9 m488,6 m10.000 W

8,9 m

9,4 m

13,3 m89,2 m892,1 m30.000 W

15,5 m16,3 m23,0 m

154,5 m1.545,1 m

82 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

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Ausschnitt von Mindelheim circa 3,1 km x 2,2 km mit 9 Standorten

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Abb. 60: Standorte genehmigungspflichtiger Mobilfunkbasisstationen in
München und Mindelheim.

denen eine Messung der Bundesnetzagentur stattgefunden hat. Die in der Abb. 60
dargestellten Beispiele aus München und
Mindelheim machen deutlich, wie unterschiedlich die Senderdichte je nach der
Nutzerdichte sein kann.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 83

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Geobasisdaten: © Bayerische Vermessungsverwaltung
Datenquelle: Bundesnetzagentur, EMF-Datenbank [12]rS

An diesem Standort fand in der Vergangenheit eine Messung der Bundesnetzagentur statt.

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An diesem Standort befindet sich ein genehmigungspflichtiger Sender.

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3,1 km x 2,2 km mit circa 209 Standorten

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Auf der Internetseite der Bundesnetzagentur emf.bundesnetzagentur.de sind alle Mobilfunkstandorte in Deutschland verzeichnet. Im Juni 2016 gab es 74.000 Standorte.
Ein Kartendienst ermöglicht es, die Sendeanlagen in der eigenen Umgebung anhand
der orangefarbenen Dreiecke zu identifizieren. Grüne Punkte kennzeichnen Orte, an

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Eine neue Entwicklung sind Femtozellen.
Das sind Basisstationen, die wie WLANRouter einen Zellenradius von wenigen
Metern haben und so auf kleinstem Raum
hohe Kapazitäten zur Verfügung stellen
können. Diese Klein- und Kleinstsenderarbeiten mit sehr niedrigen Sendeleistungen von 1 W (EIRP) und weniger.

Inselw

Me

Verantwortlich für die Versorgung einer
Funkzelle ist die Basisstation. Diese deckt
einen Umkreis von einigen hundert Meternbis zu mehreren Kilometern ab. Bei GSM
beträgt der maximal zulässige Funkzellenradius 35 km, an den Küsten bis zu 70 km.
Meist ist nicht die Reichweite der begrenzende Faktor, sondern die Kapazität: Jede
Basisstation kann nur eine bestimmte Menge an Gesprächen und Daten gleichzeitigübertragen. Die Größe einer Funkzelle ergibt sich somit aus der Teilnehmerdichte.
Innerstädtisch sind die Sendemasten deshalb viel dichter aufgestellt als auf dem
Land.

Berliner
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Bei Hörfunk und Fernsehen kann ein Sendeturm aufgrund der hohen Sendeleistungin der Regel ein Gebiet im Umkreis von
100 km versorgen. Aus Gründen der Übertragungskapazität und der begrenzten Sendeleistung von Handys benötigt Mobilfunk
ein sogenanntes zellulares Netz mit einer
Vielzahl kleinräumiger, nahtlos aneinandergrenzender Funkzellen.

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Birkenweg

4.3.6 NETZSTUKTUR

Leipziger Str.

DanzStr. iger

Kompakte Informationen

4.3.7 IMMISSIONEN EINES HANDYS

zum Thema finden Sie

Die Sendeleistung des Handys – mit Einschränkungen auch die der Basisstation –ist von der Verbindungsqualität zwischen
Handy und Basisstation abhängig. Beischlechter Verbindungsqualität ist eine
deutlich höhere Sendeleistung erforderlich als bei guter Versorgung. Die zeitlich
gemittelte Sendeleistung von Mobilfunkendgeräten liegt abhängig von Frequenzband und verwendeter Technologie bei
maximal 125 mW bis 250 mW. In aller Regel liegt sie deutlich darunter. Bei gutem
Empfang wird die Sendeleistung von Mobilfunkendgeräten stark reduziert (siehe
Abb. 61). UMTS und LTE können die Sendeleistung erheblich effizienter regulieren
als GSM, sie sind daher aus Vorsorgegründen vorzuziehen.

auf den Seiten 22–31

Tipps!

suchen in Kommunikationsdiensten nachneuen Nachrichten oder aktualisieren Kalender und Wetterprognosen, um nur einige Beispiele zu nennen. Durchschnittlich wird im Abstand von wenigen
Minuten ein Funkkontakt zum Internet
hergestellt. Dies Verhalten wirkt sich u. a.
auf die Akkulaufzeit aus: Die Akkuladung
einfacher Mobiltelefone kann zwei Wochen lang reichen, Smartphones müssen
meist täglich an die Steckdose.
4.3.8 TIPPS ZUR VORSORGE

Verwenden Sie eine Freisprechein-richtung oder ein kabelgebundenes
Headset; dadurch verringert sich die
Leistungsdichte am Kopf um mehrals 95 %.
Wählen Sie einen Standort mit
gutem Empfang (alle Empfangsbalken); das Gerät sendet dann mit
deutlich geringerer Leistung (bis zu
99,9 % weniger).
Verwenden Sie strahlungsarme Handys, wie sie z. B. auf der Internetseite
des Bundesamts für Strahlenschutz
BfS aufgeführt sind [13].
Verwenden Sie Ihr Smartphone nicht
im GSM-Modus.
Stecken Sie UMTS-Datasticks nicht
direkt in den Laptop, sondern verwenden Sie ein USB-Kabel und legen den Stick ans Fenster.

Im Ruhezustand befinden sich Handys ineinem reinen Empfangsmodus und senden fast nicht. Ein Handy, das in derselben
Funkzelle bleibt, hat zur Anwesenheitskontrolle alle 1 bis 12 Stunden einenkurzen Funkkontakt mit der Basisstation,
der etwa eine Sekunde lang dauert (periodic location update). Im Dauersendebetrieb befindet sich ein Handy nur bei Telefongesprächen und Datenverbindungen.
Moderne Smartphones bauen deutlichhäufiger Datenverbindungen zum Internet auf. Sie prüfen im Hintergrund die installierten Anwendungen auf Aktualität,

Basisstation

Handy

Abb. 61: Leistungsregelung
bei Basisstation und Handy:
Je besser die Funkverbindungzwischen Handy und Basisstation ist, desto mehr kann die
Sendeleistung reduziert werden.

0,1 mW

250 mW

Nutzer fern vom Sender (ca. 1-2 km)
Maximale Sendeleistung des Handys

84 Elektromagnetische Felder im Alltag

Nutzer in Sendernähe (ca. 100-500 m)
Reduzierte Emission durch Leistungsregelung bei Basisstation und Handy© LUBW / LfU

Werden diese Maßnahmen kombiniert,
kann die Leistung am Ohr im Idealfall auf
weniger als ein Zehntausendstel reduziert
werden.
4.4 RUNDFUNK

Hochfrequente elektromagnetische Wellen
werden seit Beginn des 20. Jahrhunderts zur
Radioübertragung genutzt, später kam das
Fernsehen dazu. Beides wird unter dem Begriff Rundfunk zusammengefasst. Anders als
das zellulare Netz des Mobilfunks (siehe
Abschnitt 4.3.7) arbeitet der Rundfunk mit
leistungsstarken Grundnetzsendern, die bisweilen Gebiete mit einem Radius von mehrals 100 km versorgen.
In der Karte auf Seite 86 (Abb. 63) sindalle baden-württembergischen und bayerischen Standorte verzeichnet, an denen
sich Rundfunksender mit einer installierten Gesamtsendeleistung von mindestens 25 kW (ERP) befinden. Insgesamt
werden in Baden-Württemberg 5,4 MW(ERP) und in Bayern 10,6 MW (ERP) Sendeleistung für die Rundfunkausstrahlung
eingesetzt (Stand Juli 2015).
Die Sender sind meist auf hohen Bergen, in
Großstädten auch auf Fernsehtürmen installiert. Verschiedene Sektorantennen werden
so angeordnet, dass die Abstrahlung rundum in alle Richtungen erfolgt. In manchen
Fällen, etwa in Gebirgsnähe oder wenn eine
Ausstrahlung ins Ausland unerwünscht ist,

wird die Sendercharakteristik angepasst. In
vertikaler Richtung sind die Strahlen ähnlich wie beim Mobilfunk gebündelt.
Aufgrund der hohen Sendeleistungen sind
Sicherheitsabstände bis zu mehreren hundert Metern erforderlich. Für den Sender
Wendelstein (UKW, DVB-T) z. B. weist die
Bundesnetzagentur einen Sicherheitsabstand von 320 m in Hauptstrahlrichtung aus.
Durch die Wahl exponierter Standorte lassen sich die Sicherheitsabstände gut kontrollieren. Hohe Grenzwertausschöpfungentreten nur in Ausnahmefällen in Wohngebieten auf. In Städten liegt die Grenzwertausschöpfung beim Mobilfunk deutlich höher als beim Rundfunk [14].
Seit Ende 2008 ist das digitale terrestrische
Fernsehen DVB-T deutschlandweit in Betrieb. Auf einem DVB-T Kanal werden meist
vier Fernsehprogramme übertragen. In Baden-Württemberg und Bayern strahlen an
den meisten Senderstandorten 12 öffentlichrechtliche Fernsehprogramme auf drei DVBT-Kanälen mit jeweils 50 kW (ERP) Leistung aus. In Bayern kommen auch Sendermit der doppelten Leistung zum Einsatz. Die
Sender München, Wendelstein und Nürnberg bieten über die öffentlich-rechtlichen
Programme hinaus bis zu 10 private Fernsehprogramme auf zwei bis drei DVB-T-Kanälen
an. Zwischen 2016 und 2019 findet die Ablösung von DVB-T durch DVB-T2 statt, zeitlich gestaffelt nach Regionen. DVB-T2 kannAbb. 62: Stuttgarter Fernsehturm.

Tab. 7: Anzahl und Leistung von Rundfunk-Sendeanlagen in Baden-Württemberg und Bayern, Quelle: Sendertabellen auf UKWTV.
de (Stand Juli 2015)
Baden-Württemberg

BayernInstallierte Leistung P(ERP) / kW

SenderStandorte

Installierte Leistung P(ERP) / kW

Standorte

Sender

208

19

39

577

49

95

UKW-Radio

3.165

182

401

4.837

245

600

Fernsehen DVB-T

2.011

17

49

5.132

30

90

Summe

5.384

218

489

10.547324

785

Sendeanlage
Digitalradio DAB© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 85

Kompakte Informationen
zum Thema finden Sie
auf den Seiten 22–31

mehr Programme übertragen, und das sogar
in HD-Qualität. Zusätzlich stehen verschlüsselte Programme zur Verfügung [15].

(100 kW bis 250 kW ERP pro Transponder)
auf der Erde vernachlässigbar gering.
4.5 BOS-TETRA-DIGITALFUNKDer Trend zur Digitalisierung schreitet auchbeim Hörfunk voran. Die Immissionen
durch Digitalradio DAB+ haben infolge desflächendeckenden Ausbaus in den letzten
Jahren deutlich zugenommen; umgekehrt
nehmen die Immissionen durch analoge Radiosender immer weiter ab. In BadenWürttemberg und Bayern sind inzwischenalle Sender für Kurz-, Mittel- und Langwellestillgelegt. Einzig der analoge UKW-Rundfunk bleibt bis auf Weiteres erhalten; Plänezu seiner Abschaltung wurden 2011 vom
Bundestag verworfen.
Abschließend sei noch erwähnt, dass es sichauch beim Satellitenfernsehen um Rundfunk handelt. Aufgrund der großen Entfernung von rund 38.000 km zum Satelliten
sind die Immissionen des Satellitenfernsehens trotz der relativ hohen Sendeleistung

Abb. 63: Standorte von Radiound Fernsehsendern in BadenWürttemberg und Bayern mit
einer installierten GesamtSendeleistung (ERP) von
mindestens 25 kW. Digitalradiosender DAB+ sind in derGrafik nicht dargestellt, daihre Sendeleistung maximal
10 kW beträgt.

Mudau

Rhein

Heilbronn

Waldenburg

Brandenkopf> 500 kW
Freiburg
BlauenDonaueschingen

Aalen
STUTTGART

Augsburg

WitthohRavensburg
Waldburg

TV

de

SCHWEIZ

IsmaningÖSTERREICH
Hochberg

Iberger
Kugel

Hohenpeißenberg

ee

86 Elektromagnetische Felder im Alltag

PfarrkirchenMÜNCHENns

100 kmLandshut

Pfaffenhofen
Ulm

Bo

St. Chrischona

Donau

Nördlingen

BadenWürttemberg

Raichberg

Brotjacklriegel

Regensburg

Hühnerberg

ar
eck

N

Hohe Linie

BayernGelbelsee

Hochrhein50

Hoher Bogen

Dillberg

Hesselberg

Inn

150 - 500 kW

Nürnberg

Büttelberg

Do
na
u

Hornisgrinde

Burgbernheim

Langenburg

Heidelberg

Pforzheim

25 - 150 kW

TSCHECHISCHEREPUBLIK

Bad
Mergentheim

BuchenInstallierte Gesamtleistung:0

Ochsenkopf
Bamberg

Karlsruhe

UKW

Main

Würzburg

BadenFRANK- Baden
REICH

Rundfunkdienst:

Sachsen
GroßerWaldstein

Kreuzberg

Pfaffenberg

RheinlandPfalz

Senderstandort

Im Unterschied zu den Mobilfunksystemenermöglicht TETRA eine GPS-unterstützte
Einsatzsteuerung sowie Gruppenkommunikation. Weiterhin zeichnet sich das System
durch schnellen Verbindungsaufbau (unter
0,5 s), Prioritätsrufen sowie Alarmierungsmöglichkeiten aus. Hinzu kommen Abhör-

Thüringen

Heidelstein
HessenBehörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) wie Feuerwehren,
Rettungsdienste, Technisches Hilfswerk,
Bundes- und Landespolizei verfügen heutedeutschlandweit über ein gemeinsames digitales Behördenfunknetz, das auf dem internationalen TETRA-Standard basiert.
TETRA-Digitalfunk kommt derzeit weltweit in mehr als 100 Staaten zum Einsatz. In
Deutschland wird diese Technik auch fürden Betriebsfunk von Verkehrs- und Energieversorgungsunternehmen genutzt.

Grünten© LUBW / LfU

Hochries
Wendelsteinsicherheit durch Verschlüsselung, TelefonFunktionen und ein Gerätemodus, derdirekte Kommunikation zwischen mobilen
Endgeräten zulässt (direct mode). Für kritische Einsatzsituationen gibt es eine Notruffunktion mit GPS-Ortung.
In Bayern und Baden-Württemberg wurden insgesamt ca. 1.600 TETRA-Basisstationen errichtet und im Gegenzug ca. 6.000
analoge BOS-Funkanlagen abgebaut. Das
TETRA-Digitalfunknetz ist zellular aufgebaut, wobei die einzelnen Funkzellen weitmaschiger sind als beim Mobilfunk. Die
Innenversorgung größerer Objekte wie z. B.
Bahnhöfe oder Tunnelanlagen, die vom Digitalfunknetz nicht ausreichend versorgt
werden, kann über objekteigene Basisstationen oder Funkverstärker realisiert werden.
Die Reichweite einer Sendestation liegt bei
4 km bis 5 km im städtischen Gebiet und
10 km bis 25 km im ländlichen Raum [16].
TETRA ist dem GSM-Standard ähnlich: Es
unterteilt wie GSM jeden Funkkanal nachdem Zeitmultiplexverfahren in einzelne
Zeitschlitze. Pro Kanal können bis zu 4 Gespräche gleichzeitig übertragen werden.
Verkehrskanäle werden bedarfsorientiert
zugeschaltet. Bei TETRA werden ebenfalls
uplink und downlink über unterschiedliche
Funkkanäle realisiert (Frequenzduplex). So
kann ein Gerät gleichzeitig senden undempfangen.
In Deutschland wurden für TETRA Frequenzen zwischen 380 MHz und 400 MHz
zugewiesen. Für diesen Frequenzbereich
beträgt der gesetzliche Grenzwert 27,5 V/m(elektrische Feldstärke) bzw. 2 W/m2 (Leistungsdichte). Basisstationen von TETRADigitalfunknetzen müssen die gesetzlichen
Grenzwerte der 26. BImSchV einhalten.

Die BOS-Funkrichtlinie [17] begrenzt die
maximale Sendeleistung einer BOSTETRA-Basisstation auf 519 W (EIRP). Daraus lässt sich ein maximaler Sicherheitsabstand in Hauptstrahlrichtung von 4,50 m
errechnen. Der tatsächliche Sicherheitsabstand einer realen Anlage liegt bei 2 m bis
3 m. In der Regel senden Basisstationen
mit einer Leistung von 20 W pro Kanal.
Die Sendeleistung der Handfunkgeräte
wird geregelt und beträgt 30 mW bis 1 W,
je nach Empfangsqualität am Einsatzort.
Das TETRA-System erfüllt alle europäischen Anforderungen zum Gesundheitsschutz. Die Zulassung der Basisstationen
wird durch eine Standortbescheinigung der
Bundesnetzagentur dokumentiert. Ergänzend zu den vorliegenden wissenschaftlichen Untersuchungen führte das BfS in
Zusammenarbeit mit den Nutzern des digitalen Behördenfunks mehrere Studien
durch [18].

Abb. 64: TETRA-Mobilfunkmast mit Rundstrahlantenne.

4.6 STATIONÄRE INTERNET-FUNKLÖSUNGEN

Viele Wohnhäuser und Gewerbebetriebe
liegen zu weit von der nächstgelegenen
Vermittlungsstelle entfernt, so dass keinoder nur langsames DSL zur Verfügung
steht. Jenseits einer Länge des Telefonkabels von 5 km bis 6 km wird das Signal füreine DSL-Verbindung zu schwach. Der Verlegung von Glasfasern und dem Aufbau
von Mini-Vermittlungsstellen (OutdoorDSLAM) stehen oft hohe Kosten entgegen.
Gerade in dünn besiedelten Gebieten kannschnelles Internet einfach und kostengünstig mit stationären Funklösungen bereitgestellt werden. Eine mobile Nutzung dieser
auch als Funk-DSL bezeichneten Lösungen
ist im Gegensatz zum Mobilfunk in der Regel nicht möglich.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 87

Abb. 65: TETRA-Funkgerät.

Kompakte Informationen
zum Thema finden Sie
auf den Seiten 22–31

Abb. 66: Außenantenne am
Fenster.

Funk-DSL ist wie Satelliteninternet eine
Nischentechnologie
zur
Versorgung
schlecht erschlossener Gebiete. Für Privatnutzer werden heute Systeme zwischen
2 Mbit/s und 20 MBit/s inkl. VoIP-Telefonanschluss angeboten, was sich von normalem DSL kaum unterscheidet. Schon geringe Nutzerzahlen ermöglichen den
kostendeckenden Betrieb. Bei Funk-DSL
versorgt eine Basisstation mit einer Rundstrahlantenne oder mehreren Sektorantennen an einem erhöhten Standort etwa 20
bis 50 Endkunden. Diese sind durch einekleine Außenantenne oder eine Zimmerantenne mit der Basisstation verbunden. Bei
Sichtverbindung lassen sich mit Außenantennen Distanzen von mehreren Kilometern problemlos überbrücken. Beim Nutzer
kommen entfernungsabhängig unterschiedliche Antennenformen zum Einsatz: Rundstrahlantennen, Sektorantennen oder kleine Flachantennen. Sie werden am Balkon,
an der Hauswand (siehe Abb. 66) oder auf
dem Dach befestigt.

angebunden ist. Der Nutzer erhält damit
einen vollwertigen DSL-Anschluss über die
Telefondose, der Telefonanbieter erspartsich das Verlegen eines Glasfaserkabels undkann günstiger anbieten.
4.7 RICHTFUNKDie Richtfunktechnik dient der Bild-, Tonund Datenübertragung auch über weite
Strecken. Typische Distanzen liegen zwischen 1 km und 70 km. Es werden Trägerfrequenzen im Mikrowellenbereich zwischen 6 GHz und 40 GHz verwendet:
6 GHz bis 8 GHz für Funkstrecken über20 km, 11 GHz bis 15 GHz für Entfernungenzwischen 10 km und 20 km sowie 18 GHz
bis 38 GHz für Entfernungen zwischen
1 km und 10 km. Die Richtantennen besitzen hohe Antennengewinnfaktoren zwischen 1.000 und 10.000. Sie werden meist
auf Funktürmen installiert (Abb. 68). Meistens werden Parabol- oder Flachantennen
verwendet. Der Antennengewinn ist frequenzabhängig und steigt linear mit derAntennenfläche.

