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WERAN: Wechselwirkung Windenergieanlagen und Radar/Navigation

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insbesondere die

insbesondere die dielektrischen Eigenschaften der WEA. Sie basiert jedoch auf unvalidierten Annahmen und starken Vereinfachungen der elektromagnetischen Wellenausbreitung zur Beschreibung des einfallenden Feldes (Welle über leitendem Grund auf Basis der Spiegelmethode) sowie auf dem Empfängermodell nach [7]. Dieselben Autoren bezweifeln die Richtigkeit ihrer vorherigen Annahmen in einem späteren Konferenzbeitrag [9] und führen eine modellhaft komplexere Wellenausbreitung über dem Boden mit Hilfe der Parabolischen Gleichung ein. Es bleibt das grundsätzliche Problem, dass kein Ausbreitungsmodell bislang durch Messungen hinreichend bestätigt werden konnte. Flughafenüberwachungsradar (ASR) An mehreren Flugplätzen der Bundeswehr kommt es zu einem Identifikationsverlust von Primär- Radarzielen, wenn diese über einem Windpark fliegen. Dies ist darin begründet, dass vertikal polarisierte Signalanteile des Radars durch die Drehung der Rotorblätter in einem Dopplerfrequenzspektrum gestreut werden, welches das durch die Bewegung des Luftfahrzeuges entstehende Spektrum überlagert und daher unerwünscht das Bewegtzielfilter (MTI, MTD) passiert. Im abgeschlossenen Fördervorhaben des BMU zur Verbesserung der Verträglichkeit mit dem militärischen Flugsicherungsradar ASR-S (siehe [10], [11]) wurde eine Erkennung und Filterung von WEA auf Basis einer modifizierten Signalverarbeitung unter Berücksichtigung signaturtechnischer Merkmale von WEA erarbeitet („ModKit“). Eine zeitnahe industrielle Realisierung sowie der Einsatz dieser Technik in Geräten der Bundeswehr sind jedoch gegenwärtig nicht in Aussicht gestellt. Weiterhin gelten die Ausführungen aus Abschnitt 1.2.3 bzgl. der Feldstärkeverteilung der einfallenden Welle über dem Boden am Ort eines Streuobjekts sowie der zeitvarianten Eigenschaft einer gepulsten Aussendung. Die Durchführung von Schritt (7) lässt zwar den Einfluss von WEA auf die Detektionswahrscheinlichkeit erkennen, eine genaue Quantifizierung mit Rückbezug auf die veränderten Feldgrößen ist derzeit aber nicht möglich. Es wurden in den genannten Fördervorhaben Berechnungen unter Annahme der Existenz eines Radarrückstreuquerschnitts (RQS, RCS) für Objekte am Boden durchgeführt, was gemäß grundsätzlicher Definition des RCS jedoch nicht zulässig ist [12]. Seit geraumer Zeit ist in der wissenschaftlichen Diskussion, ob der RCS für die Beschreibung der WEA-Problematik überhaupt geeignet ist [13] [14]. Luftverteidigungsradar (LVR) Die Bundeswehr als Betreiber der LV-Radare geht davon aus, dass durch Aufstellung einzelner oder mehrerer WEAs in ihrer Nähe verringerte Entdeckungswahrscheinlichkeiten (Pd) sowie Winkelfehler die Zielerkennung und -verfolgung beeinträchtigen. Bei diesem 3D-Radar ist vorrangig die unterste Elevation eines Vertikaldiagramms betroffen. Hierbei sind die Ausbreitung von Wellen über dem Erdboden und Hindernissen sowie die Signaleigenschaften durch FM-Pulskompressionsmodulation zu betrachten unter Berücksichtigung der in Abschnitt 1.2.3 genannten Einschränkungen. Im Auftrag der deutschen Luftwaffe wurden messtechnische Auswertungen auf statistischer Grundlage von speziell durchgeführten Flügen sowie von allgemeinem Verkehr bzgl. der Zielerfassung der LV-Radare erstellt. Beeinträchtigungen der Pd konnten in Richtung einzelner WEAs sowie in Richtung von Windparks festgestellt werden. Eine messtechnische Trennung des linearen Übertragungskanals mit darstellbarer Feldgröße und der nicht-linearen Signalverarbeitung des Radarsystems wurde nicht durchgeführt. Bisherige signaturtechnische Modellierungen elektromagnetischer Wellen deuten in Studien darauf hin, 13

