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Windenergieanlagen und Erdbebenmessstationen

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In dem Fachbeitrag „Windenergieanlagen und seismologische Stationen – Übersicht, Hintergrund und Ausblick“ klärt die Energieagentur.NRW über den derzeitigen Umgang mit Erdbebenmessstationen in Nordrhein-Westfalen auf. Nachdem die Landesregierung im Windenergieerlass vom 4. November 2015 die Beteiligung des Geologischen Dienstes im Planungs- und Genehmigungsverfahren empfohlen hatte, entfaltete das Thema eine große Relevanz für die Windenergieplanung. Der Fachbeitrag arbeitet die Bedeutung und Funktionsweise von Erdbebenmessstellen auf und gibt einen Ausblick zum Umgang mit dem Konflikt.

Regionale Stationsnetze

Regionale Stationsnetze Auf Länderebene betreiben die Landeserdbebendienste, in deren Verantwortungsbereich die Erfassung lokaler Erdbebenaktivitäten fällt, regionale Stationsnetze. Auch Universitäten unterhalten Messstellen mit unterschiedlichen Zielsetzungen. In NRW zählen hierzu z. B. die Erdbebenmessstellen des Geologischen Dienstes NRW oder das Seismische Forschungsnetz Niederrheinische Bucht (SeFoNiB) der Universität zu Köln. Immissionsmessstationen zur Beweissicherung nach DIN 4150 Die DIN 4150 „Erschütterungen im Bauwesen – Teil 3: Einwirkungen auf bauliche Anlagen“ legt verbindlich fest, wie Erschütterungseinwirkungen auf Bauwerke zu messen und zu beurteilen sind. Um die Einhaltung der Norm zu gewährleisten, werden Messnetze betrieben, die auch große Herdgebiete abdecken und die unterschiedlichen Einwirkungen registrieren. Das Netz ist durch eine nach dem Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) zugelassenen Stelle und ggf. nach Bergrecht zu kontrollieren. In NRW sind fünf akkreditierte Messstellen nach § 29a BIm- SchG zur Ermittlung von Erschütterungsimmissionen zugelassen (Stand 24.05.2016). Wie geht es weiter? Um Beeinträchtigung von Erdbebenmessstellen durch WEA zu verhindern, bietet sich zunächst als einfachste Lösung an, die Bodenunruhe an den Standorten durch genügend große Abstände gering zu halten. Da seismische Wellen mit steigender Entfernung schwächer werden, reduziert sich auch der Einfluss auf den Noise-Level. Eine Mindestentfernung, ab der die Schwingungen keine relevanten Auswirkungen auf die Erdbebenmessstellen haben, lässt sich mit dem derzeitigen Kenntnisstand nicht allgemeingültig definieren. Deshalb gilt es gegenwärtig zu klären, welche stationsspezifischen Abstände erforderlich sind, um eine Funktionstüchtigkeit der Erdbebenmessstellen zu garantieren. Hierfür sind Untersuchungen zur allgemeinen Abstrahlcharakteristik von WEA sowie zur Ausbreitung der emittierten Schwingungen nötig, die projekt- und standortbezogen angepasst werden können. Ebenso wichtig ist es, die Erdbebenmessstellen und ihre Aufgaben im Detail zu beschreiben und den bereits bestehenden Noise Level (Vorbelastung) zu erfassen, um die Beeinträchtigung eventueller zusätzlicher Störeffekte durch WEA bewerten zu können. Wann eine unzulässige Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit gegeben ist, ist derzeit noch nicht allgemein definiert, weil es keine vorgegebenen Grenzwerte gibt. Daher kann derzeit nur eine gutachterliche Einzelfallbewertung auf Basis des aktuellen Wissensstands erfolgen. Mittel- bis langfristig ist die Politik gefragt, die Größe der tolerierbaren Amplitude festzulegen, um eine objektive Bewertung durch die Genehmigungsbehörde bzw. den Gutachter zu ermöglichen. Sollten sehr große Mindestabstände festgelegt werden, kann dies aufgrund der Vielzahl der Erdbebenmessstellen in NRW dazu führen, dass ein großer Anteil des Flächenpotenzials für WEA verloren geht. Deshalb sollten möglichst technische Lösungen zur Dämpfung der Schwingungsemissionen, die bereits Bestandteil erster Forschungsprojekte sind, forciert werden. Mittelfristig könnten spezielle Computerprogramme, die die Datenverarbeitungsmethoden verbessern, Entlastung schaffen. Schlussendlich könnten durch eine gezielte Optimierung der Messnetze, die sowohl die Belange des Windenergieausbaus als auch der Erdbebenregistrierung beachtet, weitere Konflikten vorgebeugt werden. Durch einen grundsätzlichen und ganzheitlichen Umbau der Stationsnetze im Hinblick auf den zukünftigen Zubau an WEA könnten die andernfalls notwendigen, zeit- und kostenaufwendigen Einzelfallbetrachtungen vermieden werden. 12 EA.paper # 6 | Juli 2016 | Windenergieanlagen und seismologische Stationen