Basisstationen für Funk-DSL verwenden lizenzfreie Frequenzbänder bei 2,4 GHz und
5,7 GHz mit Sendeleistungen bis zu 1 W(EIRP). Die Basisstationen sind untereinander durch Richtfunkstrecken verbunden (siehe Abschnitt 4.7). Die Immissionen
der Richtfunkstrecken sind kaum nachweisbar, die der Basisstationen sind aufgrund
der geringen Sendeleistungen etwa tausendfach geringer als beim Mobilfunk. Die
Immissionen der Endgeräte liegen auf vergleichbarem Niveau [19].

Abb. 67: Outdoor-DSLAM
mit Richtfunkanbindung.

Alternativ zur direkten Funkanbindungkann auch der Kabelverzweiger (KVZ) des
Wohngebiets mit einer Funklösung aufgerüstet werden. Neben dem Kabelverzweiger wird dazu ein Outdoor-DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer)
installiert, der über Richtfunk ans Internet

88 Elektromagnetische Felder im Alltag

Abb. 68: Parabolantennen auf einem hohen
Mast in Karlsruhe.

© LUBW / LfU

Die große Richtwirkung der Antennen erlaubt hohe Datenübertragungsraten trotz
geringer Antenneneingangsleistungen zwischen 10 mW und 1 W. Bei guten Witterungsbedingungen wird die reale Sendeleistung auf wenige Prozent der
Maximalleistung reduziert. Der Hauptstrahl ist vertikal und horizontal stark gebündelt mit Öffnungswinkeln zwischen 1°
und 4°. Außerhalb des engen Hauptstrahls
nimmt die Leistungsdichte rapide ab. In
der Hauptstrahlrichtung nimmt die Leistungsdichte mit der Entfernung quadratisch ab (siehe Abb. 44). Wegen der hohen
Frequenzen und geringen Sendeleistungenmuss Sichtverbindung zwischen Sendeund Empfangsantenne bestehen. Erdkrümmung, Geländeform und Flächennutzung(Bäume, Gebäude) sind daher zu berücksichtigen. Besteht keine direkte Sichtverbindung, muss die Richtfunkstrecke durch
Relaisstationen in Teilstrecken aufgeteilt
werden.
Die Einwirkungen durch Richtfunk sindäußerst niedrig und im Vergleich zum Mobilfunk vernachlässigbar. Die typischen
Leistungsdichten liegen bei einem Milliardstel der gültigen Grenzwerte und darunter.
Ein Sonderfall des Richtfunks ist die Satellitenkommunikation. Für den Empfang
von Satellitenfernsehen und -radio befinden sich auf deutschen Hausdächern viele
Millionen Parabolantennen. Als reine
Empfangsantennen verfügen sie über keinerlei Sendetechnik und verursachen daher auch keine Immissionen.

4.8 AMATEURFUNKIn Deutschland gab es Ende 2015 gut
67.000 Amateurfunk-Zulassungen [20]. Der
Empfang des Amateurfunkdienstes ist in
Deutschland jedermann gestattet. Der Betrieb eines Senders ist an eine Zulassung
gebunden. Das Amateurfunkzeugnis erwirbt man durch eine Prüfung bei der
Bundesnetzagentur. Damit unterscheidet
sich der Amateurfunk von Funkanwendungen wie CB-Funk, Kurzstreckenfunk
SDR, DMR446 und vielen anderen, die jedermann ohne Genehmigung nutzen darf.
Amateurfunk wird auf festgelegten Funkbändern betrieben, die in allen Wellenlängenbereichen zur Verfügung stehen.
Da Amateurfunkantennen häufig in Wohngebieten stehen, können die elektromagnetischen Immissionen in nahe gelegenen
Wohnungen deutlich höher sein als durchandere Funkdienste. Mit bündelnden Antennen (typischer Antennengewinn G = 50)
wird bei 750 W Sendeleistung in Hauptstrahlrichtung eine isotrope Strahlungsleistung von 37.500 W (EIRP) erreicht. Das Betreiben einer Sendeanlage ist deshalb an
Auflagen bzw. Nachweispflichten in Bezug
auf die elektromagnetische Verträglichkeit
gebunden. Der Funkamateur muss nach derVerordnung über das Nachweisverfahren zur
Begrenzung elektromagnetischer Felder(BEMFV) nachweisen, dass er die maximal
zulässigen Grenzwerte des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchG) bzw. der Verordnung über elektromagnetische Felder(26. BImSchV) einhält.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 89

Abb. 69: WLAN-Richtfunksystem mit Flachantenne(5,8 GHz).

Abb. 70: WLAN-Richtfunksystem mit Gitter-Parabolantenne(5,8 GHz).

Abb. 71: Amateurfunkantenne(X-Quad für 70-cm- und 2-mBand), 1,7-GHz-Yagi und UKWAntenne.

Kompakte Informationen
zum Thema finden Sie
auf den Seiten 22–31

Amateurfunkstellen müssen bei der
Bundesnetzagentur nur angezeigt werdenund benötigen keine Standortbescheinigung. Eine ortsfeste Amateurfunkstelle
kann in die Standortdatenbank der BNetzA aufgenommen werden, wenn der Betreiber der Amateurfunkstelle dieser Aufnahme zustimmt. Die maximal erlaubte
Sendeleistung wird von Amateurfunkern
im Normalfall nicht ausgeschöpft. Die meisten Anlagen haben Leistungen zwischen
5 W und 100 W. Zudem sind Amateurfunkanlagen meist nur einige hundert
Stunden pro Jahr in Betrieb [21].

zeugt magnetische Impulse, die ein Sicherungsetikett in Resonanz bringen. Die Empfangsspulen auf der rechten Seite erkennen
die Schwingung des Sicherungsetiketts undlösen Alarm aus.
Artikelsicherungsanlagen arbeiten mit Frequenzen zwischen 10 Hz und 3 GHz, deren
Felder unterschiedliche Stärken und Modulationen aufweisen. Die im niederfrequenten Bereich arbeitenden Anlagen können in der Überwachungszone relativ hohemagnetische Flussdichten von bis zu 300 µT
aufbauen, denen die Passanten im Regelfall
allerdings nur kurzzeitig ausgesetzt sind.

4.9 WEITERE ANWENDUNGEN
4.9.1 WARENSICHERUNGSSYSTEME

Siehe auch Kapitel 5

Elektromagnetische Felder finden in öffentlich zugänglichen Bereichen zunehmend
Anwendung, z. B. der Artikelsicherung in
Kaufhäusern. Standsäulen mit Magnetspulen im Kassenbereich und am Ausgang sollen einen Warendiebstahl verhindern. Wurden die an den Artikeln angebrachten
Sicherungsetiketten nicht an der Kasse entfernt, lösen sie einen Alarm aus. Die in derAbb. 72 beispielhaft dargestellte Artikelsicherungsanlage besteht aus Sender undEmpfänger. Die linke Spulenanordnung er-

Abb. 72: Arbeitsweise einer
Artikelsicherungsanlage.

90 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Das Bundesamt für Strahlenschutz weist
darauf hin, dass durch Lesegeräte mithoher Reichweite die von der ICNIRP
empfohlenen Referenzgrenzwerte für
die allgemeine Bevölkerung in vielen
Fällen überschritten werden. Eine gesundheitliche Gefährdung für die allgemeine Bevölkerung durch die Warensicherungsanlagen besteht laut BfS abernicht, da die Expositionsdauer in derRegel sehr kurz ist. Für die Angestellten
gelten höhere Grenzwerte [22].

4.9.2 ARTIKELERKENNUNG UND NAHFELDKOMMUNIKATION

Artikelerkennungsanlagen mit RFID (Radio
frequency identification) können Artikel,
Menschen oder Tiere kontaktlos mittels
elektromagnetischer Felder identifizierenund erfassen. Ein RFID-System besteht aus
einem Transponder, der sich am oder imGegenstand bzw. Lebewesen befindet unddieses kennzeichnet, sowie einem Lesegerät
zum Auslesen der Transponder-Kennung.
Die Transponder sind meist flach wie ein
Blatt Papier und werden in Klebeetiketten(RFID-Tags), Scheckkarten (RFID-Cards)
oder Reisepässen integriert. Zylinderartige
Bauformen werden in Autoschlüsseln(Wegfahrsperre), Ohrmarken (Tierzucht),
Implantaten und Plastikmünzen (Chipcoins) verwendet. Sie enthalten in der Regeleine Antenne sowie einen Mikrochip. Die
Energieversorgung erfolgt entweder passiv
durch Aufnahme der benötigten Energie
aus dem Feld des Lesegeräts oder aktiv übereine integrierte Batterie.
Gerät ein Transponder in die Nähe eines
Lesegeräts, wird er von dessen Feld aktiviert. Er sendet daraufhin seine gespeicherten Daten an das Lesegerät. Je nach Anwendung können im Transponderchip wenige
Byte (z. B. Artikelnummer, Seriennummer)
bis zu mehreren Kilobyte (z. B. Fingerabdruck, Passfoto) gespeichert werden.
Die von den meisten RFID-Einrichtungengenutzten Sendefrequenzen liegen in den
lizenzfreien ISM-Bändern (ISM = Industrial-Scientific-Medical). Typisch für RFID
sind folgende Bereiche:
Radiofrequenz: 100-135 kHz; 6,78 MHz;13,56 MHz; 27,125 MHz
Mikrowelle: 868 MHz; 2,45 GHz; künftig
auch 5,8 GHz.

Die Reichweite von RFID-Systemen erstreckt sich je nach Einsatzbereich überEntfernungen von wenigen Millimetern(RFID-Schlüsselkarte) bis über 10 m
(RFID-Fahrzeug-Identifikation, z. B. bei der
LKW-Maut).
Die Nahfeldkommunikation (Near Field
Communication, Abkürzung NFC) ist ein
auf der RFID Technologie basierender internationaler Übertragungsstandard zum
kontaktlosen Austausch von Daten per
Funktechnik über kurze Strecken von wenigen Zentimetern und im Gegensatz zu
RFID in beide Richtungen. Bisher kommt
diese Technik vor allem bei bargeldlosen
Zahlungen kleiner Beträge sowie für elektronische Tickets im ÖPNV, bei Sport- undMusikveranstaltungen zum Einsatz.

Abb. 73: Innenleben einer
RFID-Card.

4.9.3 MIKROWELLENHERDEZur Erwärmung von Speisen im Mikrowellenherd werden elektromagnetische Wellen der Frequenz 2.455 MHz genutzt. Ähnliche Frequenzen werden auch im
Mobilfunk (UMTS) und für WLAN verwendet, nur bei tausendfach geringeren
Leistungen.
Mikrowellen werden von Speisen absorbiert und regen dort Moleküle zu Schwingungen an. Die Schwingungsenergie bewirkt eine Erwärmung des Garguts.
Wassermoleküle können gut, Fettmoleküle
weniger gut zu Schwingungen angeregt werden. Die Absorption der Strahlung erfolgt
deshalb bei wässrigen Speisen oberflächennah bis in ca. 6 mm Tiefe, bei Fett beträgt
die Eindringtiefe etwa 50 mm. Außerhalb
des Geräts ist das elektrische Feld sehrschwach, da der Garraum mit Blechen undGittern abgeschirmt ist. Aus Sicherheitsgründen wird beim Öffnen der Tür automatisch die Energiezufuhr abgeschaltet.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 91

Abb. 74: Mikrowellenherd.

Abb. 75: DECT-Telefon mit
ECO-Modus-Plus.

Tipps!

4.9.4 SCHNURLOSTELEFONE (DECT)

4.9.5 DRAHTLOSE HEIMNETZWERKE

Schnurlostelefone basieren heute fast ausschließlich auf dem digitalen DECT-Standard und senden auf einer Frequenz um
1.900 MHz. Die maximale Sendeleistung ist
mit 250 mW deutlich geringer als bei GSMHandys. Die Daten werden in kurzen Pulsen gesendet, die mittlere Sendeleistung
der Basisstation und des Mobilteils liegendeshalb mit 10 mW noch deutlich darunter.
Im Ruhebetrieb sendet das Mobilteil nicht.
Die Basisstation sendet im Ruhebetrieb
100-mal pro Sekunde mit einer mittleren
Sendeleistung von etwa 2 mW Systeminformationen an das Mobilteil.

(WLAN)

Wer seine persönlichen Immissionen
minimieren möchte, sollte die Basisstation nicht an Orten aufstellen, an denen
man sich häufig aufhält, z. B. nicht direkt
am Bett oder auf dem Schreibtisch.
Umfangreiche Informationen hierzu bietet
das EMF-Forschungsprogramm des Bundesamtes für Strahlenschutz (BfS) [23].
ECO-DECT-Telefone können ihre Strahlungsleistung erheblich reduzieren. Basisstation und Endgerät müssen aber dazu
aufeinander abgestimmt sein. Weitere Informationen zu schnurlosen Festnetztelefonen hat das BfS zusammengestellt [24].

Ein WLAN (Wireless Local Area Network)
ist ein drahtloses lokales Netzwerk mit einer Reichweite von 20 m bis 100 m. Mitdieser Technik ist ein drahtloser Zugang
zum Internet sowie eine drahtlose Vernetzung mehrerer Computer möglich. Die
Kommunikation der Computer erfolgtüber einen zentralen Zugriffspunkt, den
WLAN-Router. Dieser enthält meistens
ein DSL-Modem und ist über DSL mit
dem Internet verbunden.
WLAN (nach dem Industriestandard IEEE
802.11 b/g) verwendet teilweise dieselbe
Frequenz wie Mikrowellenherde und kanndurch diese gestört werden. Im 2,4 GHzBand ist die maximale Sendeleistung auf
100 mW beschränkt und liegt damit niedriger als bei DECT-Systemen. WLAN-Router senden mindestens 10-mal pro Sekunde
Signalisierungsinformationen (beacon). So
ergibt sich eine mittlere Sendeleistung von
0,5 mW im Ruhebetrieb und bis zu
100 mW im Volllastbetrieb. WLAN-Mobilteile senden im Schlafmodus gar nicht undbei Volllast mit ebenfalls bis zu 100 mW.
Typischerweise liegt die mittlere Sendeleistung sowohl bei der Basis als auch bei den
Mobilteilen im normalen Betrieb unter
10 mW und damit auf dem Niveau eines
DECT-Telefons.
WLAN-Systeme auf Basis der neuen IEEEStandards 802.11n und 802.11ac versprechen deutlich höhere Übertragungsraten.
Das neue WLAN kann zusätzlich im
5-GHz-Band mit einer verfügbaren Bandbreite von 455 MHz und mit bis zu 1 W
automatisch regulierter Sendeleistung arbeiten.

92 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Diese neuen WLAN-Standards nutzen zur
Datenübertragung bessere Modulationsverfahren, breitere Kanäle und die Technik
Multiple Input Multiple Output (MIMO),
erkennbar an zwei bis vier Antennen pro
Gerät. Dadurch werden Datenrate undReichweiten erhöht. Wird das Sendesignal
von zwei oder mehr Antennen ausgestrahlt,
kann durch eine zeitliche Verzögerung(Phasenverschiebung) eine Richtwirkung
an den Antennen erreicht werden. Dieses
Verfahren, mit dem auch mehrere Empfänger angepeilt werden können, wird Beamforming genannt.
Eine weitere Neuerung ist ein spezielles
Stromsparprotokoll, das bei mobilen Geräten die Akkubetriebszeit verlängert und die
Immissionen reduziert
Umfangreiche Informationen bietet das
EMF-Forschungsprogramm des Bundesamtes für Strahlenschutz [23].

4.9.6 BLUETOOTH

Bluetooth dient wie WLAN der Datenübertragung per Funk, meist zwischen
Computer und drahtlosen Peripheriegeräten wie Maus, Tastatur, Drucker, Headset
oder Handy im Entfernungsbereich von einigen Metern. Auch die Controller von Spielekonsolen nutzen Bluetooth zur Kommunikation. Da Bluetooth durch drei
Stromsparmodi deutlich sparsamer arbeitet
als WLAN, ist es sehr gut für den Batteriebetrieb geeignet.
Bluetooth arbeitet wie WLAN im 2,4-GHzBand, verwendet 79 verschiedene Kanäle
und wechselt diese bis zu 1.600-mal pro Sekunde, um Störungen durch WLAN und
Mikrowellenherde zu vermeiden. Der Bluetooth-Standard kennt die Leistungsklassen
1 mW, 2,5 mW und 100 mW. Aus Stromspargründen werden meist nur 1 mW und
2,5 mW verwendet. Der neue Bluetooth LE(low energy) Standard („Bluetooth Smart“)
ist vergleichsweise langsam, aber dafür ausgelegt, mit einer einfachen Knopfzelle mitunter monatelang durchzuhalten. Damit
eignet er sich ideal für „Wearable Devices“
wie Fitnessarmbänder oder Smartwatches[25]. Die Maximale Sendeleistung bei Bluetooth LE beträgt 10 mW im 2,4 GHz-Band.

Abb. 76: WLAN-Router.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 93

Abb. 77: Kabellose ComputerMaus.

Kompakte Informationen

4.9.7 BABYFONE

4.9.8 NEUE FUNKTECHNIK FÜR HAUS

zum Thema finden Sie

Babyfone dienen der akustischen Überwachung von Säuglingen und Kleinkindern.
Sender und Empfänger werden entwederüber ein eigenes Kabel, über das Hausstromnetz oder per Funk miteinander verbunden.

UND AUTO

auf den Seiten 22–31

Ältere Funk-Babyfone werden mit 27,8 MHz
und max. 100 mW Sendeleistung oder mit
40,7 MHz und max. 10 mW Sendeleistung
betrieben. Neuere Geräte arbeiten mit
433 MHz, 860 MHz oder bei 1.900 MHz
nach dem DECT-Standard. Einige Modellesenden dauernd und erzeugen permanent
Strahlung, andere aktivieren sich nur, wennein Geräusch auftritt. Mit geeigneter Gerätewahl können die Immissionen für das
Kind niedrig gehalten werden.

Tipps!

Geräte, die über das Stromnetz verbunden sind, erzeugen keine nennenswerte
Exposition. Von den Funk-Babyfonen
sind diejenigen zu bevorzugen, die nicht
ständig senden, sondern nur dann, wennein Geräusch vorhanden ist. Unabhängig davon empfiehlt es sich bei allen Geräten, einen Mindestabstand von 2 m
zum Kind einzuhalten.

Abb. 78: Smarthome MobilSteuerung.

94 Elektromagnetische Felder im Alltag

Dank moderner Übertragungstechniken
und hoher Datenraten kommen schon heute immer mehr funkgesteuerte Assistenzsysteme im Haushalt und in Fahrzeugen zum
Einsatz. Sie dienen beispielsweise der Steuerung von Geräten, der elektronischen Erfassung und Übertragung von Messwertenoder der Sicherheit.
Im häuslichen Bereich läuft die Vernetzungvon Haustechnik und Haushaltsgeräten sowie von Komponenten der Unterhaltungselektronik unter dem Schlagwort Smart
Home. Via Internet werden die verschiedenen Komponenten angesprochen undz. B. über Smartphone-Apps gesteuert. Eine
zentrale Steuereinheit kommuniziert kabelgebunden oder drahtlos mit den Sensoren
und Aktoren im Haus.
Bei Smart Home gibt es eine große Anzahl
von Standards zur Funkkommunikation. Tablets, Smartphones und Smart-TV kommunizieren über WLAN und Bluetooth bei
2,4 GHz (siehe weiter oben). Für Haushaltsgeräte, Klimageräte, Hauselektrik, Sicherheitstechnik, Rollladen und Kontakte an
Türen und Fenstern existieren unterschiedliche Funkstandards: WLAN, Bluetooth,
ZigBee, Z-Wave, EnOcean, ULE, io-homecontrol, Home-Matic und Thread, nur um
die wichtigsten zu nennen. Sie arbeiten auf
den ISM-Frequenzen 868 MHz und 2,4 GHzoder im Bereich von DECT um 1,9 GHz.
Die Sendeleistung liegt meist bei einigen
Milliwatt. In geschlossenen Gebäuden ist
dies ausreichend, da die Signalreichweite
nur wenige Meter betragen muss.