dass die Beeinträchtigungen durch WEA hervorgerufen werden [15] [16]. Berechnungen der Wellenausbreitung aus anderen Quellen zeigen jedoch, dass der Effekt der Abschattung hinter einzelnen oder mehreren WEA vernachlässigt werden kann [17]. Eine Validation dieser ausschließlich elektromagnetischen Berechnungen durch Messungen erfolgte bisher jedoch nicht. Entsprechend der internen Handlungsempfehlung „Allgemeiner Umdruck Nr. 51: Schutzbereiche von Funkstellen“ der Bundeswehr werden Genehmigungsverfahren zu Windkraftanlagen bearbeitet. Darin definiert sind Schutzbereiche und Interessensbereiche um LV-Radare. Diese Bereiche stellen zunächst eine generelle Maximalforderung dar, um militärische Belange bei der Raumordnung und der Bauleitplanung berücksichtigen zu können. Alle Anträge auf Genehmigung von Windenergieanlagen in Schutzbereichen und Interessensgebieten werden einer Einzelfallprüfung unterworfen, da örtliche Gegebenheiten wie Geländeart, Geländebewuchs und Bebauung als wesentliche Entscheidungsfaktoren die einzuhaltenden Abstände im Sinne einer Vereinbarkeit von Windenergienutzung und Radarbetrieb bestimmen. Die messtechnischen Auswertungen von Flügen im Auftrag der deutschen Luftwaffe haben außerhalb des Projekts WERAN stattgefunden. Wetterradar (C-Band-Niederschlagsradar, UHF-Windprofiler) Im Unterschied zu den bisher genannten Systemen liegt das Hauptaugenmerk eines Wetterradars bei der quantitativen Erfassung von Niederschlag und Dopplerwindgeschwindigkeiten. Aus den bisherigen Beobachtungen im Radarverbund des DWD (3D-Geräte im C-Band) geht reproduzierbar hervor, dass die Ansammlung mehrerer WEA zu einer deutlichen Fehleinschätzung der Niederschläge als auch der Dopplerwinde in unmittelbarer Nähe der WEA führen. Des Weiteren können WEA in einem horizontalen Abstand von einigen Kilometern infolge der seitlichen Nebenkeulen der phasengesteuerten Gruppenantenne signifikante Störechos in UHF- Windprofilern verursachen, die nachfolgend zu einer fehlerhaften Bestimmung des Windvektors führen. Entsprechende Messbeispiele liegen vom Standort Lindenberg vor. Signaltechnisch weisen die WEA-Störungen dabei aufgrund der Rotorbewegung eine komplexe, aber in der Regel eindeutig zu identifizierende spektrale Signatur auf. Charakteristisch ist eine sehr hohe spektrale Breite und eine bei hinreichender spektraler Auflösung der Diskreten Fourier-Transformation deutlich sichtbare, für einen harmonischen Prozess charakteristische Feinstruktur mit quasidiskreten Frequenzlinien. Der DWD setzt internationale Richtlinien der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) um, nach denen innerhalb von 5 km keine Installation zugelassen wird und bis 15 km nur Anlagen mit Höhenbeschränkung erlaubt werden. Inwieweit WEA innerhalb dieser Schutzzonen tatsächlich eine Beeinträchtigung darstellen, hängt jedoch von der Beeinflussung der Wellenausbreitung auf Basis der Interaktion zwischen Topographie, Bewuchs und WEA ab, sowie weiterhin von der Ausbreitung einer Welle bei 5.65 GHz (C-Band) bzw. 482 MHz (UHF) in der Atmosphäre. Die unterste Elevation ist bei diesem 3D-Radar besonders durch Erhebungen am Erdboden beeinflusst. Ein direkt quantifizierbarer Rückbezug zwischen der simulierten veränderten Feldgröße (4), gegeben z.B. durch Berechnungen in [18], und der Beobachtung im Radarbild ist bisher nicht belegt. Dieser wird aber in einem Genehmigungsverfahren auf den Prüfstand gestellt und ist Basis eines Gutachtens. Hingegen ist in [19] ist ein Modell erarbeitet worden, das den Dopplereffekt von WEA sowie die Signalverarbeitung eines Wetterradars qualitativ beschreibt. Mit den aufgezeichneten Daten eines realen Radars konnte dies Modell am Beispiel von einer und zwei WEA erfolgreich validiert werden. Dies ist ein Ansatz, der durch die tatsächlich vorherrschende 14