EA.paper # EA.paper # 66 Seismologische Fachbegriffe Frequenz Die Frequenz f gibt die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde an. Die Frequenz hat den Formelbuchstaben f und die Einheit Hertz Hz. Eine Frequenz von 1000 Hz bedeutet 1000 Schwingungen pro Sekunde. Die Frequenz ist der Kehrwert der Periodendauer f = 1/T. Bei der Darstellung von allen systematischen Ausschlägen eines Signals spricht man auch vom „Frequenzspektrum“. Magnitude (nach Richter) Logarithmisches Maß für die seismische Energie eines Erdbebens. Zur Bestimmung der Magnitude müssen die Bodenbewegungen als Seismogramme mit Seismometern gemessen werden. Eine Erhöhung der Magnitude um eine Einheit entspricht einer Vergrößerung der Bodenbewegung um den Faktor 10 und einer Erhöhung der Energie auf etwa das 30-fache. Intensität Makroseismische Skala zur Bestimmung der Erdbebenstärke aus der Beobachtung der Wirkungen an der Erdoberfläche (Fühlbarkeit/ Schäden) Seismische Wellenarten Seismische Wellen sind Wellen von Energie, die z. B. durch einen plötzlichen Bruch von Gesteinen in der Erde oder durch Explosionen freigesetzt werden und die sich dann in der Erde ausbreiten. Die durch sie hervorgerufenen Bodenbewegungen können mit Seismometern gemessen werden. Es gibt mehrere Arten seismischer Wellen, welche sich durch ihre Ausbreitungseigenschaften unterscheiden. Die beiden Haupttypen sind Raumwellen (laufen durch das Erdinnere) und Oberflächenwellen (laufen an der Erdoberfläche). Seismometer Erdbebenmessgerät, das die Bodenbewegungen erfasst. Das physikalische Prinzip eines Seismometers ist das eines Pendels. Es können der Schwingweg, die Schwinggeschwindigkeit oder die Schwingbeschleunigung gemessen werden. Seismogramm Darstellung des mit einem Seismometer erfassten, zeitabhängigen Verlaufs der Bodenbewegung an einem Stationspunkt. Störung Bewegungsbahn von Teilschollen, die an einer Bruch - fläche aneinander vorbeigleiten. Weitere Informationen und Links Geologischer Dienst NRW www.gd.nrw.de Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe www.bgr.bund.de Universität zu Köln, Station Bensberg www.seismo.uni-koeln.de Ruhr-Universität Bochum, Seismologisches Observatorium www.gmg.ruhr-uni-bochum.de Seismologisches Zentralobservatorium Gräfenberg www.szgrf.bgr.de Landesamt für Umwelt, Natur und Verbrauchschutz NRW www.energieatlasnrw.de EA.paper # 6 | Juli 2016 | Windenergieanlagen und seismologische Stationen 13

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