© LUBW / LfU

Beim Smart Metering wird der Gas-, Wasser-, Strom- oder Fernwärmeverbrauch elektronisch erfasst und übertragen. Über eineSchnittstelle kann das Smart Meter auch mit
der Smart-Home-Haussteuerung verbunden
werden und so zu einer intelligenten Energieverbrauchsteuerung beitragen. Da hiergrößere Distanzen überbrückt werden,
kommt die drahtgebundene PowerlineTechnik oder die drahtlose Mobilfunktechnik (GSM-Modul) zum Einsatz. Die Funktechnik entspricht hierbei der eines Handys.
Smart Metering ist nur ein Beispiel für einen automatisierten Informationsaustauschzwischen Maschinen, Automaten oder Fahrzeugen, die untereinander oder mit einer
zentralen Leitstelle mit Hilfe des Internets
kommunizieren. Allgemein bezeichnet man
dies als Machine-to-Machine-Technologie(M2M). Weitere Anwendungsgebiete fürM2M sind etwa Verkehrssysteme, Gebäudetechnik, Verkaufsautomaten, Alarm- undÜberwachungssysteme oder Telemedizin.
Die Internetverbindung wird dabei häufig
über Mobilfunk, WLAN oder Satelliten hergestellt.
In Fahrzeugen wird die Mobilfunktechnologie mittlerweile z. B. bei der Navigation,
Ferndiagnose von Fehlfunktionen, Mauterfassung, Überwachung von Leasing- oder
Versicherungsverträgen und bei Notrufsystemen genutzt. Aktuelle Verkehrsinformationen können als „Live-Service“ abgerufen
werden; gleichzeitig senden Fahrzeuge ihre
Standortinformationen automatisch an ein
Rechenzentrum, welches daraus aktuelle
Stauinformationen berechnet.

Ab April 2018 wird das europaweite Notrufsystems eCall in allen Neuwagen Pflicht.
Mit eCall ausgestattete Fahrzeuge setzen
unmittelbar nach dem Unfall selbsttätig einen Notruf an die nächstgelegene Notrufzentrale ab, die europaweit unter der einheitlichen Nummer 112 erreichbar ist.
Auslöser für den Notruf sind Crash-Sensoren oder eine manuelle Tastenbetätigung.
Die Notrufzentrale erhält automatisch eine
genaue Standortmeldung des Fahrzeuges
und hat die Möglichkeit, mit den Insassen
zu sprechen, um weitere Informationenüber den Unfall zu erhalten. Außerdem
können Rettungsinformationen abgerufen
und an die Retter übermittelt werden. Die
Immissionen der Funkmodule sind, wennsich die Antenne im Fahrzeug befindet, mit
den Immissionen eines Handys vergleichbar. Beim Einsatz einer Außenantenne sindsie deutlich geringer.
Darüber hinaus werden heute in neuen Autos auch Radar-Sensoren verbaut, mit denen
sich Position und Geschwindigkeit vorausfahrender Fahrzeuge ermitteln lassen. Die
Daten werden genutzt, um z. B. den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug automatisch zu regeln (Abstandsregel-Tempomat, ACC) oder eine Auffahrwarnung bzw.
Notbremsung einzuleiten. Diese RadarSensoren arbeiten bei 24 GHz, 76 GHz oder
96 GHz mit einer geringen Sendeleistung
von wenigen 10 mW.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 95

Kompakte Informationen

4.10 EMF-MONITORING IN BAYERN

zum Thema finden Sie

UND BADEN-WÜRTTEMBERG

auf den Seiten 22–31

Da die Frage der Einwirkungen durch elektromagnetische Felder kontinuierlich vonInteresse ist, haben sich Baden-Württemberg und Bayern vor einigen Jahren dazu
entschlossen, das elektromagnetische Spektrum an vielen hundert Punkten zu messen. Mit den gewonnenen Messdaten war
es erstmals möglich, statistische Aussagenüber die Exposition der Gesamtbevölkerung zu treffen. In Bayern wurde das Monitoring bereits dreimal und in Baden-Württemberg zweimal durchgeführt. Dadurchsind auch Aussagen zur zeitlichen Veränderung möglich.
Bei allen Messkampagnen wurden die Immissionen anhand der Empfehlung des Europäischen Rates 1999/519/EG bewertet(siehe Kapitel 6 ). Die Messergebnisse wurden zu den dort aufgeführten Feldstärkewerten ins Verhältnis gesetzt (GW-E). Um

den Ausschöpfungsgrad des Grenzwertes
für die Leistungsdichte GW-S zu erhalten,
wurde der GW-E-Wert quadriert. Beispiel:Der Wert für GW-E liegt bei 0,02 = 2 %.
Demnach liegt der Wert für GW-S bei(0,02)2 = 0,000 4 = 0,04 %.
Die Ausschöpfungsgrade GW-S der einzelnen Frequenzen können – im Gegensatz zu
den Werten für GW-E – einfach addiert
werden. Da die thermischen Wirkungen,die man bei hochfrequenter Strahlung feststellt, linear von der Leistungsdichte abhängen, wurde in Bayern die GW-S-Darstellung gewählt. Ausgehend von der
Messgröße sowie den gesetzlichen Grenzwerten entschied man sich in Baden-Württemberg für die GW-E-Darstellung.
Da an einzelnen Messorten die gemessenen
Werte deutlich höher ausfielen als an den
meisten anderen, sind die Mittelwerte nicht
repräsentativ für die Gesamtheit der Mesorte. Die Mediandarstellung eignet sich ineinem solchen Fall besser. Der Medianwert
ist so definiert, dass die Hälfte der Messwerte darüber, die andere Hälfte darunter
liegt. Einzelwerte fallen in dieser Darstellung nicht stark ins Gewicht. Medianwerte
können im Gegensatz zu Mittelwerten abernicht einfach zu einem Summenwert addiert werden.
4.10.1 BAYERN

Mit dem EMF-Monitoring verfolgt das Bayerische Landesamt für Umwelt (LfU) seit
2002 das Ziel, die elektromagnetischen
Felder regelmäßig repräsentativ zu erfassen. Die Auswahl der Messorte erfolgte
bevölkerungsgewichtet verteilt über ganz
Bayern. Bei den Wiederholungsmessungen2006/2007 und 2011/2012 konnte an etwa
Abb. 79: Messung von Funkwellen: Mit Hilfe einer Rahmenantenne werden die
Signale von Rundfunksendern (Langwelle, Mittelwelle, Kurzwelle) erfasst.

96 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

400 der 403 Messorte wieder an derselben
Position gemessen werden. Die Messergebnisse wurden in den Kategorien Mobilfunk, Hörfunk, Fernsehfunk (TV), Sonstige
und BOS zusammengefasst.
Die Abb. 80 und Abb. 81 zeigen größere
Veränderungen vor allem beim Mobilfunk.
Während der Grenzwert an der Hälfte der
Messorte (Medianwert) nur zu wenig mehrals drei Millionstel ausgeschöpft wird, liegt
der Ausschöpfungsgrad an einigen wenigen
Orten bei bis zu 3 Promille. Dadurch ergibt
sich ein Mittelwert von etwa 50 Millionstel.

Beide Darstellungen zeigen auch, dass sichin Bayern die Mobilfunkimmissionen – auf
niedrigem Niveau – innerhalb von neun
Jahren etwa verfünffacht haben. Sie stellen
heute die wichtigste Quelle von Hochfrequenz-Immissionen dar. Angesichts des anhaltenden Wachstums bei der mobilen Datenübertragung dürfte dieser Trend
anhalten. Ferner zeigen die Abb. 80 und
Abb. 81, dass BOS und sonstige Immissionen keine Rolle spielen. Die drei ausführlichen Berichte mit weiteren Ergebnissensind im Internet abrufbar [14]].

Medianwert HF-Bayern

8Abb. 80: Medianwerte derHochfrequenz-Immissionen
Monitoring Bayern (GW-S-Darstellung).

GW-S in Millionstel

7
6
5
4
3
2
1
0

gesamtMobilfunkHörfunkTVsonstiges

BOS

HF 2002

4,94

0,85

1,87

0,29

0,01

0,00

HF 2006

5,32

1,77

1,67

0,17

0,04

0,00

HF 2011

6,99

3,38

1,17

0,12

0,04

0,01

Mittelwert HF-Bayern
60Abb. 81: Mittelwertewerte derHochfrequenz-Immissionen
Monitoring Bayern (GW-S-Darstellung).

GW-S in Millionstel

50
40
30
20
10
0

gesamtMobilfunkHörfunkTVsonstiges

BOS

HF 2002

16,00

9,12

5,01

1,64

0,19

0,01

HF 2006

24,10

17,20

4,68

1,88

0,36

0,01

HF 2011

58,90

50,10

6,38

1,43

0,30

0,72

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 97

4.10.2 BADEN-WÜRTTEMBERG

Die Landesanstalt für Umwelt BadenWürttemberg (LUBW) erfasste in den Jahren 2001 bis 2003 im Rahmen eines umfangreichen Messprogramms die Einwirkungendurch Funkwellen an fast 900 Messpunkten.
Das Messprogramm wurde 2009 an rund
600 Messpunkten wiederholt.
Die Erhebungen in vier repräsentativen Gebieten Baden-Württembergs mit insgesamt
143 Gemeinden berücksichtigten alle wesentlichen Funkanwendungen im Frequenzbereich von 9 kHz bis 3 GHz. Damit wurden die wichtigsten Funksendeanlagen wie
Rundfunk, Fernsehen (analog und digital),
Mobilfunk, Betriebsfunk, BOS-Funk, Amateurfunk und Radar erfasst. Die Messpunkte
befanden sich in einem regelmäßigen Rastervon 2 km x 2 km. Gemessen wurde im Freien in 1,50 m Höhe über Grund. Durch dieseVorgehensweise konnte etwa 10 % der Landesfläche, in der etwa ein Drittel der Bevölkerung lebt, abgedeckt werden. Im Unterschied zur bayerischen Auswertung sind die

Ergebnisse in Prozent vom Grenzwert derelektrischen Feldstärke GW-E angegeben.
In allen Untersuchungsgebieten schöpften
2009 die durchschnittlichen Einwirkungendie gesetzlichen Grenzwerte zu weniger als
1 % aus. An 8 von 900 Messpunkten war die
Grenzwertausschöpfung größer als 5 %, imhöchsten Fall lag der Wert bei 11 %.
In der Abb. 82 sind die festgestellten Veränderungen zwischen 2003 und 2009, differenziert nach Funkdiensten, als Mittelwert derGrenzwertausschöpfung dargestellt. Die Abnahme beim Rundfunk und Fernsehen ist inallen Gebieten deutlich zu erkennen. Dem
gegenüber haben die Einwirkungen beim
Mobilfunk zugenommen.
Eine ausführliche Projektbeschreibung
mit weiteren Ergebnissen ist im Internet
abrufbar [26]. Hier finden sich auch diedetaillierten Messergebnisse für jeden einzelnen Messpunkt ausführlich dokumentiert und einsehbar.

Grenzwertausschöpfung in Prozent

1,2%
1,0%
0,8%
0,6%
0,4%
0,2%
0,0%
Mittelwert
2003
2009

Summe Körper- Summe therm.
stromwirkung
Wirkung(9 kHz-10 MHz) (100 kHz-3 GHz)
0,96%
1,04%
0,84%
0,98%

Rundfunk
Lang-, Mittel-,Kurzwelle
0,48%
0,41%

Rundfunk
UKW
0,29%
0,24%

FernsehenAnalog (2003)
Digital (2009)
0,36%
0,20%

Mobilfunk
GSM

Mobilfunk
UMTS

0,45%
0,53%

0,10%

Abb. 82: Veränderungen zwischen 2003 und 2009: Vergleich der Mittelwerte der Grenzwertausschöpfung einzelner Funkdienste (GW-E-Darstellung). UMTS wurde 2003 nicht erfasst.

98 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

4.10.3 VERGLEICH DER
UNTERSUCHUNGENDie Messprogramme in Bayern und Baden-Württemberg basieren auf unterschiedlichen statistischen Ansätzen undsind daher nicht direkt miteinander vergleichbar.
Das bayerische Monitoring konzentrierte
sich von vornherein auf die bewohnten
Gebiete. Die 400 Messpunkte lagen in keinem Fall weiter als 50 m von einem Wohnhaus entfernt, dafür jedoch weit über dasganze Land verstreut. Die meisten Messungen erfolgten in größerer Entfernungzu Hörfunk- und Fernsehsendeanlagen.

Die Ergebnisse liegen für beide Bundesländer auf vergleichbarem Niveau weit
unterhalb der Grenzwerte. Für Hörfunk
und Fernsehen sind die Mittelwerte undMedianwerte in Baden-Württemberg höher: In allen vier Messregionen befinden
sich leistungsstarke Hörfunk- und Fernsehsendeanlagen, in deren Umgebung wegen des festen Rasters auch gemessen
wurde. Da sich in der Nähe solcher Sender keine Wohnbebauung befindet, spiegeln die bayerischen Messungen diesen
Einfluss nicht so stark wider. Beim Mobilfunk liegen die Messwerte in vergleichbarer Größenordnung.

In Baden-Württemberg wurde ein festes
2 km x 2 km Raster für die Lage der knapp
900 bzw. 600 Messpunkte gewählt. Dieser
Ansatz gewährleistet, dass die Untersuchungsgebiete in der Fläche repräsentativ
abgedeckt sind. Es wurden sowohl innerstädtische Bereiche mit hoher Bevölkerungsdichte als auch dünn besiedelte Teiledes Landes erfasst.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 99

5 Biologische WirkungenKompakte Informationen

5.1 EINFÜHRUNG

zum Thema finden Sie

Elektromagnetische Felder können mit biologischen Systemen auf unterschiedliche
Art und Weise wechselwirken. Grundsätzlich unterscheidet man:

auf den Seiten 32–41

Ionisierende Strahlung, z. B. Ultravio-

lett-, Röntgen-, oder GammastrahlungNichtionisierende Strahlung, z. B. Mikrowellen oder die niederfrequenten
Magnetfelder der Stromversorgung
Ionisierende Strahlung kann Bindungenzwischen Atomen und Molekülen im Körper brechen, weil die Strahlungsenergie
größer ist als die Bindungsenergie. Ionisierende Strahlung wird in dieser Broschüre
nicht behandelt.
Bei nichtionisierender Strahlung ist die
Strahlungsenergie immer kleiner als die
Bindungsenergie. Bei Mikrowellen (Frequenzbereich um 2 GHz) ist sie z. B. um
Größenordnungen niedrieger als die Energie, die benötigt wird, um Wasserstoffbrückenbindungen oder Kohlenstoffbindungen zu lösen. Da jedoch im Stoffwechsel
des menschlichen Körpers viele elektrische und elektrochemische Vorgänge ablaufen, etwa bei der Muskelaktivität oder
Informationsübertragung zwischen Nervenzellen, können diese grundsätzlich vonden eingekoppelten elektrischen Feldern
moduliert werden. Für nachfolgende, direkte Reaktionen müssen jedoch Schwellenwerte überschritten werden (siehe Kap.
5.3.1 Reizwirkungen). Direkte Wirkungenkönnen nur bei bestehender Exposition

100 Elektromagnetische Felder im Alltag

akut auftreten; bei Abwesenheit der Feldersind sie nicht mehr vorhanden.
Nichtionisierende Strahlung kann nebenden direkten auch indirekte Wirkungenauslösen. Darunter versteht man z. B. die
Beeinflussung von elektronischen Implantaten wie Herzschrittmacher oder Insulinpumpen.
In der Diskussion stehen seit Jahren Auswirkungen, die durch niedrige Feldintensitäten unterhalb der Grenzwerte, aber überlange Zeiträume auf den Körper einwirken.
Hier diskutiert man etwa über Krebs oderneurodegenerative Erkrankungen (siehe
Kap. 5.5 Langzeitwirkungen).
Diedeutschen
Grenzwerteder26. BImSchV und die Empfehlungen internationaler Organisationen stützen sich auf
eine Vielzahl von Studien zu den unterschiedlichsten Fragestellungen. Dabei hat
sich gezeigt, dass nur ein Teil der untersuchten Wirkungen überhaupt für den Gesundheitsschutz von Bedeutung ist, da in
der Grundlagenforschung oft mit hohen
Feldintensitäten mögliche Wirkmechanismen untersucht werden.
Wenn von Effekten oder Wirkungen die
Rede ist, dann bedeutet dies nicht zwangsläufig eine gesundheitliche Beeinträchtigung oder gar Gefährdung. Vielmehr stellen etliche der nachfolgend beschriebenen
Vorgänge natürliche Reaktionen biologischer Systeme auf bestimmte äußere Einflüsse dar. So reagiert der Körper beispiels-© LUBW / LfU

weise bei erhöhter Wärmezufuhr so lange
mit vermehrter Schweißabsonderung, bissich im Körper wieder die Normaltemperatur eingestellt hat (körpereigene Thermoregulation).
Im Folgenden werden sowohl akute Wirkungen als auch Langzeitwirkungen nichtionisierender Strahlung betrachtet.
5.2 AKUTE WIRKUNGEN STATISCHERFELDER

Statische elektrische Felder können praktisch nicht in das Körperinnere vordringen
und haben daher keine direkten Wirkungenauf den Menschen. Indirekte Wirkungenkönnen jedoch an der Körperoberfläche
auftreten. Bekannt ist zum einen die Kraftwirkung, die zum Aufrichten der Haare führen kann. Zum anderen können sogenannte
Funkenentladungen auftreten. Dabei handelt es sich um Entladungsvorgänge ohne
Berührung eines Gegenstandes. Dieses Phänomen kann bei ausreichender Stärke wahrnehmbar werden, Schmerzen verursachenoder im Extremfall weitere gesundheitliche
Wirkungen nach sich ziehen. Belastbare
Wirkschwellen sind nicht bekannt: Vorliegende Daten lassen keine Schlüsse zu, abwelcher Feldstärke Entladungsvorgänge imelektrischen Gleichfeld Wahrnehmungenoder Belästigungen auslösen.

Gesundheitliche Wirkungen von magnetischen Gleichfeldern beim Menschen wurden primär in medizinischem Bereich untersucht. Bei sehr hohen Feldstärken vonüber 2 T, wie sie in der Magnetresonanztomographie eingesetzt werden, ergab sichkein Hinweis auf gravierende Gesundheitseffekte. Allerdings traten bei Kopf- undKörperbewegung unangenehme sensorische Effekte wie Übelkeit und vorübergehende Leistungsminderung auf. Bei Feldstärken von bis zu 400 mT ergeben sichkeine signifikanten Einflüsse magnetischer
Gleichfelder auf das Herz-Kreislauf-System,
auf die Hautdurchblutung, auf die akustischen und vestibulären Funktionen des Innenohrs, auf sensorische Effekte oder auf
die kognitive Funktion. Internationale
Grenzwertempfehlungen liegen bei 400 mT(ICNIRP 2009) bzw. 40 mT (EU Rat 1999).
Direkte gesundheitlich relevante Auswirkungen auf die Allgemeinbevölkerung
durch die schwachen Magnetfelder derHGÜ sind daher nicht zu erwarten.
5.3 AKUTE WIRKUNGEN NIEDERFREQUENTER FELDER

Niederfrequente magnetische und elektrische Felder dringen mehr oder weniger
tief in den Körper ein und wechselwirken
dort mit dem Gewebe. Sie können auch direkt auf Sinnesrezeptoren einwirken, bei-

Statische magnetische Felder können inden menschlichen Körper eindringen. Bei
hohen Feldstärken üben diese Felder eine
Kraftwirkung auf bewegte elektrische Ladungen aus. Ergebnisse biochemischer Modellsysteme weisen darauf hin, dass es bei
sehr hohen Flussdichten zu einer Erhöhung
der Konzentration von freien Radikalen
kommt. Bisher ist jedoch nicht bekannt, ob
dieser Wirkmechanismus starker magnetischer Gleichfelder im Menschen relevant
werden kann.

© LUBW / LfU

Abb. 83: Im Bereich niederfrequenter Felder dominieren
Reizwirkun­gen auf Sinnes-,
Nerven- und Muskelzellen.

Elektromagnetische Felder im Alltag 101

Kompakte Informationen
zum Thema finden Sie
auf den Seiten 32–41

spielsweise auf die der Augen oder derHaut. Die Erregung der Sinnesrezeptoren
kann Reaktionen von einer harmlosen
Wahrnehmung bis hin zur Schmerzempfindung hervorrufen.

Niederfrequente magnetische Felder

dagegen dringen praktisch ungestört in den
Körper ein und erzeugen über Induktion
im Körper elektrische Felder. Die Stärke
der induzierten Ströme bzw. Stromdichten
hängt insbesondere ab von derNiederfrequente elektrische Felder drin-

gen nur schlecht in den Körper ein. Die
Feldstärke im Körper beträgt nur zirka ein
Millionstel der Stärke des äußeren Feldes(vergleiche Tab. 8). Die Anwesenheit desKörpers bewirkt auch eine Feldverzerrung,wobei seine Ausrichtung und Erdung eine
Rolle spielen. Da der menschliche Körper
bei niedrigen Frequenzen ein relativ guter
elektrischer Leiter ist, stehen die elektrischen Feldlinien immer senkrecht auf seiner Oberfläche. Je nach Größe und Formdes Körpers unterscheiden sich die Feldstärken auf der Körperoberfläche erheblich.
So kann die elektrische Feldstärke im Kopfbereich des Menschen fast 20-mal höher als
im Brustbereich sein. Hingegen kommt es
im Bereich der unteren Extremitäten zu einer Absenkung der äußeren Feldstärke.