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    Kalibrierverfahren für das Messsys

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    Abbildung 65: Prinzipdarstellung de

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    Aus den zwei Höhenscans resultiert

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    Android-App (XMU Viewer) Abbildung

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    2.1.4 AP4: Messtechnik des Übertra

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    Abbildung 73: Übersicht der extern

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    Abbildung 75: XMU-Ausgabe über den

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    Abbildung 79: Gemessene Ausgangslei

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    Abbildung 82: Alle Motoren, Gassoll

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    Tabelle 11: Übersicht der einzelne

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    Bild 2.1: Alle Motoren, Gassollwert

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    Abbildung 91: Motor3, Plastik-Prope

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    In einem zweiten Versuchsaufbau wur

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    Abbildung 97: Untersuchung verschie

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    Abbildung 99: Veränderung des übe

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    Abbildung 103: Messaufbau zur Unter

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    Radarempfänger Abbildung 107: Modu

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    Empfängerprototyps wurde anschlie

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    der FPGA-basierten Plattform (recht

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    Abbildung 114: Leiterplatte der dig

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    Methodik & Vorgehensweise der Stand

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    Abbildung 119: Feldvermessung Elmen

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    Vorbereitung und Durchführung von

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    Werte- verifiziert werden, weshalb

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    Abbildung 122: Foto des stationäre

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    Validierung der Messergebnisse mit

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    Höhenscan Wannendipol bei 0 Grad 0

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    2.1.6 AP6: Simulation des Übertrag

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    Abbildung 135: Arbeitsspeicherbedar

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    In Abbildung 139 ist das simulierte

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    Auch eine Simulation mit 52 WEA ist

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    Untersuchungen zum NDB Um die Auswi

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    Abbildung 154: Simulationsmodell ei

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    Abbildung 158: RCS einer frontal be

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    Berechnung von mit Streuobjekten in

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    Abbildung 165: Abweichungen des Azi

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    Tabelle 18: Weitere Gruppierungen v

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    Abbildung 173: Mittelwerte der glei

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    Numerische Bestimmung der DVOR Ziel

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    2.1.7 AP7: Durchführung von Messka

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    Abbildung 186: Messung eines synthe

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    Messergebnisse DVOR Warburg Die num

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    Abbildung 194: Messung und numerisc

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    Abbildung 196: Messung des CVOR Nie

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    Messergebnisse ASR-S Hannover und W

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    Abbildung 202: Messung des ASR in H

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    Messergebnisse Radar Messungen der

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    Messergebnisse Windprofiler Der UHF

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    Messergebnisse NDB Um die generelle

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    Allgemeine Vorbemerkungen zu den Me

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    28.04.2017 11:29:29 0.0 2 TWT&CFA 2

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    III/2 03.05.2017 12:17 478.5 Vissel

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    ASR Der Schwerpunkt der Messungen v

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    Abbildung 218: Strahldurchgänge de

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    Abbildung 221: Spektrogramm einer F

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    langen Pulse des Radars als grüne

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    esseren Trennbarkeit von benachbart

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    Abbildung 229: Zwei Pulse eines Str

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    Abbildung 231: Starke Anstrahlung d

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    Abbildung 233: Geometrische Konstel

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    Abbildung 235: Gemessene Reflexion

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    durchzuführen. Für die Messungen

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    Niederschlagsradar Das 3D-Niedersch

