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Unterschiedliche Arten von Emissionen
Eine Ursache für die Geräuschbildung bei Windkraftanlagen ist die Windgeschwindigkeit. Je höher die Windgeschwindigkeit, desto grösser sind die Schallemissionen. Weitere Geräuschquellen, die von Windkraftanlagen ausgehen, sind mechanische Geräusche, die durch das Getriebe oder den Generator hervorgerufen werden. Die Schallemissionen steigen mit zunehmender Windgeschwindigkeit bis zur Nennleistung der Windenergieanlage und bleiben danach konstant. Mit Unterschieden entsprechend der jeweiligen Konstruktion erzeugen Windräder eine Schallemission von ca. 103 dB bei maximaler Leistung. Mit steigender Entfernung nimmt die Lautstärke ab. Windkrafträder müssen dementsprechend in einiger Entfernung zur nächsten Bebauung errichtet werden. Die Grenzwerte ergeben sich aus der TA Lärm.
Immissionsrichtwerte verschiedener Siedlungstypen nach TA Lärm
- In Industriegebieten: Tags: 70 dB (A)
- In Gewerbegebieten: Tags: 65 dB(A) / Nachts: 50 dB(A)
- In Kerngebieten, Dorfgebieten und Mischgebieten Tags: 60 dB(A) / Nachts: 45 dB(A)
- In allgemeinen Wohngebieten und Kleinssiedlungsgebieten Tags: 55 dB(A) / Nachts: 40 dB(A)
- In reinen Wohngebieten Tags: 50 dB(A) / Nachts: 35 dB(A)
- In Kurgebieten, für Krankenhäuser und Pflegeanstalten Tags: 45 dB(A) / Nachts: 35 dB (A)
Massnahmen zur Reduzierung von Schallemissionen
Werden bei Windenergieanlagen die Lärm-Immissionsrichtwerte überschritten, müssen die Anlagen schallreduziert durch Drosselung der Drehzahl betrieben werden. Dies bedeutet aber gleichzeitig eine Minderung der erzeugbaren elektrischen Leistung.
Bei der Drosselung von Windkraftanlagen sind zwei Verfahren zu unterscheiden:
Pitch-Regelung
Bei der Pitch-Regelung, auch Blattverstellung genannt, wird die vom Windrad aufgenommene Leistung durch Verdrehen der Windflügelblätter um deren Längsachse (Pitch- Achse) geregelt. Dabei wird der Anstellwinkel der Flügelblätter abhängig von der Flügeldrehzahl durch einen Zentrifugal- oder Fliehkraftregler verstellt.
Stall-Regelung
Bei der Stall-Regelung sind die Rotorblätter der Windenergieanlage mit einem fix eingestellten Winkel an die Nabe angeschraubt. Die Rotorblattprofile sind in aerodynamischer Hinsicht so ausgelegt, dass sich bei zu starkem Wind an der windabgewandten Seite der Blätter Turbulenzen bilden. Dieser Strömungsabriss lässt die den Rotor treibende Auftriebskraft zusammenbrechen. Der Vorteil der Stallregelung liegt darin, dass der bewegliche Teil am Rotor und das komplizierte Regelsystem vermieden werden können. Die Leistungsbegrenzung erfolgt also durch natürlichen Strömungsabriss am Blattprofil.
Weitere Arten von Emissionen
Schattenwurf
Abhängig von Wetterbedingungen, Windrichtung, Sonnenstand und Betrieb kann eine Windkraftanlage mit ihren rotierenden Flügeln einen bewegten Schlagschatten werfen. Dieser Schattenwurf wird als Umwelteinwirkung im Sinne des § 3 Abs. 3 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes angesehen. Die Schattenwurfdauer sollte einen Richtwert von maximal 30 Minuten täglich bei 30 Stunden im Jahr nicht überschreiten. In Grenzfällen ist im Genehmigungsverfahren durch Gutachten nachzuweisen, dass keine unzulässigen Schattenbelästigungen auftreten oder die Windkraftanlage durch eine Abschaltautomatik angehalten werden kann.
Disko-Effekt
Im Nahbereich von Windkraftanlagen kann es an sonnigen Tagen zu Lichtreflexen, dem sogenannten Diskoeffekt, kommen. Diese gehen von den Rotorblättern aus. Diese Lichtreflexe sind jedoch nur zufällig und kurzzeitig wahrnehmbar, sodass keine Beeinträchtigung über einen längeren Zeitraum auftritt. Ursache für den Effekt sind spiegelnde Oberflächen. Eine Beeinträchtigung geht jedoch nur noch von älteren Anlagen aus, da die Hersteller mittlerweile matte Farben auf die Rotorflächen auftragen, die eine entspiegelnde Wirkung haben.