Tab. 8: Mittleres induziertes elektrisches Feldin einem geerdeten Menschen, der in einemäußeren elektrischen Feld von 1 kV/m mit der
Frequenz 50 Hz steht. (nach EHC 238 der
WHO von 2007)

Körperregion

Elektrische Feldstärke[mV/m]

Frequenz,magnetischen Flussdichte,
Ausdehnung des Feldes undFläche des durchdrungenen Körper-

querschnitts.
Unter Stromdichte ist dabei der elektrische
Strom zu verstehen, der durch eine bestimmte Körper- bzw. Organfläche fließt.
Die Einheit der Stromdichte ist Milliampere
pro Quadratmeter (mA/m2).
In einem weit ausgedehnten Magnetfeld
nimmt die induzierte Stromdichte von derKörpermitte zur Oberfläche zu. Die höchsten Werte treten in den Randgebieten desBrustkorbs auf. Die Abb. 84 stellt ein vereinfachtes Wirbelstrommodell für den Fall dar,dass ein magnetisches Wechselfeld senkrecht zur Körperachse eines Menschen
steht. Im Körper wird durch die hervorgerufenen Körperströme ein schwaches, demäußeren Feld entgegen gerichtetes Magnetfeld erzeugt (siehe Abb. 84, rote Feldlinien
im Körper).
Tab. 9: Mittleres induziertes elektrisches Feldin einem Menschen, der in einem äußeren Magnetfeld von 1 mT mit der Frequenz 50 Hz
steht. (nach EHC 238 der WHO von 2007)

Körperregion

Elektrische Feldstärke[mV/m]

Knochen

5,72

Knochen

11,6

Haut

2,74

Haut

13,5

Lunge

1,09

Lunge

8,22

Augenlinse

0,211

Augenlinse

5,22

102 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Unterhalb einer Stromdichte von 10 mA/m2
sind nur sehr subtile Effekte bekannt. Erstoberhalb von 10 mA/m2 nehmen die Sinnesrezeptoren der Haut oder des Sehorgans unterschiedliche Empfindungenwahr, die bei Wiederholung zu Belästigung
und Beeinträchtigung des Wohlbefindens
führen können.

Magnetfeld

Körperströme

Abb. 84: Direkte Wirkung eines nieder­
frequenten magnetischen Wechselfeldes auf
den menschlichen Körper.

5.3.1 REIZWIRKUNGEN

Die durch äußere Felder im Körper erzeugten elektrischen Ströme bzw. Stromdichten können zu einer Reizung von Nerven und Muskeln führen, wenn bestimmte
Schwellenwerte überschritten werden.
Die Tab. 10 stellt die Wirkungen verschiedener Stromdichten am jeweiligen Wirkungsort des menschlichen Körpers für den
Frequenzbereich zwischen 1 Hz und 300 Hz
im Überblick dar [27].

Akute Gefahren für die Gesundheit durch
Erregung der Nerven-, Muskel- bzw. Herzfunktion treten erst bei örtlichen Körperstromdichten von mehr als 100 mA/m2 auf.
Stromdichten körpereigener Felder, diedurch natürliche Erregung von Nerven
entstehen, liegen bei bis zu 10 mA/m2, im
Herzmuskel und bei Gehirnzellen können
lokal auch höhere natürliche Stromdichten auftreten.
Die Körperstromdichte wird verwendet, um
so genannte Basisgrenzwerte festzulegen(vergleiche Kapitel 6). Diese Basisgrenzwerte betragen im Frequenzbereich von
4 Hz bis 1 kHz für die allgemeine Bevölkerung 2 mA/m2, bei beruflicher Exposition
10 mA/m2 und bei überwachter Exposition
in der medizinischen Diagnostik oder im
Rahmen einer Therapie 100 mA/m2.

Tab. 10: Wirkungen verschiedener Körperstromdichten der von außen einwirkenden elektrischen
und magnetischen Felder auf den Menschen im Frequenzbereich von 1 Hz bis 300 Hz
Körperstromdichte am
Wirkungsort in mA/m2

WirkungenDeutliche Gesundheitsgefahren (Störung des Herzrhythmus, Herzkammerflimmern, Überschreiten der Loslassschwelle)> 1.000

Mögliche Gesundheitsgefahren (Veränderungen in der Erregbarkeit
der Zellen, Reizschwellen werden erreicht)

100–1.000

Belästigung und Beeinträchtigung des Wohlbefindens möglich,
Einfluss auf Knochenwachstum

10–100Subtile biologische Effekte beim Menschen

1–10

Keine gesicherten Effekte<1© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 103

Kompakte Informationen
zum Thema finden Sie
auf den Seiten 32–41

Die Schwellen belegter Wirkungen niederfrequenter Magnetfelder beim Menschensind in der Abb. 85 dargestellt. Die niedrigste Schwelle gilt für die optische Wahrnehmung von Flicker-Effekten an der Peripherie des Sehfeldes, die auch als
magnetische Phosphene bezeichnet werden. Das Minimum liegt bei etwa 20 Hz,
im 50-Hz-Feld liegt die Schwelle bei mehrals 15 mT. Bei magnetischen Phosphenen
handelt es sich um einen harmlosen Effekt,
der nur während der Feldexposition auftritt. Mit einer ernst zu nehmenden Reizung des Herzmuskels im magnetischen
50-Hz-Feld ist erst oberhalb von 500 mT zu
rechnen. Die Werte für eine Reizung derperipheren Nerven und Muskeln in den
Extremitäten liegen noch mindestens um
den Faktor 5 höher.

5.3.2 INDIREKTE WIRKUNGEN

In elektrisch leitfähigen Objekten wie Autos, Kränen oder Metallzäunen werden
durch starke elektrische Wechselfelder
Oberflächenladungen erzeugt. Diese sindumso größer, je stärker das elektrische Feldund je größer das gegenüber Erde isolierte
Objekt, etwa ein Auto mit Gummireifen,
ist. Nähert man sich solchen Objekten,
kann es zu Funkenentladungen kommen.
Bei Berührung kann ein elektrischer Stromüber den Körper zur Erde abfließen (in derAbb. 86 rot eingezeichnet). Dieser Effekt,
der auch durch statische Aufladung ohne
Einwirkung eines elektrischen Feldes auftreten kann, ist aus dem Alltagsleben hinreichend bekannt. Ein weiteres Beispiel hierfür ist die Entladung an Türgriffen nach
Begehen isolierter Bodenbeläge.
Die biologischen Wirkungen solcher sich
wiederholender Entladungen können vonder Wahrnehmung über eine unwillkürlicheMuskelkontraktion bis hin zur Schädigung
des Organismus reichen. Das Ausmaß derWirkung hängt dabei unter anderem ab vondem Ableitwiderstand zur Erde,der Stärke und Dauer des Kontakt-

stromes,der Größe und Anordnung des Gegenstandes undder elektrischen Feldstärke.
Untersuchungen über die Wirkungen elektrischer Ströme und die sich daraus ergebenden Schwellenwerte zeigen, dass auchnoch im Hochfrequenzbereich bis ca.
100 MHz indirekte Wirkungen durch Ableitströme zu beachten sind.

Abb. 85: Schwellen belegter Wirkungen niederfrequenter magnetischer Felder
beim Menschen im Vergleich zu den Grenzwerten der 26. BImSchV (rotePunkte).

104 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Abb. 86: Indirekte Wirkung
eines elektrischen Feldes auf
den Körper eines Menschen.

E

Die wichtigsten Ergebnisse sind in derTab. 11 zusammengefasst [28]. Bei den angegebenen Frequenzen kommt es ab den
Schwellenwerten für einen Ableitstrom zu
den beschriebenen Wirkungen. Daher werden diese Schwellenwerte für die Beurteilung einer Gefahr durch elektrische Unfälle
bei der Berührung von spannungsführenden Teilen herangezogen.

auch ein möglicher Risikofaktor in dertechnischen Umwelt des Menschen. Durch
Einwirkung elektrischer oder magnetischer
Felder können wichtige elektrische oderelektronische Bauteile wie Airbags, ABS
oder medizinische Geräte versagen. Um
dieses Risiko zu minimieren, müssen solche Geräte eine bestimmte Störfestigkeit
gegenüber Feldern aufweisen.

Diese indirekten Wirkungen sind nicht nur
gesundheitsrelevant und gehen daher in
die Grenzwertgebung ein, sondern sie sindAuf den Spezialfall der Wechselwirkung
mit Implantaten wird in Abschnitt 5.7 nochgesondert eingegangen.

Tab. 11: Frequenzabhängige Schwellenwerte für die Wirkungen elektrischer Ströme in mA (Werte
sind individuell verschieden, Kinder und Frauen besitzen niedrigere Wahrnehmungsschwellen)

Wirkungen50/60 Hz

1 kHz

100 kHz

1 MHz

Schwerer elektrischer Schlag (Atemnot)

12–23

21–41

160–320

nicht bestimmt

Schmerzhafter elektrischer Schlag(Loslassschwelle)

8–16

12–24

112–224

nicht bestimmt

Schmerz bei Fingerkontakt

0,9–1,81,6–3,3

33–55

28–50

Berührungswahrnehmung
bei Fingerkontakt

0,2–0,40,4–0,8

25–40

25–40

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 105

Kompakte Informationen

5.3.3 WEITERE WIRKUNGEN

zum Thema finden Sie

Darüber hinaus wurden weitere mögliche
Wechselwirkungsmechanismen niederfrequenter Felder mit biologischer Materie
diskutiert und untersucht, z. B. eine Einwirkung auf freie Radikale im Gewebe, verschiedene Möglichkeiten von Resonanzeffekten oder eine Kraftwirkung auf
möglicherweise im Gewebe vorhandene
magnetische Teilchen (Magnetite).

auf den Seiten 32–41

Ausgehend von solchen denkbaren Mechanismen wurden unter anderem mögliche
Auswirkungen auf das kardiovaskuläre System, das Immunsystem, das neuronale degenerative Geschehen und auf die Fortpflanzung und Entwicklung betrachtet.
Die Weltgesundheitsorganisation WHO
hat alle bisher diskutierten möglichen
Wechselwirkungen niederfrequenter Felder einer umfassenden Bewertung unterzogen. Sie kommt zu dem Schluss, dasskeine weiteren Mechanismen und Wirkungen identifiziert werden können, dieeine Absenkung der Grenzwerte unterhalb
der bisher empfohlenen Werte begründen
könnten [29].

so ist die Verwendung lokaler oder Teilkörper-SAR-Werte notwendig.
Die Ganz- oder Teilkörper-SAR-Werte werden in der Regel in 6-Minuten-Intervallen
ermittelt. Diese Intervalle ergeben sich aus
der thermischen Zeitkonstante, da erst
nach etwa 6 bis 10 Minuten die Wärmeableitmechanismen (Wärmeleitung, Blutzirkulation) und die zugeführte Wärme ein
Gleichgewicht erreichen.
Die im Körper hervorgerufenen Temperaturerhöhungen sind vom Ganzkörper-SARWert abhängig. Unter Normalbedingungenführen beim erwachsenen Menschen Ganzkörper-SAR-Werte von 1 bis 4 W/kg zu einer durchschnittlichen Temperaturerhöhung von weniger als 1 °C. Durch
körperliche Arbeit oder sportliche Betätigung kann eine wesentlich stärkere Körpererwärmung hervorgerufen werden. Beträgt
der durchschnittliche Energieumsatz eines
Menschen im Ruhezustand ungefähr 1 W/
kg, erhöht er sich beim Gehen auf etwa 3
bis 5 W/kg. Dabei kann es zu einer Erwärmung um mehr als 2 °C kommen, ohne
dass beim gesunden Menschen Beeinträchtigungen auftreten.

5.4 AKUTE WIRKUNGEN HOCHFREQUENTER FELDER
5.4.1 WÄRMEWIRKUNG

Als Basisgröße zur Beurteilung der Wirkung von Hochfrequenzstrahlung wird die
Energie verwendet, die pro Zeiteinheit im
Gewebe absorbiert wird. Diese spezifische
Absorptions-Rate (SAR) wird in Watt pro
Kilogramm (W/kg) angegeben. Wird die
absorbierte Leistung über den ganzen Körper gemittelt, erhält man den GanzkörperSAR-Wert. Werden nur Teile des Körpers
exponiert, z. B. bei körpernahen Sendern,

106 Elektromagnetische Felder im Alltag

Die Reaktion des Organismus auf einenzusätzlichen Wärmeeintrag hängt auch vonder Lufttemperatur, der Luftfeuchtigkeit
und der körpereigenen Thermoregulation
ab. Die Thermoregulation kann bei Personen mit gesundheitlichen Beeinträchtigungen, etwa bei Fieber, vermindert sein.
Ferner können Organe oder Gewebe mit
geringer Wärmeleitfähigkeit und schlechter Durchblutung, zum Beispiel Auge oderOhr, die zugeführte Wärme schlechter abführen.

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Bei der Bewertung von Hochfrequenzstrahlung verwendet man wie bei den niederfrequenten Feldern das Konzept derBasisgrenzwerte. Damit soll der Schutz desMenschen vor gesundheitlichen Beeinträchtigungen gewährleistet werden. Den
Basisgrenzwerten im Hochfrequenzbereich
liegt ein Ganzkörper-SAR-Wert von
0,08 W/kg zugrunde. Damit wird sichergestellt, dass es auch für Ältere, Kranke oder
Kinder nicht zu gesundheitlich beeinträchtigenden
Temperaturerhöhungenkommen kann.
Der Basisgrenzwert wird dann in Feldstärken für das elektrische und das magnetische Feld außerhalb des Körpers umgerechnet. Diese abgeleiteten Grenzwerte
sind aufgrund des im Abschnitt 5.4.3 näher
erläutert Absorptionsverhaltens und der jenach Körpergröße unterschiedlichen Resonanzfrequenzen stark frequenzabhängig.
Die festgelegten Grenzen für eine Temperaturerhöhung des gesamten Körpers im
Hochfrequenzfeld gelten in gleicher Weise
auch für einzelne Körperteile und Organe
bei lokaler Erwärmung. Insbesondere im
Nahbereich von Sendeantennen kann einesehr ungleichmäßige Energieabsorption
auftreten.
Wie in der Computersimulation gut zu sehen ist, erzeugt das Handy im Bereich desOhres die höchste Exposition (Abb. 87).
Sie kann um Zehnerpotenzen stärker sein
als die eines Mobilfunkmastes.

Um eine übermäßige Erwärmung einzelner
Körperteile zu vermeiden, insbesondere
des Auges, ist es wichtig, die absorbierte
Leistung am Körper zu begrenzen und zusätzlich zu Ganzkörper-SAR-Werten eine
Begrenzung durch einen Teilkörper-SARWert einzuführen.
Eine übermäßige Erwärmung kann ausgeschlossen werden, wenn sich keine Stelleam Körper als Folge der Absorption um
mehr als 1 °C erwärmt. Dies ist bei einem
Teilkörper-SAR-Wert von 10 W/kg auchunter ungünstigen Bedingungen gegeben.
Aus Vorsorgegründen wird noch ein Sicherheitsabschlag um den Faktor fünf vorgenommen. Daraus ergibt sich insgesamt,
dass nach der in Deutschland gültigen
Norm die SAR eines Handys über jeweils
10 g Körpergewebe gemittelt wird und an
keinem Ort den Wert von 2 W/kg überschreiten darf.
Die Abb. 88 zeigt schematisch die Exposition im Inneren des menschlichen Kopfes.
Bei der messtechnischen Bestimmung des
SAR-Werts eines Handys bei maximaler
Sendeleistung muss nach dem am stärksten
exponierten 10-g-Würfel gesucht werden.
Die SAR-Messung erfolgt mit Hilfe einessogenannten Specific Anthropomorphic
Mannequin (SAM)-Phantoms, einer Kunststoffwanne mit Kopf, die mit gewebeäquivalenter Flüssigkeit gefüllt ist. Ein mit maximaler Sendeleistung funkendes Handy
wird in genau definiertem Winkel an den
Kopf des Phantoms gehalten. Die an einem
Roboterarm befestigte Messsonde zeichnet
im gesamten Innenbereich des Phantoms
die elektrische Feldstärke auf (Abb. 89).
Aus der höchsten gemessenen Feldstärke
wird der SAR-Wert des Handys berechnet.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 107

Abb. 87: Exposition des Menschen durch die hochfrequenten elektromagnetischen
Felder eines Handys.

10-g-Würfel, gering exponiert
10-g-Würfel, mäßig exponiert
10-g-Würfel, stark exponiert

Abb. 88: Bestimmung des
SAR-Wertes am Kopf.

Abb. 89: Messung des SARWerts eines Handys: Die
Messsonde (schwarz) am Roboterarm (orange) ermittelt im
flüssigkeitsgefüllten SAMPhantom (weiß) den Ort derhöchsten Feldstärke.

Kompakte Informationen

5.4.2 HOCHFREQUENZTHERAPIE

zum Thema finden Sie

In der Medizin nutzt man die Hochfrequenztherapie, um durch lokale Temperaturüberhöhungen einen therapeutischen
Effekt zu erzielen, zum Beispiel zur Anregung des Stoffwechsels, Verbesserung derDurchblutung oder Schmerzreduktion.
Dabei wird das Gewebe gezielt Teilkörper-SAR-Werten von 10 bis mehr als
50 W/kg ausgesetzt. Im Unterschied zur

auf den Seiten 32–41

Rotlichtbehandlung, bei der die Infrarotwellen hauptsächlich die Hautoberfläche
erwärmen, wirkt die Behandlung auch inder Gewebetiefe.
Die Kurzwellentherapie verwendet elektrische bzw. magnetische Felder mit Frequenzen zwischen ca. 13 MHz und ca.
41 MHz. Die umgesetzte Leistung beträgt
bis zu 400 W. Die periodischen Ladungs-

Abb. 90: Kurzwellentherapie(links): Hochfrequente Felder(27,12 MHz) erwärmen diebehandelten Körperteile auchin der Tiefe.

Abb. 91: Mikrowellentherapie(rechts): Mikrowellen(2.450 MHz) verursachen eine oberflächennahe Erwärmung.

108 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

wechsel unter dem Einfluss des elektrischen Feldes bewirken eine gleichmäßige
Durchwärmung des behandelten Gewebes. Das magnetische Wechselfeld einer
Spule führt vor allem zur Erwärmung der
gut leitenden Strukturen wie Bindegewebe
und Muskulatur.
Die Mikrowellentherapie ist der Kurzwellentherapie sehr ähnlich. Die elektromagnetischen Wellen der Frequenz 2.450 MHz
werden mit Hilfe von speziellen Strahlern
gebündelt an das Gewebe abgegeben, wo sie
absorbiert und mit Leistungen bis zu 200 W
in Wärme umgesetzt werden.
5.4.3 ABSORPTION HOCHFREQUENTER STRAHLUNG

Sobald hochfrequente elektromagnetische
Strahlung in biologisches Gewebe eindringt, erfolgt eine Umwandlung der Strahlungsenergie durch unterschiedliche Mechanismen.
Abhängig von physikalischen Eigenschaften wie z. B. derdeselektromagnetischen

Feldes,Leitfähigkeit des Gewebes undGröße der geladenen Moleküle

Neben der Frequenz hängt die Eindringtiefe
hochfrequenter Strahlung in den Körper
auch stark vom Wassergehalt des jeweiligen
Gewebes ab. Bei Knochengewebe mit relativ geringem Wassergehalt ist die Eindringtiefe wesentlich größer als beispielsweise bei
Muskelgewebe mit hohem Wassergehalt.
Die Abb. 92 zeigt die Frequenzabhängigkeit des Absorptionsverhaltens. Im so genannten Subresonanzbereich (bis etwa
30 MHz) ist die Wellenlänge viel größer
als die Körperabmessungen. Hier ist die
Eindringtiefe der Strahlung groß.
Für den Körper eines Erwachsenen kommt
Subresonanzbereichkann es zu Polarisationseffekten, Orientierungsschwingungen permanenter Dipole(z. B. Wasser), Schwingungs- und Rotationsbewegungen innerhalb von Molekülen
oder Verschiebung freier Ladungsträger
kommen. Bei all diesen Vorgängen entsteht infolge von Reibungsverlusten Wärme im Gewebe, was zu einer Temperaturerhöhung einzelner Körperteile oderdes ganzen Körpers führen kann.