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    Eine höher aufgelöste Verteilung

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    Abbildung 247: WEA am Messpunkt #3

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    In 360 m Entfernung zur WEA steigt

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    Winkelfehlers, nicht jedoch die max

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    Abbildung 254: Variation des Empfä

  • Seite 212 und 213:

    Die Annahmen der Albersheim-Gleichu

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    Abbildung 257: PPI Plotdarstellung

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    Die durchgeführte Flugvermessung z

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    2.1.9 AP9: Flugvermessung (FCS, ste

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    Abbildung 264: Flugplan - Mäander

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    • Bericht zur Flugvermessung HADR

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    Abbildung 267: Panoramabild von DVO

  • Seite 226 und 227:

    Bereits ab einer Entfernung von 25

  • Seite 228 und 229:

    2.1.11 AP11: Benchmark-Katalog (PTB

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    um die Verteilung von elektromagnet

  • Seite 232 und 233:

    konventionellen Flugvermessung. Dam

  • Seite 234 und 235:

    Defence, London, UK, 2005. [16] Dep

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Rotmilan und Windenergie im Kreis Paderborn
Klimakrise - Handlungsprogramm der Umweltverbände für effektiven Klimaschutz
Branchenumfrage - Hemmnisse beim Ausbau der Windenergie in Deutschland
Studie: Netzoptimierung und Erneuerbare
Experimentierklausel für verbesserte Rahmenbedingungen bei der Sektorenkopplung
Die Energiewende im Stromsektor: Stand der Dinge 2018
WWF Studie: Regionale Auswirkungen des Windenergieausbaus auf die Vogelwelt.
WWF Studie: Regionalisierung der erneuerbaren Stromerzeugung
Perspektiven für den Weiterbetrieb von WEA nach 2020
Studien Zusammenfassung: Direkte Vermarktung von Windstrom und anderen EE Strom im B2B-BereichMarktentwicklungsmodell_(MEM)
Studie: Direkte Vermarktung von Windstrom und anderen EE Strom im B2B-Bereich
Erneuerbare Gase ‐ ein Systemupdate der Energiewende
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Stromgestehungskosten Erneuerbare Energien
Windenergie Report Deutschland 2016
FA Wind - Hintergrundpapier Guetesiegel
Kalte Dunkelflaute - Robustheit des Stromsystems bei Extremwetter
Kurzanalyse der ersten Windenergie Ausschreibungsrunde
Energiewende 2030 - The Big Picture
Strom 2030 - Langfristige Trends - Aufgaben für die kommenden Jahre
Agora Energiewende - Cost-of-Renewabel Energies
Weiterbetrieb von WEA nach 2020
UBA Studie: Mögliche gesundheitliche Effekte von WEA
Windenergie und seismologische Belange - Hintergrundpapier
Impulspapier-Strom 2030
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Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit im Energiesystem
Systemdienstleistung 2030 - Factsheet
Black Swans (Risiken) in der Energiewende
Studie zur Konventionellen Mindesterzeugung
Akzeptanz von Technik und Technologie – (finanzielle) Beteiligung an „Erneuerbare Energie-Projekten“
Windenergieanlagen und Erdbebenmessstationen
Status des Windenergieausbaus an Land in Deutschland
Studie Beschleunigungs- und Kostensenkungspotenziale bei HGÜ-Offshore-Netzanbindungsprojekten_Kurzfassung
Mehr Abstand - mehr Akzeptanz? Ein umweltpsychologischer Studienvergleich
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Bericht - Tieffrequente Geräusche und Infraschall von Windkraftanlagen und anderen Quellen
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Windstrom als Alternative zu Hinkley Point C - Ein Kostenvergleich
Rotmilan und Windenergie - Ein Scheinproblem
Kostensituation der Windenergie an Land in Deutschland update
Vermeidungsmaßnahmen bei der Planung und Genehmigung von Windenergieanlagen
2. BWE Umfrage Windenergie und Flugsicherung
