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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.

EA.paper # EA.paper # 66

EA.paper # EA.paper # 66 bewerten, ob dieser Belang der Errichtung einer WEA, einem nach § 35 Absatz 1 Nummer 5 Baugesetzbuch (BauGB) im Außenbereich privilegierten Vorhaben, entgegensteht. Im Flächennutzungsplanverfahren zur Darstellung von Konzentrationszonen besteht für die Stationsbetreiber die Möglichkeit, im Beteiligungsverfahren auf eine eventuelle Beeinträchtigung von Erdbebenmessstationen hinzuweisen und auf das Erfordernis einer Einzelfallprüfung im Genehmigungsverfahren aufmerksam zu machen. Nur in den Fällen, in denen feststeht, dass eine Windenergienutzung stets und unausweichlich zu einer rechtlich unzulässigen Beeinträchtigung der seismologischen Station führt, ist die Fläche als „harte Tabuzone“ zu bewerten, wodurch sie für eine Darstellung als Konzentrationszone nicht infrage kommt. Welchen Einfluss haben Windenergieanlagen auf Erdbebenmessstellen? Jede Bewegung auf und im Inneren der Erde erzeugt Schwingungen, die in den Boden übertragen werden. Autos, Maschinen, Züge und selbst vom Wind bewegte Bäume geben Schwingungen in den Untergrund ab, die mithilfe von Seismometern registriert werden können. Die Geräte sind teilweise so empfindlich, dass Erdbebenmessstationen in Nordrhein- Westfalen sogar die Meeresbrandung an der Atlantikküste registrieren können. Auch WEA emittieren insbesondere während ihres Betriebs Schwingungen, die sie über das Fundament in den Boden abgeben. Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Schwingungen auch von den Seismometern registriert werden. Die von einer WEA ausgehenden Wellen liegen dabei in einem für den Menschen nicht spürbaren Amplituden-Bereich – es handelt sich um Schwingwege im Mikrometerbereich (1/1000stel Millimeter). Die Bewegungen des Untergrunds werden von den Seismometern der Erdbebenmessstellen registriert. In der Seismologie werden störende Bodenbewegungen als „Rauschen“ und das Ausmaß des Rauschens als „Noise-Level“ bezeichnet. Ein erhöhter Noise-Level kann dazu führen, dass das eigentlich gewünschte Nutzsignal (hier die Erdbebenwellen) überdeckt wird. Bekannte monochromatische Störquellen können durch Filter aus dem Rauschen entfernt werden, allerdings liegen die Schwingungsemissionen von WEA teilweise im selben Frequenzbereich wie das gewünschte Nutzsignal. Der für die Registrierung lokaler Erdbeben relevante Bereich liegt u. a. zwischen 0,5 bis 10 Hertz. Innerhalb dieses Frequenzbandes liegen die von den WEA erzeugten Bodenschwingungen. Es wird vermutet, dass die Höhe der Schwingungsamplitude von vielen Faktoren abhängig ist wie z. B. der Anlagenhöhe, der Gründung der WEA, den Bodenverhältnissen, der Windgeschwindigkeit oder der Bauart des Turms. Auch die windabhängige Drehzahl der Rotorblätter und deren Multiplen können Einfluss auf Bodenschwingwerte haben. Auf Basis dieser Erkenntnisse lässt sich derzeit keine abschließende Aussage zum Einfluss von Windenergieanlagen auf seismologische Stationen treffen. Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass die von WEA ausgehenden Schwingungen die Funktion von Erdbebenmessstellen negativ beeinflussen. Im schlimmsten Fall könnten diese einen Teil der natürlichen Erdbeben nicht mehr korrekt erfassen und zumindest zeitweise unbrauchbar werden. Der Schwingungseintrag nimmt mit zunehmender Distanz ab, daher sollten die WEA nicht in direkter Nähe zu Erdbebenmessstellen errichtet werden. Bei der Festlegung der Abstände sind die verschiedenen Anforderungen, Vorbelastungen und Stationseigenschaften zu berücksichtigen. Alternativ könnten auch technische Maßnahmen an den WEA oder den Erdbebenmessstellen helfen, die Beeinträchtigungen zu verringern. Warum ist die Erdbebenüberwachung in Deutschland und Nordrhein-Westfalen notwendig? Verglichen mit anderen Erdbebengebieten wie beispielsweise Kalifornien oder Japan ist die Erdbebengefährdung in Deutschland als eher gering bis moderat einzustufen. Katastrophale Erdbeben wurden bis heute weder registriert, noch sind sie zu erwarten. Starke Beben mit Personen- und Sachschäden, fanden jedoch statt und kann es auch zukünftig geben. In Deutschland treten seismische Ereignisse besonders in der Region des Oberrheingrabens, der Schwä- bischen Alb, der Niederrheinischen Bucht, am Mittelrhein, am nördlichen Alpenrand und im Vogtland auf. 4 EA.paper # 6 | Juli 2016 | Windenergieanlagen und seismologische Stationen