Resonanzbereich
Ganzkörper

Absorptionsverhalten
des menschlichen Körpers

Frequenz

Die Absorption von Hochfrequenzstrahlung durch den menschlichen Körper ist
stark frequenzabhängig: Die Eindringtiefeder Strahlung wird mit steigender Frequenz kleiner. Grund ist, dass die Strahlungsenergie auf einem kürzeren Wegstück
durch den Körper absorbiert, also in andere Energieformen umgewandelt wird. So
beträgt beispielsweise bei 0,5 GHz die
mittlere Eindringtiefe in Muskelgewebe
ungefähr 17 mm, bei 2,45 GHz (Mikrowellenherd) noch 6 mm und oberhalb von
10 GHz nur noch 0,2 mm oder weniger.

30

Teilkörper
(Kopf)

300

Lokale,ungleichmäßige
Absorption

400

Oberﬂächenabsorptionsbereich

2.000

Frequenz in MHz

Abb. 92: Absorptionsverhalten des menschlichen Körpers (Erwachsener) in Abhängigkeit von der Frequenz.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 109

Kompakte Informationen
zum Thema finden Sie
auf den Seiten 32–41

es bei ungefähr 70 bis 100 MHz zur maximalen Absorption, da dann Körperabmessungen und Wellenlänge der Felder vergleichbar sind. Man spricht vom„Antenneneffekt“, wenn die Körpergröße
der halben Wellenlänge entspricht.
Aufgrund der geringeren Körperabmessungen liegt die Resonanzfrequenz für Kinder höher als bei Erwachsenen, entsprechend wird durch die Körperhaltung (z. B.
sitzend) die Absorption beeinflusst. Im Frequenzbereich von 300 MHz bis 300 GHz ist
die Wellenlänge der hochfrequenten Strahlung im Verhältnis zu den menschlichen
Abmessungen klein, es kommt zu Teilkörperabsorption und schließlich zu reiner
Oberflächenabsorption.
Bei der Übertragung von Ergebnissen aus
Tierversuchen auf den Menschen muss
beachtet werden, dass die Resonanzfrequenz der hochfrequenten Strahlung fürkleine Versuchstiere wesentlich höher ist
als beim Menschen (bei der Maus bei ungefähr 2,45 GHz), so dass Aussagen zum
Frequenzbereich entsprechend relativiert
werden müssen.

gramm (DMF) nahmen Untersuchungenzu den biologischen Wirkungen hochfrequenter elektromagnetischer Felder einen
breiten Raum ein. Das Bundesamt fürStrahlenschutz (BfS) schlussfolgert, dassdie Ergebnisse des DMF sowie weiterer aktueller nationaler und internationaler Studien die Existenz möglicher Wirkungsmechanismen im „athermischen“ Bereich
unterhalb der Grenzwerte nicht bestätigen
können. Es schreibt, dass insgesamt die Ergebnisse keinen Anlass geben, die Schutzwirkung der bestehenden Grenzwerte in
Zweifel zu ziehen.
Die noch verbliebenen offenen Fragen zu
biologischen und gesundheitlichen Wirkungen hochfrequenter elektromagnetischer Felder werden weiter untersucht,
ebenso mögliche Wirkungen in Frequenzbereichen, die bislang nicht für drahtlose
digitale Kommunikationstechniken genutzt wurden. Detaillierte Informationen
zum Deutschen Mobilfunk Forschungsprogramm und den einzelnen Forschungsprojekten, die im Rahmen des DMF durchgeführt wurden, finden sich in [30].
5.5 LANGZEITWIRKUNGEN

5.4.4 WEITERE WIRKUNGEN

Weitere akute Wirkungen von Hochfrequenzstrahlung werden oft als „athermische Wirkungen“ bezeichnet, um sievon den Wärmewirkungen abzusetzen.
Wie im vorherigen Abschnitt dargestellt,
wird nach dem Eindringen hochfrequenter
Strahlung die Strahlungsenergie durch
Wechselwirkungsprozesse umgewandelt,bis schließlich durch Reibungseffekte Wärme entsteht. Das bestehende Grenzwertkonzept berücksichtigt daher bereits thermische und athermische Wirkungen.
Im Deutschen Mobilfunk Forschungspro-

110 Elektromagnetische Felder im Alltag

Unter Langzeitwirkungen versteht man
die Spätfolgen einer lang andauernden Exposition.
Die meisten Studien zu Langzeitwirkungennieder- und hochfrequenter Felder untersuchten einen möglichen Zusammenhangzwischen elektromagnetischen Feldern undKrebs. Dabei geht es entweder um seine
Entstehung (Krebsinitiation) oder seine
Förderung (Krebspromotion). Bis heutekonnten in verschiedensten Forschungsprogrammen weltweit weder allgemein anerkannte
Dosis-Wirkungs-Beziehungennoch die für eine mögliche Krebsentste-© LUBW / LfU

hung maßgeblichen Wirkungsmechanismen ermittelt werden. Es gibt jedoch epidemiologische Studien, die auf die
Möglichkeit eines Zusammenhangs hinweisen und daher bei der Bewertung genau
betrachtet werden müssen.
5.5.1 NIEDERFREQUENTE FELDER UND

magnetic fields and public health – exposure to extremely low frequency fields“ aufihrer Internetseite veröffentlicht, in dem
u. a. auch Empfehlungen zur weiteren Vorgehensweise dargelegt werden [31].
Die wesentlichen Aussagen von WHO und
BfS sind:KREBS

Im Jahr 2002 hat die IARC (International
Agency for Research on Cancer) niederfrequente 50 Hz-Magnetfelder aufgrund derErgebnisse epidemiologischer Studien zu
Leukämie bei Kindern als „möglicherweise
krebserregend“ (Gruppe 2b) eingestuft.
Für die Einstufung der verschiedensten Umweltagenzien und Chemikalien verwendet
die IARC eine Skala mit fünf Stufen, die inder Tab. 12 dargestellt sind.
In einer umfassenden Bewertung niederfrequenter Felder durch die Weltgesundheitsorganisation (WHO) wurden neben den
bestehenden Untersuchungen alle neueren
Studien zur Krebsinitiation und -promotion
nochmals genau beurteilt. Aufbauend auf
dieser Bewertung hat die WHO ein begleitendes „Fact Sheet“ mit dem Titel „Electro-

Die neuen epidemiologischen Studiengeben keinen Anlass, die Einschätzungzu ändern, dass Magnetfelder „möglicherweise kanzerogen“ sind. Allerdings
ist die Aussagekraft der epidemiologischen Studien durch methodische Probleme (möglicher Selektionsbias, siehe„Fehlerquellen“ unter Abschnitt 5.8) geschwächt. Zudem ist der zugrunde liegende Wirkmechanismus unbekannt
und die epidemiologischen Beobachtungen werden von zahlreichen Studien
am Tiermodell nicht unterstützt.
Kindliche Leukämie ist bezogen auf die
Weltbevölkerung eine relativ seltene
Krankheit (weltweit etwa 49.000 neue
Fälle pro Jahr). Ebenfalls selten ist die
zeitlich gemittelte häusliche Magnetfeldexposition über 0,3 µT (nur etwa 1 % bis
4 % der Kinder sind über 0,3 µT expo-

Tab. 12: Skala der IARC zur Einstufung verschiedener Umweltagenzien und Chemikalien

Gruppe 1 – „für Menschen krebserregend“

ca. 100 Stoffe, z. B. Asbest, Cadmium, Radonund seine Zerfallsprodukte

Gruppe 2a –„für Menschen wahrscheinlich krebserregend“über 50 Stoffe, z. B. Acrylamid (entsteht bei
starkem Anbraten), Bitumendämpfe und Abgase von Dieselmotoren

Gruppe 2b –„für Menschen möglicherweise krebserregend“über 200 Stoffe, z. B. sauer eingelegtes Gemüse und Kaffee, niederfrequente magnetische
Felder von Stromleitungen

Gruppe 3 – „nicht klassifizierbar“

ca. 500 Stoffe, z. B. Tee und Saccharine

Gruppe 4 –„für Menschen wahrscheinlich nicht krebserregend“

Caprolactam© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 111

Kompakte Informationen
zum Thema finden Sie
auf den Seiten 32–41

niert). Wäre der beobachtete statistische
Zusammenhang kausal, dann könnten
weltweit zwischen 100 und 2.400 Fälle
pro Jahr auf erhöhte Magnetfeldexpositionen zurückgeführt werden. Dies bedeutet, dass das berechnete Ausmaß begrenzt ist, selbst wenn Magnetfelder das
Risiko tatsächlich erhöhen würden.
Studien zu anderen Auswirkungen wie
Krebs bei Erwachsenen, Depression und
Selbstmord,
Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Entwicklungsstörungen, immunologische Veränderungen, Verhaltensänderungenetc.
zeigenkeine
Beeinflussungen durch Magnetfelder.
Die WHO empfiehlt:
Um akute und gut untersuchte gesund-heitsrelevante Wirkungen von Magnetfeldern zu vermeiden, sollten die Länder
die auf internationaler Ebene erarbeiteten Grenzwertempfehlungen (ICNIRP
1998) einführen (dies ist in Deutschland
durch die 26. BImSchV erfolgt).
Bei Langzeitwirkungen wird die Wahrscheinlichkeit eines Kausalzusammenhangs zwischen kindlicher Leukämie
und Magnetfeldexposition als schwach
angesehen. Laut WHO ergeben sich daraus folgende weitere Empfehlungen:Die Regierungen und die Industriesollten die Forschung beobachten und
Forschungsprogramme initiieren mit
dem Ziel, die wissenschaftlichen Unsicherheiten zu reduzieren.
Die Kommunikation mit allen zu Beteiligenden sollte forciert werden. Das betrifft auch die Koordination und Konsultation zwischen der Industrie, denörtlichen Behörden sowie den Bürgerinnen und Bürgern bereits in der Planungsphase für neue Anlagen zur elek-

112 Elektromagnetische Felder im Alltag

trischen Energieversorgung.
Es sollten Wege der Expositionsreduzierung beschritten werden, z. B. im Rahmen der Planung neuer Hochspannungsleitungen, Umspannwerke oder
Geräte. Angemessene Maßnahmen zur
Expositionsminimierung können vonLand zu Land verschieden ausfallen.
Willkürlich gesetzte, niedrigere Expositionsgrenzwerte werden als nicht gerechtfertigt angesehen.
Das BfS trägt die WHO-Empfehlungen zum
vorsorglichen Gesundheitsschutz mit. Vordiesem Hintergrund plant das BfS, weiterhin Forschung zur Klärung der Datenlage
durchzuführen und die Kommunikation indiesem Bereich zu verstärken. Es wird empfohlen, Maßnahmen zur Expositionsminimierung im Sinne der WHO-Empfehlung
bei Planung und Neubau von Anlagen sowie bei Geräteentwicklungen, aber auch imprivaten Bereich zu berücksichtigen. Das
BfS hat einen entsprechenden Maßnahmenkatalog erstellt.
5.5.2 HOCHFREQUENTE FELDER UND
KREBSAls Hauptquelle für eine langzeitige höhere
Exposition mit Hochfrequenzfeldern kommen starke Radio- und Fernsehsender inFrage. In der Vergangenheit wurde eine Reihe von epidemiologischen Untersuchungenin der Nähe solcher Sender durchgeführt,die jedoch nach Aussage von Expertenkommissionen teilweise methodische Probleme
hatten oder inkonsistent waren. Daher war
zu dieser Fragestellung auch im Deutschen
Mobilfunk Forschungsprogramm (DMF) eine Studie enthalten.

© LUBW / LfUNach Prüfung dieser und weiterer neuer
Studien kommt das BfS in seinem Abschlussbericht zum DMF (Mai 2008) zu folgender Aussage [32]:rangezogenen Studien zählen Untersuchungen zu anderen Hirntumoren, Leukämie, Lymphomen, Aderhauttumoren,
Hoden-, Brust-, Lungen- und Hautkrebs.

Die neueren aussagekräftigeren Studien

In ergänzend betrachteten tierexperimentellen Studien wurde in einer von sieben
Langzeitstudien eine erhöhte Anzahl an
Tumoren festgestellt. Bei genetisch veränderten beziehungsweise krebsempfindlichen Tiermodellen zeigte sich eine erhöhte Inzidenz in zwei von 12 Studien undeine krebsfördernde Wirkung in einer von
18 Studien.

zum Kinderkrebsrisiko durch die Felder
von Radio- und Fernsehsendern, die anstelle eines ökologischen Studienansatzes eine retrospektive individuelle
Abschätzung der Exposition vorgenommen haben, schwächen deutlich die bisher inkonsistenten Einzelbefunde eines
erhöhten Risikos aus ökologischen Studien. Nach Gesamtschau aller Studien
und dem Fehlen einer biologischen Erklärung ergibt sich nach Meinung des
BfS wenig Evidenz für einen UrsacheWirkungs-Zusammenhang.
Im Jahr 2011 hat die Internationale Krebsforschungsagentur (IARC) ihre Bewertungzu Studien veröffentlicht, in denen der Kopf
Feldern beim Gebrauch von Mobil- oder
Schnurlostelefonen ausgesetzt war. Sie kamdabei zur Einstufung Gruppe 2b „möglicherweise krebserregend“ der IARC-Skala(vergleiche Tab. 12).

Das BfS führt auf Grund seiner Gesamtbewertung und unter Berücksichtigung derErgebnisse des DMF aus, dass nach dem
derzeitigen wissenschaftlichen Kenntnisstand die aktuellen Grenzwerte ausreichen(Stand September 2014). Da aber nach wie
vor Unsicherheiten in der Risikobewertung
bestehen, hält es einen vorbeugenden Gesundheitsschutz weiterhin für erforderlich.
Für eine abschließende Bewertung möglichen Krebsgeschehens sieht es noch weiteren Forschungsbedarf.
5.5.3 WEITERE LANGZEITWIRKUNGEN

Für den Menschen wurde ein ursächlicher
Zusammenhang zwischen Handyexposition
und Gliomen (maligne Hirntumoren) sowie
Akustikusneurinomen (Tumoren des Hörnervs) als möglich, die Evidenz für andereTumorarten als unzureichend eingeschätzt.
Im Gegensatz dazu wurden die vorliegenden epidemiologischen Studien zu beruflich exponierten Personen von der IARCArbeitsgruppe als methodisch eingeschränkt
und ihre Ergebnisse als inkonsistent bewertet. Ein Zusammenhang zwischen umweltrelevanter Exposition (zum Beispiel in der
Umgebung von Basisstationen) und Krebs
wurde als unzureichend eingestuft. Zu den
zahlreichen nicht für die Klassifizierung he-

HOCHFREQUENTER FELDERDie Ergebnisse des Deutschen MobilfunkForschungsprogramms unter Berücksichtigung des neuen internationalen Wissensstandes wurden 2011 von derStrahlenschutzkommission [33] bewertet:Blut-Hirn-Schranke (BHS): Die Projekte

im Rahmen des DMF haben auch mit
neuen methodischen Ansätzen keine Effekte auf die BHS gefunden. Insgesamt
gibt es keine ausreichende Evidenz füreine Beeinflussung der BHS durch Mobilfunkexpositionen im Bereich derGrenzwerte. Es ergibt sich daher zu dieser Frage kein weiterer Forschungsbedarf.

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Elektromagnetische Felder im Alltag 113

Kompakte Informationen

Neurophysiologische und kognitive Pro-

Reproduktion und Entwicklung: Die

zum Thema finden Sie

zesse, Schlaf: Mit Hilfe verschiedener
methodischer Ansätze konnte eine Beeinflussung von Hör- oder Sehvermögen,insbesondere die Auslösung von Tinnitus, durch Mobilfunkfelder weitgehendausgeschlossen werden. Epidemiologische und Feld-Studien zeigen übereinstimmend keine Beeinflussung desSchlafverhaltens. Untersuchungen an
Probanden im Labor zur Beeinflussung
der Gehirnaktivität zeigen inkonsistente
Ergebnisse. Eine abschließende Wertung
im Hinblick auf Effekte auf das SchlafEEG sowie das Ruhe-EEG im Wachzustand ist derzeit noch nicht möglich. Zur
Abklärung besteht daher Bedarf an einer
Multicenter-Studie, in der Arbeitsgruppen aus unterschiedlichen Laboren mit
dem selbem experimentellen Ansatz einer Fragestellung nachgehen. Dabei
sollten auch mehrere verschiedene Zielgruppen betrachtet werden. Hierbei
könnten gleichzeitig auch die von der
WHO priorisierten Untersuchungenzum möglichen Einfluss elektromagnetischer Felder auf pathologische Altersveränderungen des Gehirns (2010, Deventer et al. 2011) einbezogen werden.
Blut und Immunsystem: Die Ergebnisse
des DMF erlauben in Übereinstimmung
mit den Arbeiten anderer Autoren den
Schluss, dass Mobilfunkfelder keinen
Einfluss auf das Immunsystem haben. Effekte von Mobilfunkfeldern auf verschiedene Blutparameter (z. B. Reticulozyten,„Geldrolleneffekt“), etwa vor und nach
Errichtung einer Mobilfunk-Basisstation,sind spekulativ und basieren nicht auf
einem validierten diagnostischen Ansatz.

Untersuchungen im Rahmen des DMF
lassen es als sehr unwahrscheinlich erscheinen, dass durch Mobilfunkexpositionen bis zu den Grenzwerten negative
Auswirkungen auf Reproduktion und
Entwicklung zu erwarten sind. Die SSK
sieht in diesem Bereich keinen aktuellen
Forschungsbedarf.
Mobilfunk und Kinder: Als Ergebnis epidemiologischer Studien haben sich Hinweise auf einen Zusammenhang von Gesundheitseffekten bei Kindern undJugendlichen und Mobilfunkexposition
deutlich abgeschwächt. Die SSK weist
allerdings darauf hin, dass bei dosimetrischen Untersuchungen bei Kindern derbisher zu Grunde gelegte Zusammenhang von Basisgrenzwerten und Referenzwerten bei Frequenzen um etwa
100 MHz und im Bereich 1 bis 4 GHz
inkonsistent ist. Daraus folgt, dass nicht
mehr generell angenommen werdenkann, dass bei Einhaltung des Referenzwertes auch der Basisgrenzwert eingehalten wird. Berechnungen der Exposition
von Kinderköpfen durch Mobiltelefone
haben im Vergleich zu Erwachsenen
quantitative Unterschiede in der SARVerteilung gezeigt. Eine Untersuchung
der gesundheitlichen Relevanz dieser Ergebnisse steht noch aus. Über die Studien bezüglich Kindern und Jugendlichen
hinaus, welche unter anderem auf Basis
der WHO-Empfehlungen 2010 initiiert
wurden, sieht die SSK aktuell keinen
weiteren Forschungsbedarf auf diesem
Gebiet.

auf den Seiten 32–41

114 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

5.6 BEFINDLICHKEITSSTÖRUNGEN

Es gibt Menschen, die ihre z. T. starken Beschwerden auf alltagsbedingte Felder zurückführen. Bereits 1996/1997 hat eine Expertengruppe im Auftrag der Europäischen
Kommission einen umfassenden Bericht zu
dieser Thematik erstellt. Demnach werden
Personen, die gesundheitliche Probleme der
Verwendung oder der Nähe von Quellen
elektrischer, magnetischer oder elektromagnetischer Felder zuschreiben, als elektrosensible Menschen bezeichnet. Die Expertengruppe erfasste unter anderem die
Verbreitung in Europa, genannte Symptome
und Behandlungsmöglichkeiten.
Die Zuordnung von Symptomen zu bestimmten Feldquellen hat sich seither verschoben. Mit dem starken Anwachsen derMobilfunknutzung nach 2000 wurde verstärkt der Mobilfunk als Grund für eine
Elektrosensibilität genannt und weniger die
niederfrequenten Felder, die durch Haushaltsgeräte oder die Stromversorgung entstehen.
Die Weltgesundheitsorganisation (WHO)
hat im Jahr 2005 den Kenntnisstand im Fact
Sheet 296 zusammengefasst; die darin gemachten Aussagen sind auch im Lichte neuerer Studien immer noch gültig. Darin heißt
es [34]:
Elektrosensibilität ist durch eine Viel-

zahl unspezifischer Symptome gekennzeichnet, die von Fall zu Fall variieren.
Die Symptome sind zweifellos real undkönnen in ihrem Schweregrad starkschwanken. Was auch die Ursache derStörung sein mag, Elektrosensibilität
kann für die betroffene Person stark beeinträchtigend sein. Es gibt keine eindeutigen Diagnosekriterien für Elektro-

sensibilität und es gibt auch keine
wissenschaftliche Basis, um die Symptome mit der Einwirkung elektromagnetischer Felder in Verbindung zu bringen. Überdies ist Elektrosensibilität
weder ein medizinisches Krankheitsbild,noch steht fest, dass es sich um ein eigenständiges medizinisches Problem
handelt.
Um bestehende Kenntnislücken zu schließen, wurden im Rahmen des Deutschen
Mobilfunk Forschungsprogramms (DMF)
auch mehrere doppelblinde Untersuchungen zu Befindlichkeitsbeeinträchtigungen durchgeführt. Im Abschlussbericht vom Mai 2008 zieht das BfS folgendes
Fazit [32]:Zusammenfassend lässt sich feststellen,

dass ein ursächlicher Zusammenhangzwischen elektromagnetischen Feldern(EMF) und den Beschwerden elektrosensibler Personen mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden
kann. Auch für die von den Betroffenen
behauptete, im Vergleich mit der Allgemeinheit erhöhte Belastung mit Allergien und Chemikalien bzw. eine geringere Entgiftungskapazität der Leber
ergaben sich keine Belege. Hinsichtlichsonstiger medizinischer Parameter wurden bei den elektrosensiblen Personen
teilweise Abweichungen von der Allgemeinbevölkerung bzw. von den entsprechenden Kontrollpersonen gefunden.
Es zeigte sich, dass die Elektrosensiblen
eine heterogene Gruppe darstellen, dienicht mit einem einfachen Modell zu beschreiben ist. Als mögliche Erklärung für
das Entstehen bzw. die Aufrechterhaltung der Elektrosensibilität bietet sichaber nach den Ergebnissen im DMF eine