Akteursstrukturen von Windenergieprojekten in Deutschland
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Kostensituation der Windenergie an Land - Internationaler Vergleich
Leitfaden Bürgerwindpark
BWE Windbranchentag Hessen
Wind Industry in Germany 2020
BWE Branchenreport - Windindustrie in Deutschland 2020
Rotmilan und Windenergie im Kreis Paderborn
Luftpost 2/2019
ENERGIEWENDE UND TOURISMUS
Klimakrise - Handlungsprogramm der Umweltverbände für effektiven Klimaschutz
Entwicklung der Windenergie im Wald
Rundbrief Windenergie und Recht 1-2019
Global Wind Report 2018
Status des Windenergieausbaus an Land in Deutschland - Erstes Halbjahr 2019
Wind energy in europe - Annual Statistics 2018
Offshore wind energy in Europe - Annual Statistics 2018
Das BEE-Szenario 2030
Branchenumfrage - Hemmnisse beim Ausbau der Windenergie in Deutschland
BWE-Aktionsplan für mehr Genehmigungen von Windenergieanlagen an Land
BWE-Infopapier Windenergie und Insekten
Die Energie der Zukunft - Fortschrittsbericht
Jahrbuch Windenergie 2019 (Leseprobe)
Status des Windenergieausbaus an Land in Deutschland - Erstes Halbjahr 2019
BWE-Factsheet - Offshore Status 2018
BWE-Factsheet - Onshore Status 2018
Wind energy in europe - Annual Statistics 2018
Global Wind Report 2018
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Status des Windenergieausbaus an Land 1. Halbjahr 2017
Akzeptanz von Technik und Technologie – (finanzielle) Beteiligung an „Erneuerbare Energie-Projekten“
Windenergie an Land Marktanalyse Deutschland 1,Halbjahr 2016
Status des Windenergieausbaus an Land in Deutschland
Analyse der Ausbausituation der Windenergie an Land - Fruehjahr 2016
Global Status Report 2016 - Key Findings
EEG Umlage 2016 - Fakten und Hintergruende
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Analyse der Ausbausituation der Windenergie an Land - Herbst 2015
Umfrage zur Akzeptanz der Windenergie an Land, Fruehjahr 2016
Windenergie Report Deutschland 2016
Energiewende Survey
Rundbrief Windenergie und Recht 1-2019
Stellungnahme des BWE zum Energiesammelgesetz
EE-Rundbrief 04-18
Die Anwendung der neuen LAI-Hinweise in der Rechtsprechung und in den Bundesländern
BWE Handreichung (aktualisiert): Praxistips für Ausschreibung für Windenergie an Land
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Artikelgesetz 767-16 EEG und KWK - Bewertung
Synopse EEG 2017
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Rundbrief Windenergie und Recht 2-2018
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EEG-Umlage 2017
BWE-Hintergrundpapier - Möglichkeiten des Recyclings von Rotorblättern
BWE Branchenreport - Windindustrie in Deutschland 2020
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Patent Review 03/2017
Patent Review 01/18
BWE Branchenreport - Windindustrie in Deutschland 2018
BWE Industry Report - Wind Industry in Germany 2018
BWE Branchenreport - Windindustrie in Deutschland 2017
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Jahrbuch Windenergie 1990/1991 - BWE Marktübersicht
Jahrbuch Windenergie 1991/1992 - BWE Marktübersicht
Jahrbuch Windenergie 1993 - BWE Marktübersicht
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BWE Jahrbuch 2019 (Leseprobe)
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LUX Spezial Windenergie
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Magazin Energieland MV 2/2017
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Schulmaterial: Windkraftanlagen - Vom Wind zum Strom
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Der Windmarkt in Brasilien
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Hamburg WindEnergy 2018 - Rückblick
Der kanadische Windenergiemarkt - Entwicklung und Potenziale
BMWi Strategiepapier Pro Afrika
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BWE Jahrbuch 2019 (Leseprobe)
BWE Jahrbuch 2018 - Leseprobe
Windkarte Weiterbetrieb: Standorte nach Anlagenalter
BWE-Ratgeber: Umgang mit Schäden an Fundamenten von WEA onshore
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