Natürliche Seismizität Erdbeben entstehen in der Regel durch tektonische Verschiebungen an Bruchflächen (Störungen) in der Erdkruste. Die dabei freigesetzte Energie wird teilweise in seismische Wellen umgesetzt, die an der Oberfläche als Erschütterung wahrgenommen werden. Erschütterungen können aber auch durch vulkanische Aktivitäten, Einstürze unterirdischer Hohlräume oder große Erdrutsche ausgelöst werden. In Nordrhein-Westfalen liegt eine der aktivsten Erdbebenregionen des nordwestlichen Europas, die Niederrheinische Bucht. Das ca. 3.600 km 2 große Areal zwischen Aachen, Bonn, Wesel und dem niederländischen Roermond ist ein Senkungsgebiet und Bestandteil des sogenannten Westeuropäischen Graben- (Rift-)systems. Etwa alle vier Monate bebt die Erde in dem Gebiet mit einer Stärke (Magnitude) 2 nach Richter. In der Region ereignete sich 1992 das für Deutschland stärkste Erdbeben seit 1900 mit einer Magnitude von 5,9 auf der Richter- Skala, wobei das Epizentrum im niederländischen Roermond lag. Induzierte Seismizität Der Mensch kann durch eine Vielzahl von Eingriffen in den Untergrund seismische Ereignisse auslösen. In Nordrhein-Westfalen werden kleine Beben häufig vom Bergbau (Tief- oder Tagebau) ausgelöst. Im Jahr 2010 gab es allein im Ruhrgebiet – einer maßgeblich vom Bergbau gekennzeichneten Region – mehr als 1.000 bergbauinduzierte Ereignisse mit einer Magnitude zwischen 0,7 und 3,3 nach Richter. Nachdem mittlerweile viele Bergwerke geschlossen wurden, hat die Erdbebenhäufigkeit abgenommen und wird mit der Einstellung des Steinkohle-Tiefbaus sich weiter verringern und eventuell zum Erliegen kommen. Andere Quellen seismischer Ereignisse können tiefengeothermische Anlagen, Tunnelbauaktivitäten, Sprengungen in großen Steinbrüchen und das Füllen und Entleeren von Talsperren sein. Die durch induzierte Ereignisse ausgelösten Erschütterungen erreichen jedoch in der Regel nicht die Magnituden natürlicher Erdbeben. Europäische Makroseismische Skala (EMS 98) I II III IV V VI VII VIII Messbar, aber nicht spürbar Wird von wenigen gespürt Wird von einigen gespürt – leichte Vibrationen Allgemein spürbar, Geschirr und Fenster klirren Schlafende erwachen; Gegenstände schwanken Möbel verschieben sich; leichte Gebäudeschäden Risse in Wänden und Schornsteinen Große Spalten im Mauerwerk; Giebelteile stürzen ein Richter-Skala 1 –

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