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 115

Kompakte Informationen
zum Thema finden Sie
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fehlerhafte Verarbeitung von Umwelteinflüssen bzw. eine schlechtere Anpassungsfähigkeit des Nervensystems an
Umweltreize an.
Die Strahlenschutzkommission schreibt
2012 (Biologische Auswirkungen des Mobilfunks, Stellungnahme der SSK 38)[33]:„In der Zusammenschau mit der internationalen Literatur kann der Schlussgezogen werden, dass ‚Elektrosensibilität‘
im Sinne eines ursächlichen Zusammenhangs mit der Exposition durch EMF mit
großer Wahrscheinlichkeit nicht existiert.
Weitere Forschung sollte daher in einem
Themenkreis außerhalb der EMF-Forschung erfolgen.“rend der Exposition, sondern auch noch wesentlich später zu lebensbedrohlichen Situationen führen (z. B. bei Insulinpumpen).
Träger passiver oder aktiver Implantate
sollten daher Fragen zur elektromagnetischen Verträglichkeit auf jeden Fall mit
ihrem behandelnden Arzt abklären.
Eines der am häufigsten verwendeten aktiven Implantate ist der Herzschrittmacher.
In Deutschland werden derzeit jedes Jahr
ca. 100.000 Herzschrittmacher neu implantiert. Daher dient der Herzschrittmacher
hier als Beispiel für mögliche Wechselwirkungen von elektromagnetischen Feldern
mit aktiven Implantaten. Es ist auf andere
aktive Implantate übertragbar.

5.7 BEEINTRÄCHTIGUNGEN BEI IMPLANTATEN UND KÖRPERHILFEN

Implantate und Körperhilfen werden teils
aus Kunststoff (etwa künstliche Herzklappen), teils aus Metall oder Keramik (künstliche Gelenke) oder auch aus einer Kombination dieser Materialien hergestellt. So
genannte aktive Implantate und Körperhilfen wie Herzschrittmacher, Nervenstimulatoren, implantierte Insulinpumpen oderHörprothesen sind zusätzlich mit elektronischen Schaltkreisen ausgestattet.

Der eigentliche Schrittmacher wird entweder im Bereich des Schlüsselbeins oder derLeiste implantiert. Zum Herzen führt eine
isolierte Zuleitung mit einer Elektrode (siehe Abb. 93).

Aktive Implantate und Körperhilfen können sowohl durch niederfrequente als auchdurch hochfrequente Felder gestört werden.
Dabei kommt es entscheidend auf die Störsicherheit des jeweiligen Geräts an. Metallische Prothesen können sich in seltenen
Fällen in starken Hochfrequenzfeldern erwärmen und so zu einer Schädigung desumliegenden Gewebes führen.
Eine längere Störung von lebenserhaltenden
aktiven Implantaten kann nicht nur wäh-

116 Elektromagnetische Felder im Alltag

Abb. 93: Indirekte Wirkung eines elektrischen
Feldes auf den Körper eines Menschen.

© LUBW / LfU

Die kritischste Einkopplung der elektromagnetischen Felder erfolgt in der Zuleitung.
Beim Überschreiten einer frequenz-, modulations- und herzschrittmacherabhängigen
Schwelle kommt es zur Beeinflussung derFunktion des Geräts. Die Bandbreite dermöglichen Beeinflussung kann von einer
eher unbedeutenden einmaligen Intervallverlängerung bis hin zur Inhibition bzw.
zum Herzrasen reichen.
Insbesondere bei Patienten ohne eigenen
Herzrhythmus (atrioventrikulärer oder AVBlock) können sich lebensbedrohliche Situationen entwickeln, wenn mehrere Schrittmacher-Reize ausbleiben. In der Praxis
treten derartige Komplikationen jedoch äußerst selten auf. Gelegentlich werden Kreislaufbeeinträchtigungen bis hin zur Bewusstlosigkeit als Folge einer längeren
Störbeeinflussung bei HerzschrittmacherPatienten gemeldet.
Aus der Vielzahl elektrischer Verbraucher
und Einrichtungen, die niederfrequente
Felder erzeugen, sind nur wenige Quellenvon starken Feldern imstande, eine Störung
von Herzschrittmachern und anderen aktiven Implantaten herbeizuführen. Störungen sind z. B. nicht ausgeschlossen
unmittelbar unter einer 380 kV-Höchst-

spannungsfreileitung,im Überwachungsbereich von Artikelsicherungsanlagen und Metalldetektoren,bei der körpernahen Verwendung vonGeräten mit starken Motoren (z. B.
Bohrmaschine) oderin statischen Magnetfeldern über 500 µT.

Im Allgemeinen reicht bei Haushaltsgeräten
mit kleinem Elektromotor (z. B. Mixer oderFöhn) ein Sicherheitsabstand von 20 cm
aus. Von den Feldern der üblichen Hochspannungs- und Stromversorgungsleitungengeht in der Regel keine Gefahr für Träger
von Implantaten aus.
Im Bereich der hochfrequenten Felder
kann der Aufenthalt in unmittelbarer Nähe starker Rundfunk- und Fernsehsender
gefährlich sein. Wo nötig, sind Warnschilder aufgestellt. Implantatträger sollten solche Bereiche meiden oder diese schnell
passieren.
Die pulsmodulierten Felder, die bei der
Handynutzung auftreten, können keine Störungen auslösen, wenn die betriebsbereiten
Geräte in einem Abstand von mehr als 20 cm
vom Implantat bzw. der Körperhilfe gehalten werden. Die Wahrscheinlichkeit einer
Störung durch Handys, die in höheren Frequenzbereichen arbeiten (GSM-1800 und
UMTS-Netz), wird niedriger eingeschätzt.
Bei speziellen Fragen sollte der behandelnde Kardiologe um Rat gefragt werden.
In Krankenhäusern gab es in den letzten
Jahren immer wieder Diskussionen darüber, inwieweit Handys andere empfindliche
medizinische Geräte bzw. Patienten mit Implantaten stören könnten. Oft wurde daher
in Krankenhäusern ein generelles Handyverbot verhängt.

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 117

Das Bundesinstitut für Arzneimittel und
Medizinprodukte (BfArM) hat dazu 2008
ein Positionspapier verfasst [35]. Darin plädiert es dafür, Bereiche freizugeben, in denen die Nutzung von Mobilfunktechnik
vom Krankenhausbetreiber erlaubt wird.
Dagegen sei in allen nicht freigegebenen
Bereichen die Handynutzung zu untersagen. Nach Ansicht des BfArM kann sonstder sichere Betrieb von Medizinprodukten
auf Intensivstationen, in Eingriffsräumen,beim Transport von Patienten in Gängen
und in Krankenzimmern nicht gewährleistet werden.

und Expositionsangaben für das untersuchte
biologische Objekt (z. B. Zelle, Tier oder
Mensch) sind für eine Bewertung absolut
notwendig. In sehr vielen Experimenten
und besonders bei bevölkerungsbezogenen
Studien ist die unzureichende Dosimetrieder methodische Schwachpunkt.

Viele Kliniken haben inzwischen Handyverbote weitgehend wieder aufgehoben,
nachdem Studien gezeigt hatten, dass das
Risiko, medizinische Geräte durch Mobiltelefone zu stören, minimal ist. Nur in besonders sensiblen Bereichen (z. B. Intensivstation) bleibt das Handyverbot bestehen.

Wenn ein Mensch elektromagnetischen
Feldern ausgesetzt ist, unterscheidet man
zwischen rein physikalischen Einwirkungen(z. B. Kräfte auf elektrische Ladungen), physiologischen Effekten (z. B. Temperaturerhöhung), aktiven biologischen Reaktionen(z. B. thermoregulatorische Vorgänge) und
gesundheitlichen Beeinträchtigungen. Eine
gesundheitliche Beeinträchtigung setzt immer eine biologische Reaktion voraus, derein Effekt infolge einer physikalischen Einwirkung vorausgeht. Andererseits müssen
Effekte oder biologische Reaktionen nicht
zwingend eine Gesundheitsbeeinträchtigung zur Folge haben.

5.8 GRUNDSÄTZLICHES ZUR BEWERTUNG WISSENSCHAFTLICHER STUDIEN

Für Grenzwertempfehlungen wird die Gesamtheit der vorliegenden Studien kritischbewertet. Dennoch führen Medien und Interessengruppen immer wieder einzelne
Studien als Beleg für ein besonderes Gefährdungspotenzial an.
Sowohl das Bayerische Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit (LGL)
als auch die LUBW haben in den Broschüren [36] und [37] Grundsätzliches zur Bewertung wissenschaftlicher Studien zusammengestellt. Die Ausführungen des LGL
dazu werden im Folgenden nochmals wiedergegeben:
Für eine ausreichende Qualität sind Mindestanforderungen an Objektivität, Validität, Plausibilität, Reproduzierbarkeit und
Statistik zu erfüllen. Eine genaue Dosimetrie

118 Elektromagnetische Felder im Alltag

Ein wichtiger Anhaltspunkt für die Güte
eines Forschungsberichtes ist auch, ob die
Arbeit in einer anerkannten Fachzeitschrift
publiziert wurde, die einem Begutachtungsverfahren durch andere Wissenschaftler(peer-review) unterliegt.

Die deutsche Strahlenschutzkommission(SSK) ist ein unabhängiges Expertengremium, das den Bundesumweltminister berät.
Sie verwendet für die Einstufung von biologischen Reaktionen und Gesundheitsbeeinträchtigungen mit abnehmender Evidenz
die drei Kategorien „wissenschaftlicher
Nachweis“, „Verdacht“ und „Hinweis“. In ihrer Empfehlung [38] hat die SSK diese Kriterien nochmals weiter entwickelt. Liegenbeispielsweise positive Ergebnisse nur aus
Einzelstudien vor, so werden diese in derRegel als Hinweise eingestuft. Einzeleffektekönnen nicht die Grundlage einer Grenz-© LUBW / LfU

wertfindung bilden. In der Presse und Öffentlichkeit werden solche neuen Einzelbefunde oft unkritisch zitiert und als Beweis
für einen Zusammenhang dargestellt. Als
wissenschaftlich nachgewiesen gilt eine
feldbedingte Reaktion aber erst, wenn voneinander unabhängige Forschergruppen das
Ergebnis reproduzieren konnten und das
wissenschaftliche Gesamtbild das Vorliegeneines kausalen Zusammenhangs stützt.
Zu diesem Gesamtbild gehören neben Laborexperimenten mit Zellen und Tieren
auch epidemiologische Untersuchungen.
Hierbei werden mit Hilfe statistischer Verfahren Zusammenhänge zwischen einer Exposition und einem Gesundheitseffekt hergestellt. Daraus wird dann ein Risikoabgeleitet. Ein statistisch berechnetes Risikobedeutet jedoch nicht zwingend, dass derZusammenhang auch kausal ist. Dazu müssen erst noch die möglichen methodischen
Schwächen der epidemiologischen Studie
abgeschätzt werden. Weiterhin muss eine
biologische Plausibilität aus kontrollierten
Laborversuchen vorliegen.
Fehlerquellen epidemiologischer Studien

können sein: Systematische Fehler durch
Störgrößen (sogenannte Confounder, die
das Ergebnis der untersuchten Größe überdecken oder verstärken können), Selektionsbias (z. B. Fall- und Kontrollkollektiv
sind für die Fragestellung zu unterschiedlich) und Informationsbias (Recallbias: z. B.
Betroffene berichten retrospektiv andersüber mögliche Einflussfaktoren als gesunde
Kontrollpersonen). Ferner ist bei retrosprektiven Expositionsabschätzungen eine fehlerhafte Klassifizierung nie auszuschließen.

Nicht zu vernachlässigen ist auch der so genannte Publikationsbias. Einzelstudien, dieeinen feldbedingten Effekt aufgezeigt haben, werden eher bei einem Fachjournal
eingereicht als Studien mit einem Null-Effekt. Wenn das der Fall ist, spiegelt die veröffentlichte Datenbasis nicht das wissenschaftliche Gesamtbild wider.
Eine zusammenfassende Bewertung wissenschaftlicher Studien zu Mobilfunk und Gesundheit wird von Expertengremien regelmäßig durchgeführt, wobei auf eineinterdisziplinäre Zusammensetzung geachtet wird. Auf nationaler Ebene tun dies z. B.
die SSK, NRPB (National Radiation Protection Board; britische Strahlenschutzkommission; jetzt: Public Health England); dasSSI (Statens Stralskyddsinstitut; schwedische Strahlenschutzbehörde) oder der
NCRP (National Council on Radiation Protection and Measurements; US-amerikanischer Strahlenschutzrat).
Auf internationaler Ebene sind hier vor
allem die ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection;internationale, unabhängige Organisation),
die WHO und IARC (International Agency
for Research on Cancer; Krebsforschungsinstitut, Teil der WHO) zu nennen.

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Elektromagnetische Felder im Alltag 119

6 Grenzwerte
Kompakte Informationen
zum Thema finden Sie
auf den Seiten 42–43

Es gibt Grenzwertempfehlungen verschiedener nationaler und internationaler Gremien für den Aufenthalt in elektrischen undmagnetischen Feldern. International anerkannt ist die Internationale Kommission
zum Schutz vor nichtionisierender Strahlung (International Commission on NonIonizing Radiation Protection, ICNIRP), diein Zusammenarbeit mit der Weltgesundheitsorganisation (WHO) und anderen Gremien Grenzwertempfehlungen zum Schutz
der Bevölkerung und auch von Arbeitnehmern vor der Einwirkung nichtionisierender elektromagnetischer Felder aufgestellt hat. Als unabhängige wissenschaftliche
Organisation erarbeitet ICNIRP fortlaufend
Empfehlungen zur Begrenzung der Exposition von Personen gegenüber elektromagnetischen Feldern, die auf einer regelmäßigen
Begutachtung aktueller wissenschaftlicher
Literatur basieren.
Diese Vorschläge wurden nach und nachvon Gesetzgebern auf internationaler undnationaler Ebene aufgegriffen und als Basisim eigenen Geltungsbereich eingeführt. In
Deutschland wurde die Verordnung überelektromagnetische Felder zuletzt 2013überarbeitet [39]. Im Bereich der Stimulationswirkungen (Frequenzbereich bis
10 MHz) erfolgte eine deutliche Erweiterung und Anpassung an die aktuellen ICNIRP-Empfehlungen aus dem Jahr 2010.
Die Grenzwerte werden von der Strahlenschutzkommission (SSK) durch regelmäßi-

120 Elektromagnetische Felder im Alltag

ge Neubewertung der Literatur überprüft.
Ihre Schutzwirkung wurde durch das
Deutsche Mobilfunk Forschungsprogramm
des Bundesamts für Strahlenschutz für den
Bereich des Mobilfunks bestätigt [40].
Bei der Festlegung von Grenzwerten fürelektromagnetische Felder muss zwischen
Basisgrenzwerten und abgeleiteten Grenzwerten (Referenzwerten) unterschieden
werden:Basisgrenzwerte beruhen auf gesicherten

Schwellenwerten der frequenzabhängigen,unmittelbar im Gewebe wirksamen physikalischen Einflussgrößen. Im Niederfrequenzbereich ist dies die Stromdichte inmA/m2, im Hochfrequenzbereich die Spezifische Absorptionsrate im Gewebe SAR
in W/kg. Die Schwellenwerte werden unter Berücksichtigung von Sicherheitsfaktoren festgelegt.
Eine messtechnische Überprüfung der Basisgrenzwerte ist in der Regel nicht möglich,da Feldstärken oder Leistungsdichten nur
außerhalb des Körpers gemessen werden
können. Daher werden abgeleitete Grenzwerte (Referenzwerte) festgelegt, die einer
Messung zugänglich sind. Messbare Größen
sind zum Beispiel die elektrische Feldstärke
in V/m, die magnetische Flussdichte in µT
und die Leistungsdichte in mW/m2. Bei Einhaltung der Referenzwerte sind auch die Basisgrenzwerte eingehalten.

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6.1 REGELUNGEN IN DEUTSCHLAND

Der Schutz der Allgemeinheit vor elektromagnetischen Feldern ist in Deutschland
gesetzlich geregelt. Erstmals wurde 1996 auf
der Grundlage von § 23 Abs. 1 des BundesImmissionsschutzgesetzes die Verordnungüber elektromagnetische Felder (26. BImSchV) erlassen. Die darin festgelegten
Grenzwerte basieren auf den internationalanerkannten Empfehlungen der ICNIRP
und der SSK. Im Jahre 2013 wurde die Verordnung novelliert. Sie definiert Grenzwerte nun für den gesamten Frequenzbereich von 0 Hz bis 300 GHz und enthält
Vorgaben für die Errichtung und den Betrieb ortsfester Gleichstrom-, Niederfrequenz- und Hochfrequenzanlagen. Alle
Grenzwerte sind bei höchster betrieblicher
Anlagenauslastung einzuhalten.
Unter Niederfrequenzanlagen versteht die
Verordnung ortsfeste Anlagen zur Umspannung und Fortleitung von Elektrizität
mit einer Nennspannung von 1.000 V odermehr. Auch Bahnstromfern- und Bahnstromoberleitungen und sonstige vergleichbare Anlagen im Frequenzbereich
von 1 Hz bis 9 kHz gehören dazu.
Im Niederfrequenzbereich waren bislang
nur die Frequenzen 16,7 Hz und 50 Hz berücksichtigt, oberhalb existierten Grenzwerte erst im Hochfrequenzbereich ab

10 MHz. Diese Lücken wurden geschlossen.
Für Niederfrequenzanlagen sind die Grenzwerte an allen Orten anzuwenden, dienicht nur zum vorübergehenden Aufenthalt von Personen bestimmt sind.
Wie bisher bestehen getrennte Grenzwerte
für magnetische und elektrische Felder. Im
Hinblick auf den Ausbau der Stromnetze
wurde zusätzlich ein Grenzwert für magnetische Gleichfelder eingeführt. Bei Gleichstromanlagen gelten die Vorgaben der
26. BImSchV für alle ortsfesten Anlagenzur Fortleitung, Umspannung und Umrichtung von Gleichstrom mit einer Nennspannung von 2.000 Volt oder mehr.
Die 26. BImSchV gilt für alle ortsfesten
Hochfrequenzanlagen, die im Frequenzbereich von 9 kHz bis 300 GHz elektromagnetische Felder erzeugen. Die Grenzwerte für Hochfrequenzfelder gelten,
wenn die äquivalente isotrope Strahlungsleistung (EIRP) einer einzelnen Anlageoder die Gesamtstrahlungsleistung durchalle Anlagen an einem Standort 10 Wattoder mehr erreicht. Hochfrequenzanlagen
mit einer Strahlungsleistung kleiner oder
gleich 100 mW (EIRP) bleiben bei der Ermittlung der Gesamtstrahlungsleistung
unberücksichtigt. Ausgenommen sind militärische Anlagen zur Erzeugung breitbandiger elektromagnetischer Impulse.

Tab. 13: Grenzwerte für Niederfrequenzanlagen gemäß 26. BImSchV
Frequenz in Hz

Elektrische Feldstärke in kV/mMagnetische Flussdichte in µT

0

-

500

1 bis 8540.000/f2

8 bis 2555.000/f

25 bis 50

5200

50 bis 400

250/f

200

400 bis 3.000

250/f

80.000/f

3.000 bis 10.000.000

0,083

27

© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 121

Kompakte Informationen

Tab. 14: Grenzwerte für Hochfrequenzanlagen gemäß 26. BImSchV

zum Thema finden Sie
auf den Seiten 42–43

Frequenz in MHz

Elektrische Feldstärke in V/mMagnetische Feldstärke in A/m

0,1 bis 1*87

0,73/f

1 bis 1087/√f½

0,73/f

10 bis 400

28

0,073

400 bis 2.000**

1,375 x √f½

0,003 7 x √f½

2.000 bis 300.000**

61

0,16

* Anlagen, die im Frequenzbereich von 100 kHz – 10 MHz senden (Mittel und Kurzwelle), müssen sowohl die momentanen Effektivfeldstärken (Grenzwerte für die Reizwirkung) als auch die über 6 Minuten gemittelten Immissionen (thermische Wirkung) einhalten.
** Für gepulste Aussendungen (z. B. RADAR) gelten zusätzliche BedingungenDabei handelt es sich um Anlagen, diestarke elektromagnetische Pulse erzeugen,mit denen die elektromagnetische Verträglichkeit militärischer Ausrüstung überprüft
wird oder die zur Beeinflussung elektrischer Geräte dienen. Die Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft für Immissionsschutz(LAI) hat Bestimmungen der 26. BImSchVin Form von Durchführungshinweisen näher konkretisiert.
Zur Einhaltung der Grenzwerte der
26. BImSchV im Hochfrequenzbereich bestehen zusätzliche Regelungen für ortsfeste Funkanlagen in der „Verordnung überWeil das elektromagnetische Feld in Sendernähe am stärksten ist, gibt es für jedeAnlage einen Sicherheitsabstand. Dieser
wird für die Hauptstrahlrichtung bei voller Anlagenauslastung, d. h. für den ungünstigsten Fall, berechnet und ist in der

UKW

104

Elektrische
Feldstärke E
in V/m

102

101

100

10-1

Stromversorgung 50 Hz

103

Leistungsdichte S
in W/mMagnetische
Flussdichte B
in T

Reizwirkung

Thermische Wirkung

-2

10

100

101

GSM-900
LTE-1800

105

Bahnstrom 16,7 Hz

Abb. 94: Referenzwerte fürelektrische, magnetische undelektromagnetische Felder
von 1 Hz bis 100 GHz für die
Allgemeinbevölkerung in
Deutschland (ungestörte
Effektivwerte). Die Grenzwerte für Hochfrequenzanlagen oberhalb 0,1 MHz sindhier als magnetische Flussdichte dargestellt.

das Nachweisverfahren zur Begrenzung
elektromagnetischer Felder“ (BEMFV).
Diese Rechtsvorschrift ist Grundlage für
die Anlagengenehmigung nach Telekommunikationsrecht. Voraussetzung für die
Genehmigung ist eine Standortbescheinigung. Die Zuständigkeit liegt bei der
Bundesnetzagentur.

102

103

104

105

106

Frequenz in Hz

122 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

107

108

109

1010

1011

Standortbescheinigung ausgewiesen. Beim
Mobilfunk liegen typische Sicherheitsabstände im Bereich weniger Meter, beim
Rundfunk bei bis zu einigen hundert Metern. Im Bereich außerhalb des Sicherheitsabstandes ist die Einhaltung derGrenzwerte sichergestellt.
Im Hochfrequenzbereich ist der Zusammenhang zwischen Feldstärke und Leistungsdichte quadratisch. Zu den Grenzwerten der 26. BImSchV, die in
Feldstärkeeinheiten angegeben sind, gibt esdaher korrespondierende Grenzwerte für
die Leistungsdichte. Man kann Messwerte
auf die Grenzwerte der Feldstärke oder derLeistungsdichte beziehen. So bedeutet
GW-E die Grenzwertausschöpfung für dieelektrische Feldstärke. Analog spricht man
von Grenzwertausschöpfung GW-S, wenn
die Leistungsdichte verwendet wird.
Für den Bereich des Arbeitsschutzes wurde im Jahr 2002 die berufsgenossenschaftliche Vorschrift BGV B11 für Sicherheit
und Gesundheit bei der Arbeit unter der
Einwirkung elektromagnetischer Felder
veröffentlicht [41]. Da beruflich exponierte
Personen in der Regel unter kontrollierbaren Bedingungen und in einem begrenzten Zeitraum elektromagnetischen Feldern
ausgesetzt sind, liegen hier die Grenzwerte
höher (siehe auch Abschnitt 6.2).
6.2 EMPFEHLUNGEN DEREUROPÄISCHEN UNION

Der Rat der Europäischen Union hat 1999
eine „Empfehlung zur Begrenzung der Exposition der Bevölkerung durch elektromagnetische Felder“ veröffentlicht. Ziel
dieser Empfehlung ist es, die Bevölkerungvor nachweislich gesundheitsschädigenden Auswirkungen zu schützen und

den EU-Mitgliedsstaaten einen Gemeinschaftsrahmen für eigene Grenzwerte zu
geben. Die Empfehlung stellt allgemeine
Grundsätze und Methoden für den Schutz
der Bevölkerung auf, wobei es den einzelnen Staaten überlassen bleibt, detaillierte
und darüber hinausgehende Vorschriftenzu erlassen. Im Einklang mit den Empfehlungen der ICNIRP werden frequenzabhängige Basisgrenzwerte und Referenzwerte zur Begrenzung der Exposition
festgelegt [42].
Über die Basisgrenzwerte besteht in allen
internationalen und nationalen Fachgremien weitgehend Einvernehmen. Sie wurden auf der Grundlage ausreichend abgesicherter wissenschaftlicher Erkenntnisse
festgelegt.
Basisgröße für die Wirkung niederfrequenter elektrischer und magnetischer
Felder ist die im menschlichen Körper hervorgerufene Stromdichte in A/m2. Bei den
Frequenzen der Energieversorgung wurden
von der ICNIRP und der deutschen Strahlenschutzkommission (SSK) als Basisgrenzwerte für beruflich exponierte Personen
10 mA/m2 und für die Allgemeinbevölkerung 2 mA/m2 (siehe Tab. 15) empfohlen.
Die Stromdichte wird dabei über eine Fläche von 1 cm2 gemittelt.
Basisgröße für die Wirkung hochfrequenter
elektromagnetischer Felder auf den menschlichen Körper ist die Spezifische Absorptionsrate (SAR) in W/kg. Als Basisgrenzwerte
werden von der ICNIRP und der SSK für
beruflich exponierte Personen ein Ganzkörper-SAR-Wert von 0,4 W/kg und ein Teilkörper SAR-Wert von 10 W/kg (gemitteltüber 10 g Gewebemasse) angegeben. Für die
Allgemeinbevölkerung werden ein Ganz-© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 123

Kompakte Informationen
zum Thema finden Sie
auf den Seiten 42–43

körper-SAR-Wert von 0,08 W/kg und ein
Teilkörper-SAR-Wert von 2 W/kg für Kopf
und Rumpf bzw. 4 W/kg bei Gliedmaßen
empfohlen (siehe Tab. 15).
Die höheren Grenzwerte für die Exposition
am Arbeitsplatz resultieren daraus, dass beruflich exponierte Personengruppen aus
Erwachsenen bestehen, die unter weitgehend kontrollierbaren Bedingungen fürmaximal die Dauer eines Arbeitstages elektromagnetischen Feldern ausgesetzt sind.
Die allgemeine Bevölkerung umfasst dagegen alle Menschen unterschiedlichen Alters und Gesundheitsstatus, die bis zu
24 Stunden pro Tag exponiert sein können.
Auf der Grundlage von Basiswerten wurden die Referenzwerte so festgelegt, dassselbst unter ungünstigsten Expositionsbedingungen die Schwellen biologischer Wirkungen nicht erreicht werden.

Die Basisgrenzwerte liegen um einen Sicherheitsfaktor 50 unterhalb der Schwellenwerte, bei denen akute Wirkungennachgewiesen werden konnten. Damit wird
den Umgebungsbedingungen, der individuellen Empfindlichkeit und dem unterschiedlichen Alter und Gesundheitszustand von Einzelpersonen in derBevölkerung Rechnung getragen.
Die Referenzwerte für die Expositionsbegrenzung werden aus den Basisgrenzwerten
für maximale Kopplung des Feldes im exponierten menschlichen Körper ermittelt.
Die Abb. 94 gibt die Referenzwerte fürelektrische, magnetische und elektromagnetische Felder für den Frequenzbereichzwischen 1 Hz und 100 GHz als ungestörte
Effektivwerte an. In einigen Frequenzbereichen ist der Referenzwert nicht konstant,sondern ändert sich mit der Frequenz f.

Tab. 15: Basisgrenzwerte für elektrische, magnetische und elektromagnetische Felder von 0 Hz bis 300 GHz (Allgemeinbevölkerung).
Quelle: EU, 1999
Magnetische
Flussdichte

Stromdichte

Mittlere Ganzkörper- SAR

Lokale SAR(Kopf, Rumpf)

Lokale SAR(Gliedmaßen)

Leistungsdichte

in mT

in mA/m2

in W/kgin W/kgin W/kgin W/m2

8

—

—

—

—

1 Hz–4 Hz

8/(f/Hz)

—

—

—

—

4 Hz–1 kHz

2

—

—

—

—

1 kHz–100 kHz(f/Hz)/500

—

—

—

—

100 kHz–10 MHz(f/Hz)/500

0,08

2

4

—

10 MHz–10 GHz

—

0,08

2

4

—

10 GHz–300 GHz

—

—

—

—

10

Frequenzbereich

0 Hz–1 Hz

40

124 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

6.3 SITUATION IN EUROPA

In 25 Mitgliedstaaten der europäischen
Union gibt es normative Regelungen zum
Schutz der Allgemeinheit vor elektromagnetischen Feldern. 21 Mitgliedsstaaten haben gesetzliche Regelungen getroffen, dieübrigen vier Staaten Verwaltungsvorschriften und technische Standards erlassen.

Fünf Länder besitzen abgestufte Vorgaben
für bestimmte Orte wie Schulen oder Kindergärten, weitere zwei Mitgliedsstaaten
treffen keine Regelungen.
Statische Magnetfelder sind in 15 der 28
Länder geregelt, wobei 13 Länder der EU
Ratsempfehlung folgen und nur 2 Länder
– Deutschland und Polen – eigene strengere Grenzwerte spezifiziert haben. Für statische elektrische Gleichfelder existieren
nur in Lettland und Polen gesetzliche
Grenzwerte.

Im Niederfrequenzbereich beziehen sich
14 Mitgliedsstaaten auf die Grenzwertempfehlungen der EU Ratsempfehlung
1999/519/EG. In sechs Mitgliedsstaaten
existieren Vorgaben nur für die Frequenz
von 50 Hz bzw. für ein Frequenzband von
0 Hz bis 1 kHz (Polen). In Dänemark, Bulgarien, Irland und Spanien ist der Niederfrequenzbereich nicht oder nur teilweise
durch normative Vorgaben geregelt [43].
In Deutschland orientieren sich die
Grenzwerte der 26. BImSchV an den aktuellen ICNIRP Empfehlungen aus dem
Jahr 2010, sie regeln den gesamten Frequenzbereich von 0 Hz bis 10 MHz lückenlos.

Der Hochfrequenzbereich von 10 kHz bis
300 GHz wird von 25 der 28 Mitgliedsländer lückenlos geregelt. Den Vorgaben der
EU- Ratsempfehlung folgen 10 Länder,
unter anderem auch Deutschland. In 5
Ländern der EU kommen niedrigere
Grenzwerte zum Tragen. 4 Länder – Italien und Kroatien – wenden ein abgestuftes Grenzwertsystem mit niedrigeren
Grenzwerten für eine bestimmte Gebietsklassifizierung an [43].

Beschränkt man sich bei einem Vergleichauf die technisch wichtigste Frequenz von
50 Hz, so liegen die Grenzwerte für diemagnetische Flussdichte in 15 Mitgliedsstaaten, darunter in Deutschland, bei
einem Grenzwert von 100 µT. Zwei Mitgliedsstaaten haben einen höheren Grenzwert, zwei einen weniger strengen. Mehrstufige Vorgaben verwenden vier Staaten.
Bei den elektrischen Feldstärken ist in 15
der 28 Mitgliedsstaaten die Grenzwertempfehlung von 5 kV/m der EU-Ratsempfehlung umgesetzt. In einem Mitgliedstaat
gelten strengere Vorgaben, in zwei weniger strenge (Niederlande und Lettland).

Dieses Prinzip entspricht dem Grenzwertmodell unseres Nachbarlandes Schweiz.
Dort gelten so genannte Anlagegrenzwerte.
Diese beziehen sich auf die von einer einzelnen Anlage verursachten Felder und auf
Orte, an denen sich Menschen längere Zeitaufhalten, wie beispielsweise Wohnungen,
Schulen oder Krankenhäuser. Die Anlagegrenzwerte liegen beim Mobilfunk um den
Faktor zehn, bei Hochspannungsleitungenum den Faktor 100 unter den ICNIRP-Werten [44]. Es ist anzumerken, dass auch in
Deutschland an den meisten Orten die
Schweizer Anlagegrenzwerte eingehalten
werden (vergleiche auch Kapitel 4).

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Elektromagnetische Felder im Alltag 125

126 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

III. Anhang
Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 127

Abkürzungen und ErläuterungenA			
Absorption
Amplitude
Athermische Effekte
B			
BfS			
BImSchG
BImSchVBluetooth
BMU		
BOS		
BNetzA
DECT		

DMF		
DSL		

DSLAM

DVB-T/DVB-T2
E			EIRP		

Elektrisches Feld

Ampere, Einheit für die Stärke des  elektrischen Stroms
Aufnahme von Strahlungsenergie und Umwandlung in Wärme
Maximalwert einer periodischen Schwingung
Effekte, die nicht mit einer Erwärmung des Gewebes einhergehen Magnetische Flussdichte
Bundesamt für Strahlenschutz, Salzgitter
Bundes-Immissionsschutzgesetz
Bundes-Immissionsschutzverordnung, Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes. Die 26. BImSchV ist
die Verordnung über elektromagnetische Felder.
Übertragungsstandard für die Vernetzung von Geräten per Funk
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Berlin
Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben
Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation,
Post und Eisenbahnen, Bonn
Digital Enhanced Cordless Telecommunications (Digitale, verbesserte schnurlose Telekommunikation), Übertragungsstandard
für schnurlose Telefone
Deutsches Mobilfunk Forschungsprogramm, 2002-2008
Digital Subscriber Line (engl. für Digitaler Teilnehmeranschluss),
Digitaler Übertragungsstandard zur Kommunikation zwischen
DSL-Modem und DSLAM, um einen Breitband-Internetzugangüber einfache Kupferleitungen zur Verfügung zu stellen.
Der Digital Subscriber Line Access Multiplexer (DSLAM)(deutsch: DSL-Zugangskonzentrator) im Schaltschrank des Telefonanbieters ist das Gegenstück zum DSL-Modem am anderen
Ende der Kupferleitung.
Digital Video Broadcasting Terrestrial, aktueller Standard für digitales Antennenfernsehen in Europa
 Elektrische Feldstärke
Equivalent Isotropically Radiated Power, äquivalente isotrope
Strahlungsleistung. Sie gibt an, mit welcher Sendeleistung maneine in alle Raumrichtungen gleichmäßig abstrahlende Antenne(Kugelstrahler) versorgen müsste, um im  Fernfeld dieselbe
Leistungs­flussdichte zu erreichen wie mit einer bündelnden Antenne.
Elektrischer Zustand des Raumes, der von ruhenden (elektrostatisches Feld) oder bewegten elektrischen Ladungen und zeitlichveränderlichen magnetischen Feldern (elektromagnetisches Feld)
erzeugt wird.

128 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Elektrische Feldstärke Maß für die Stärke des  elektrischen Feldes, Einheit Volt pro
Meter (V/m)
Elektrische Ladung
Eigenschaft materieller Teilchen (Ladungsträger), Ursache elektrischer Felder und der elektromagnetischen Wechselwirkung. Es gibt
positive und negative elektrische Ladungen. Einheit der Ladung ist
Coulomb (C).
Elektrische Spannung Maß für die Arbeit, die erforderlich ist, um eine Ladung in einem
elektrischen Feld von einem Punkt zum anderen zu bringen, dividiert durch die Ladung, Einheit Volt (V)Elektrischer Strom
Bewegte elektrische Ladungen, Einheit Ampere (A)Elektrosmog
Sammelbezeichnung für unerwünschte Abstrahlungen technisch erzeugter elektrischer und magnetischer Felder: Der Begriff Smog setzt
sich aus den englischen Wörtern smoke (Rauch) und fog (Nebel)
zusammen und steht für eine Belastung der Umwelt.
EMF		
Elektromagnetisches Feld, elektromagnetische Felder
Emission
Aussendung, Austrag. Hier: Summe aller Felder, die von einer Antenne ausgehen.
EpidemiologischeStudie, die mit größeren Gruppen der Bevölkerung durch geführt
Studie		wird, um unbekannte Zusammenhänge zwischen Ursache und Verbreitung von Krankheiten zu ermitteln. Die häufigsten Typen sinddie Fall-Kontroll-Studie und die Kohortenstudie.
ERP 		
Equivalent Radiation Power, äquivalente Strahlungsleistung. Die
ERP unterscheidet sich von der EIRP dadurch, dass zum Vergleich
nicht der idealisierte Kugelstrahler, sondern eine in der Praxis realisierbare Antenne herangezogen wird (z. B. Halbwellendipol).
ESL			
Energiesparlampe
Fernfeld
Strahlungsfeld in großer Entfernung von der Quelle
Frequenz
Anzahl der Schwingungen pro Sekunde, Einheit Hertz (Hz)GSM		
Weltweit verbreiteter Standard für den digitalen Mobilfunk. In
Europa liegen die verwendeten Frequenzen um 900 MHz (GSM900) und um 1.800 MHz (GSM-1800), in den USA u. a. bei 1.900 MHz(GSM-1900).
GIL			
Gasisolierter LeiterH			 Magnetische Feldstärke
HSPA		High Speed Packet Access ist eine Weiterentwicklung von UMTS,
die höhere Übertragungsraten ermöglicht. Sie gliedert sich in HSDPA zur Beschleunigung des Downlinks und HSUPA für den Uplink.
Hz			
Hertz, Einheit der  Frequenz
IARC		
International Agency for Research on Cancer; Die Internationale
Agentur für Krebsforschung ist eine Einrichtung der Weltgesundheitsorganisation (WHO) in Lyon/Frankreich.
ICNIRP	International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection(internationale Kommission zum Schutz vor nichtionisierender
Strahlung), Oberschleißheim. Unabhängige Vereinigung von Wissenschaftlern zur Erforschung der Auswirkung nichtionisierender
Strahlung auf die menschliche Gesundheit.
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Elektromagnetische Felder im Alltag 129

IEEE		

Induktion

Influenz

Immission
ionisierend

Kohortenstudie

Kontaktstrom
KW		
LfU			LGL		LUBW		LW			
Latenzzeit
Leistung
Leistungsdichte
Leukämie

LTE			

Magn. Feldstärke
Magn. Flussdichte

Institute of Electrical and Electronics Engineers, weltweiter Berufsverband von Ingenieuren aus den Bereichen Elektrotechnik und Informatik, der Fachtagungen veranstaltet, Fachzeitschriften herausgibt
und bei der technischen Normung mitwirkt.
Vorgang, bei dem durch Änderung des von einem Leiter umschlossenen magnetischen Flusses ein elektrischer Strom (Wirbelstrom)
erzeugt wird.
Vorgang, bei dem in einem Körper durch äußere Felder Ladungenumverteilt werden, so dass an seiner Oberfläche lokal Überschüsse
an positiven und negativen Ladungen auftreten.
Einwirkung, Eintrag. Hier: Feld oder Summe aller Felder, die auf die
Umwelt oder den Menschen einwirken.
Ionisierende Strahlung bezeichnet Teilchenstrahlung oder elektromagnetische Strahlung, die aus Atomen oder Molekülen Elektronen
entfernen kann, so dass positiv geladene Ionen oder Molekülreste
zurückbleiben (Ionisation). Ionisierende Strahlung geht u. a. von radioaktiven Stoffen aus und ist gesundheitsschädlich.
Untersuchung, in der eine Gruppe von Personen (Kohorte) mit bekannten Expositionsbedingungen über längere Zeit beobachtet
wird. Dabei wird versucht, die verschiedenen Expositionen mit dem
Auftreten von Krankheiten in Verbindung zu bringen.
Strom zwischen einer Person und einem GegenstandKurzwellen: Dekameterwellen (10 bis 100 m bzw. 3 bis 30 MHz)
Bayerisches Landesamt für Umwelt
Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit
Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg
Langwellen: Kilometerwellen (1 bis 10 km bzw. 30 bis 300 kHz)
Zeit zwischen Reiz und Wirkung
Pro Zeit verrichtete Arbeit oder aufgewandte Energie, Einheit Watt(W)
Maß für die Stärke einer hochfrequenten Strahlung, Einheit Wattpro Quadratmeter (W/m2)
Krebs der weißen Blutzellen, Ursachen weitgehend unbekannt. Inzidenzhäufigkeit jährlich 40 bis 50 Fälle je 1 Million Einwohner. Es
gibt mehrere Typen mit unterschiedlichem Krankheitsverlauf undunterschiedlicher Heilungswahrscheinlichkeit.
Long Term Evolution (LTE) ist ein Übertragungsstandard für Mobilfunk und die nach UMTS nächste Mobilfunkgeneration (4G).
LTE erlaubt eine besonders effiziente Datenübertragung; die verwendeten Frequenzen liegen zwischen 800 MHz (LTE-800) und
2.600 MHz (LTE-2600).
Maß für die Stärke eines Magnetfeldes, Einheit Ampere pro Meter(A/m)
Maß für den magnetischen Fluss pro Fläche, Einheit Tesla (T)130 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Metastudien
Mikrowellen
MIMO		MW		
Modulation

Monitoring

Netzfrequenzen

Nichtionisierend

S			
SAM		
SAR		

Selektionsbias

Sendeleistung
Skin-Effekt
SSK		

Vergleichende und bewertende Reihe von einzelnen epidemiologischen Untersuchungen nach gleichen Vorgabenelektromagnetische Wellen mit Wellenlängen zwischen 1 mm
und 1 m (300 MHz bis 300 GHz)
Multiple Input Multiple Output, bezeichnet in der Nachrichtentechnik die Nutzung mehrerer Sende- und Empfangsantennen zur
drahtlosen Kommunikation
Mittelwellen: Hektometerwellen (100 bis 1.000 m bzw. 0,3 bis
3 MHz)
Änderung einer hochfrequenten Trägerwelle zur Übertragung vonInformationen. Es gibt Amplituden-, Frequenz- und Phasenmodulation.
Beim Monitoring wird das elektromagnetische Spektrum an vielen
Messpunkten landesweit gemessen, um Aussagen über die Imissionen der Gesamtbevölkerung mit elektromagnetischen Feldern zu
gewinnen.
Für die Übertragung von elektrischer Energie werden je nach Landverschiedene Frequenzen verwendet, in Deutschland für die allgemeine Stromversorgung 50 Hz und für die Bahn 16,7 Hz.
Im Gegensatz zur ionisierenden Strahlung kann die nichtionisierende Strahlung aufgrund ihres geringen Energiegehalts Molekularbindungen nicht zerstören. Die Absorption nichtionisierender Felder
wird mit Hilfe des SAR-Wertes bestimmt.
 Leistungsflussdichte
Specific Anthropomorphic Mannequin
Spezifische Absorptions-Rate, beschreibt, wie viel Leistung pro Kilogramm Körpergewicht (bzw. biologischem Material) absorbiert wird
(in W/kg), wenn der Körper hochfrequenter Strahlung ausgesetzt ist.
Grenzwerte in Deutschland: Ganzkörper 0,08 W/kg; Teilkörper 2 W/
kg, gemittelt über 10 g Körpergewebe
Durch eine ungewollte Selektion von Patienten können bereits bei
Studienbeginn systematische Unterschiede zwischen den Gruppen,
die miteinander verglichen werden sollen, entstehen. So kann ein
Unterschied im Endergebnis lediglich darauf beruhen, dass in dereinen Gruppe z. B. Patienten mit schwereren Erkrankungsformenoder ausgeprägterem Risikoprofil beobachtet wurden. Der gemessene Unterschied ist dann lediglich ein scheinbarer Unterschied.
Die von einer Antenne abgestrahlte elektrische Leistung, angegeben
in Watt (W), als  ERP oder EIRP
Effekt, bei dem der Strom aus dem Inneren eines Leiters an seine
Oberfläche verdrängt wird
Strahlenschutzkommission. Deutsches Wissenschaftsgremium, berät
das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) in Fragen des Schutzes vor den Gefahren ionisierender und nichtionisierender Strahlen.

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Elektromagnetische Felder im Alltag 131

StMUV		T			TETRA		

UKW		UMTS		V			VoIP		
W			
Wellenlänge

WHO		
WLAN		
Wirbelstrom

Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz
Tesla, Einheit der  magnetischen Flussdichte
TETRA (terrestrial trunked radio) ist ein digitaler Mobilfunkstandard. Mit TETRA kann der gesamte betriebliche Mobilfunk von Anwendern wie Behörden, Industrie- oder auch Nahverkehrsbetrieben
abgewickelt werden.
Ultrakurzwellen: Meterwellen (1 bis 10 m bzw. 30 bis 300 MHz)
Universal Mobile Telecommunications System, Übertragungsstandard für Mobilfunk und die nach GSM nächste Mobilfunkgeneration(3G). UMTS erlaubt eine schnellere Datenübertragung, die verwendeten Downlinkfrequenzen liegen in Deutschland um 2.100 MHz(UMTS-2100). Im europäischen Ausland gibt es vereinzelt bereits
UMTS-900 Netze.
Volt, Einheit der  elektrischen Spannung
Voice over Internet Protocol, digitaler Telefondienst über eineInternetverbindung
Watt, Einheit für die  elektrische Leistung
Räumlicher Abstand zwischen zwei Wellentälern oder zwei Wellenbergen einer Welle, kleinster Abstand zweier Punkte gleicher Phase
einer Welle
Weltgesundheitsorganisation
Wireless Local Area Network, funkgestütztes lokales Netzwerk
Durch Induktion in einem leitfähigen Körper erzeugter elektrischer
Strom

DARSTELLUNG GROSSER UND KLEINER ZAHLENWERTE
Abkürzung von Größenordnungen durch Zehnerpotenzen und Vorsilben.
Beispiel: 75 000 000  Hz = 75 Megahertz = 75 MHz

Faktor als Dezimalzahl

Zehnerpotenz

Vorsilben

Abkürzung

1.000.000.000.000.000

1015

Peta

P

1.000.000.000.000

1012

Tera

T

1.000.000.000

109

Giga

G

1.000.000

106

Mega

M

1.000

103

Kilo

k

0,001

10-3

Milli

m

0,000 001

10-6

Mikro

µ

0,000 000 001

10-9

Nano

n

0,000 000 000 001

10-12

Pico

p

132 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

Literatur und Internetquellen
II KAPITEL 2NATÜRLICHE ELEKTROMAGNETISCHE FELDER[1] Deutsches GeoForschungsZentrum Potsdam: Informationen zum Erdmagnetfeld
www.gfz-potsdam.de > Zentrum > Departments > Department 2: Geophysik > Sektion 2.3 Erdmagnetfeld[2] Max-Planck-Gesellschaft: Forschung an magnetotaktischen Bakterienwww.mpg.de > Suche: „Bakterien mit Magnetsinn“ Pressemitteilung vom 20.11.2005
www.max-wissen.de > Suche: „Bakterien navigieren mit Kompass”[3] Spiegel-Online: Forschungsergebnisse zum Magnetsinn von Zugvögeln
www.spiegel.de > Suche: „Zugvögel können Magnetfeld der Erde sehen“vom 21.09.2004[4] Freies Netzwerk Blitzortung
http://de.blitzortung.org
BLIDS – Der Blitz Informationsdienst von Siemens
www.blids.de > BLIDS > Blitze in Zahlen
II KAPITEL 3
NIEDERFREQUENTE UND STATISCHE FELDER[5] Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BauA):„Schienengebundene Transportsysteme. Teil 2: Exposition durch statische und niederfrequente elektrische und magnetische Felder an Fernbahn, S-, U-Bahn und Straßenbahn” Forschungsbericht Fb 800
www.baua.de > Publikationen > Schriftenreihe (bis 2008) > Forschungsberichte >Forschungsberichte 1998 > Fb 800[6] Schweizerisches Bundesamt für Umwelt: Magnetfelder von Fahrleitungenwww.bafu.admin.ch > Themen > Elektrosmog > Fachinformationen > ElektrosmogQuellen > Eisenbahn[7] Bayerisches Staatsministerium für Landesentwicklung und Umweltfragen:„Erfassung der niederfrequenten magnetischen Exposition der Bürger in Bayern”
Materialien Nr. 134, 1998 Teile der Studie sind im Internet verfügbar:
www.bfs.de > Elektromagnetische Felder > Statische und niederfrequente Felder >Anwendung/Vorkommen > Feldbelastung im Alltag[8] Bundesamt für Strahlenschutz: Andere Anwendungen elektromagnetischer Felder
www.bfs.de > Elektromagnetische Felder > Statische und niederfrequente Felder >Anwendung / Vorkommen > Andere Anwendungen[9] Strahlenschutzkommission: Moderne Lichtquellen, BAnz November 2011www.ssk.de > Beratungsergebnisse > Optische Strahlung > suchen bei 2010

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Elektromagnetische Felder im Alltag 133

[10] Schweizerisches Bundesamt für Gesundheit (BAG): Induktionskochherd
www.bag.admin.ch > Themen > Mensch & Gesundheit > Strahlung, Radioaktivität &Schall > Elektromagnetische Felder (EMF), UV, Laser und Licht > Elektromagnetische
Felder > EMF Faktenblätter > Haushalt > Induktionskochherd
II KAPITEL 4
HOCHFREQUENTE FELDER[11] Bundesnetzagentur: Funkanlagenstandortewww.bundesnetzagentur.de > Telekommunikation > Verbraucher > Elektromagnetische Felder[12] Bundesnetzagentur: Jahresberichte
www.bundesnetzagentur.de[13] Informationen zu SAR-Werten von Handys: Bundesamt für Strahlenschutzwww.bfs.de > Elektromagnetische Felder > Strahlenschutz beim Mobilfunk > Schutz> Vorsorge[14] Bayerisches Landesamt für Umwelt: EMF-Monitoring
www.lfu.bayern.de/strahlung/emf_monitoring[15] DVB-T – Das Überallfernsehenwww.ueberallfernsehen.de[16] Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW: „Messung der Immissionen elektromagnetischer Felder im Umfeld einer TETRA BOS-Sendeanlage“ LANUV Fachbericht 11 (2009)www.lanuv.nrw.de > Veröffentlichungen > Publikationen > Suche nach Publikationen> im Suchfeld „TETRA“ eingeben[17] Bundesministerium des Innern: BOS-Funkrichtlinie „Bestimmungen für Frequenzzuteilungen zur Nutzung für das Betreiben von Funkanlagen der Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) – BOS-Funkrichtlinie – “ (07.09.2009)www.bdbos.bund.de/SharedDocs/Downloads/DE/Gesetzestexte/BOS-Funkrichtlinie.html[18] Bundesamt für Strahlenschutz: Untersuchungen zu Fragen der gesundheitlichen
Wirkungen von TETRA
www.bfs.de/DE/themen/emf/hff/anwendung/bos/untersuchungen-tetra.html[19] Breitbandinitiative Bayern: Strahlenbelastung bei Funk-Breitband„Hochfrequenz-Immissionen durch funkbasierte Breitbanddienste” Teil 1 (09/2007)„Hochfrequenz-Immissionen durch funkbasierte Breitbanddienste” Teil 2 (09/2008)www.sisby.de > Standortinfos > Infrastruktur > Breitband > LTE > Studie Strahlenbelastung[20] Bundesnetzagentur: Amateurfunk
www.bundesnetzagentur.de > Telekommunikation > Unternehmen/Institutionen >Frequenzen > Spezielle Anwendungen > Amateurfunk, Statistiken zum Thema Amateurfunk[21] Bundesnetzagentur: Amateurfunk
http://emf3.bundesnetzagentur.de/tech_afu.html[22] Bundesamt für Strahlenschutz: Warensicherungsanlagen

134 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

www.bfs.de > Elektromagnetische Felder > Statische und niederfrequente Felder >Anwendung/Vorkommen > Warensicherungsanlagen[23] Deutsches Mobilfunk-Forschungsprogramm (DMF): „Bestimmung der Exposition bei
Verwendung kabelloser Übermittlungsverfahren in Haushalt und Büro” (07/2005)
www.emf-forschungsprogramm.de/forschung/dosimetrie/dosimetrie_abges/dosi_030.html[24] Bundesamt für Strahlenschutz: Schnurlose Festnetztelefonewww.bfs.de > Elektromagnetische Felder > Hochfrequente Felder > Anwendungenhochfrequenter Felder > Schnurlose Festnetztelefone[25] Portal golem.de: „Classic, Smart und Smart Ready – Warum Bluetooth nicht gleich
Bluetooth ist“ (1/2014)www.golem.de/ticker > im Suchfeld eingeben: classic smart ready[26] LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg: „Großräumige Ermittlung von Funkwellen in Baden-Württemberg – Ergebnisse des Funkwellenmessprojektes 2009“www.lubw.de > Themen > Elektromagnetische Felder > Messungen > FunkwellenMessprojekt 2009
II KAPITEL 5
BIOLOGISCHE WIRKUNGEN[27] UNEP/WHO/IRPA, Environmental Health Criteria 69: Magnetic Fields,
Geneva 1987
www.who.int/emf > Reseach > Health risk assessment > Seite 3[28] ICNIRP, Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic, andelectromagnetic fields (up to 300 GHz), Health Physics 74(4) 494-522, 1998.
www.icnirp.org > Publications > Filter bei Publications nach Guidelines >suche unten bei 1989
[29] Weltgesundheitsorganisation (WHO): Gesundheitliche Aspekte niederfrequenter
Felder (2007) „Extremely Low Frequency Fields Environmental Health Criteria
Monograph No. 238”,
www.who.int/emf > EMF publications & information resources > WHO Environmental Health Criteria monographs[30] Bundesamt für Strahlenschutz (BfS):
Deutsches Mobilfunk Forschungsprogramm (DMF)
www.emf-forschungsprogramm.de (Stand November 2008)[31] Weltgesundheitsorganisation (WHO): Belastungen durch niederfrequente Felder„Exposure to extremely low frequency fields -Fact Sheet No. 322” (2007)
www.who.int/emf > EMF publications & information resources > Fact sheets
and archives[32] Deutsches Mobilfunk Forschungsprogramm:„Ergebnisse des Deutschen Mobilfunk-Forschungsprogramms – Bewertung der
gesundheitlichen Risiken des Mobilfunks” (Stand 15.05.2008),
Buchhandel: Wirtschaftsverlag NW, ISBN 978-3-86509-826-9, ca. 4,50 Euro.
www.emf-forschungsprogramm.de > Abschluss > Abschlussbericht© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 135

[33] Strahlenschutzkommission: Biologische Auswirkungen des Mobilfunks, verabschiedet in der 250. Sitzung der SSK am 29./30. September 2011, Veröffentlicht im BAnz
AT 12.06.2012 B5;
www.ssk.de > Beratungsergebnisse > Elektromagnetische Felder > suchen bei 2011[34] Weltgesundheitsorganisation (WHO): Elektrosensibilität„Electromagnetic hypersensitivity - Fact Sheet N°296” (2005)
www.who.int/emf > EMF publications & information resources >Fact Sheets and archives[35] Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM):
Mobilfunk in Krankenhäusern „Nutzung von Mobilfunktechnik in medizinischen
Einrichtungen“ (06.05.2008)www.bfarm.de > Medizinprodukte > Risikoerfassung und -bewertung > Empfehlungen des BfArM[36] Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit (LGL):„Mobilfunk – Ein Gesundheitsrisiko? Studien –kontrovers diskutiert” (05/2005)
www.lgl.bayern.de > Publikationen > Gesundheit und Umwelt[37] Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg(LUBW): Mobilfunk und Gesundheit – Aktuelle Forschungsergebnisse im Überblick (Juni 2004)
www.lubw.de > Themen > Elektromagnetische Felder > Publikationen und Links[38] Strahlenschutzkommission: Vergleichende Bewertung der Evidenz von Krebsrisiken
durch elektromagnetische Felder und Strahlungen, BAnz, Februar 2012www.ssk.de > Beratungsergebnisse > suchen bei 2011
II KAPITEL 6
GRENZWERTE[39] Sechsundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über elektromagnetische Felder - 26. BImSchV), Bundesgesetzblatt, Jahrgang 1996, Teil I, Nr. 66, 20.12.1996, zuletzt geändert mit der Verordnung zur Änderung der Vorschriften über elektromagnetische Felder und das
telekommunikationsrechtliche Nachweisverfahren, Bundesgesetzblatt, Jahrgang 2013,
Teil I, Nr. 50, 21.08.2013;www.gesetze-im-internet.de/bimschv_26[40] siehe [33][41] Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung e.V. (DGUV): Unfallverhütungsvorschrift
Elektromagnetische Felder: Berufsgenossenschaftliche Vorschriften im Umgang mit
elektromagnetischen Feldern „BGV B11 Elektromagnetische Felder” (06/2001);
http://publikationen.dguv.de > Suche "DGUV Vorschrift 15"[42] 1999/519/EG, Empfehlung des Rates vom 12. Juli 1999 zur Begrenzung der Exposition der Bevölkerung gegenüber elektromagnetischen Feldern (0 Hz — 300 GHz);
Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften L 199/59, 30.07.1999;
http://eur-lex.europa.eu/homepage.html > Suche: Jahr "1999" Nummer "519"

136 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

[43] Bundesamt für Strahlenschutz: Internationaler Vergleich der rechtlichen Regelungen
im nicht-ionisierenden Bereich - Vorhaben 3614S80010; internationaler Vergleich der
rechtlichen Regelungen im nicht-ionisierenden Bereich - Band 1: Ländervergleich
der Regelungen für elektrische, magnetische und elektro-magnetische Felder (0 Hz 300 GHz);
https://doris.bfs.de/jspui/handle/urn:nbn:de:0221-2016021914007[44] Schweizerische Eidgenossenschaft Bundesamt für Umwelt BAFU: Die NISV-Verordnung (NISV) vom 23. Dezember 1999 (aktualisiert 1. Juli 2016); Verordnung überden Schutz vor nichtionisierender Strahlung;www.admin.ch/opc/de/classified-compilation/19996141© LUBW / LfU

Elektromagnetische Felder im Alltag 137

WEITERE INFORMATIONEN ZU EINZELNEN THEMENInformationsseiten der LUBW

www.lubw.de > Elektromagnetische Felder > Mobilfunk
Informationsseiten des Bayerischen Landesamtes für Umwelt LfU
www.lfu.bayern.de > Strahlung
Bundesamt für Strahlenschutz:www.bfs.de > Elektromagnetische Felder
Schweizerisches Bundesamt für Umwelt BAFU
www.bafu.admin.ch > Elektrosmog. Unter „Publikationen“ ist die Broschüre„Elektrosmog in der Umwelt“ (2005) als Datei im pdf-Format herunterladbar.
RWTH Aachen: EMF-Portal des Forschungszentrums für Elektro-Magnetische
Umweltverträglichkeitwww.emf-portal.de
Das Portal fasst wissenschaftliche Forschungsergebnisse zu den Wirkungen elektromagnetischer Felder systematisch zusammen und stellt sie in englischer und deutscher Sprache zur Verfügung.
UKW/TV-Arbeitskreis e. V., 64347 Griesheim: Liste bekannter Rundfunksenderwww.ukwtv.de/cms/sender-tabelle

138 Elektromagnetische Felder im Alltag© LUBW / LfU

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u., 122 u.; LfU, LUBW: S. 27 o., S. 86 u.; LUBW: Titelseite r.u., S. 8 l., r., 13 l.u., r.u., 15 z2, z3, z4r., z6l., 17 o., 19 (m.), (o.),
23 o., 25 o., 27 m.u., 31 o., 35 r., 44 , 46 l.o., 46 l.u., 46 r., 47 r.o., u., u.(m.), u.(o.), 48 u., 49 u., 51 z2, z3, z4r., z6l., 52 l.o.,l.u., 59 u., 62 u., 65 l.u., o., r.u., 66 o., 71 u., 74 l., 75 u., 77 u., 78 o., 80 l.u., 84 u., 85 o., 88 r.u., 90 u., 96 u., 98 u., 103 o.,
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