Berechnung der Schattenwurfdauer für die Errichtung
und den Betrieb von Windenergieanlagen
am Standort Grönheimer Feld
Bericht Nr.: I17-SCHATTEN-2015-03
Berechnung der Schattenwurfdauer für die Errichtung und den Betrieb von
Windenergieanlagen am Standort Grönheimer Feld
Bericht-Nr.
I17-SCHATTEN-2015-03
Auftraggeber:
OOWV
Georgstr. 4
D-26919 Brake
Auftragsnehmer:
I17-Wind GmbH & Co. KG
Am Westersielzug 11
25840 Friedrichstadt
Tel.: 04881 – 93 6 49 80
Fax.: 04881 – 93 6 49 81 9
E-Mail: [email protected]
Internet: www.i17-wind.de
Bearbeiter:
André Gefke (Dipl.-Ing. (FH))
Prüfer:
Christian Kebbel (Dipl.-Ing. (FH))
Datum:
20. März 2015
I17-SCHATTEN-2015-03
Schattenwurf-Immissionsgutachten Windpark Grönheimer Feld / Deutschland
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Haftungsausschluss
Das vorliegende Schattenwurfimmissionsgutachten für den geplanten Windpark Grönheimer Feld im
Landkreis Cloppenburg in Niedersachsen wurde von der OOWV im Februar 2015 bei der I17-Wind
GmbH & Co. KG in Auftrag gegeben. Das Schattenwurfgutachten wurde nach bestem Wissen und
Gewissen unparteiisch und nach dem gegenwärtigen Stand von Wissenschaft und Technik erstellt.
Für die Daten die nicht von der I17-Wind GmbH & Co. KG gemessen, erhoben und verarbeitet wurden, kann keine Garantie übernommen werden. Eine auszugsweise Vervielfältigung dieses Berichtes
ist nur mit ausdrücklicher Zustimmung der I17-Wind GmbH & Co. KG erlaubt.
Für die physikalische Einhaltung der prognostizierten Werte an den Immissionsorten können seitens
des Gutachters keine Garantien übernommen werden. Die Ergebnisse basieren auf vom Auftraggeber und Anlagenhersteller zur Verfügung gestellten Angaben zum Standort und der Windenergieanlagen.
Revisionsnummer
Revisionsdatum
Änderung
Bearbeiter
0
20.03.2015
Erstellung des Gutachtens
Gefke
Bearbeiter
Dipl.-Ing. (FH) André Gefke,
Sachverständiger
Friedrichstadt, 20.03.2015
Geprüft
Dipl.-Ing. (FH) Christian Kebbel,
Sachverständiger
Friedrichstadt, 20.03.2015
I17-SCHATTEN-2015-03
Schattenwurf-Immissionsgutachten Windpark Grönheimer Feld / Deutschland
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Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis ............................................................................................................................. 5
Tabellenverzeichnis ................................................................................................................................. 5
1
Aufgabenstellung............................................................................................................................. 6
2
Örtliche Beschreibung ..................................................................................................................... 6
3
Beurteilungsgrundlagen .................................................................................................................. 8
3.1
4
Berechnungs- und Beurteilungsverfahren .............................................................................. 8
Beschreibung der geplanten Windenergieanlagen ......................................................................... 9
4.1
Anlagenbeschreibung .............................................................................................................. 9
4.2
Positionen der geplanten Windenergieanlagen...................................................................... 9
4.3
Vorbelastung ........................................................................................................................... 9
5
Einwirkungsbereiche der Windenergieanlage und Immissionspunkte ......................................... 10
6
Rechenergebnisse und Beurteilungen .......................................................................................... 13
7
Zusammenfassung......................................................................................................................... 14
8
Abkürzungs- und Symbolverzeichnis ............................................................................................. 15
9
Literaturverzeichnis ....................................................................................................................... 16
Anhang 1 / Berechnungsergebnisse der Gesamtbelastung .................................................................. 17
Anhang 2 / Übersichtskarten der Gesamtbelastung mit Iso-Schattenlinie ........................................... 73
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Schattenwurf-Immissionsgutachten Windpark Grönheimer Feld / Deutschland
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Abbildungsverzeichnis
Abbildung 2.1: WEA Standorte................................................................................................................ 7
Abbildung 5.1: Lage der Schattenrezeptoren........................................................................................ 11
Tabellenverzeichnis
Tabelle 4.1: Positionen der geplanten WEA ............................................................................................ 9
Tabelle 5.1: Immissionsorte .................................................................................................................. 12
Tabelle 6.1: Analyseergebnisse Gesamtbelastung ................................................................................ 13
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Schattenwurf-Immissionsgutachten Windpark Grönheimer Feld / Deutschland
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1 Aufgabenstellung
Der Auftraggeber plant einen Windpark bestehend aus acht Windenergieanlagen (WEA) in der Gemeinde Molbergen. Die Planung sieht die Errichtung und den Betrieb von acht WEA des Herstellers
Vestas vom Typ V126-3.3MW mit einer Nabenhöhe von 137 Metern zzgl. 4 m Fundamenterhöhung
vor. Der Standort der geplanten WEA liegt ca. 2 km nordöstlich des Ortes Peheim im Landkreis Cloppenburg in Niedersachsen.
Für das Genehmigungsverfahren nach dem BImSchG [2] ist der Nachweis der Einhaltung der gesetzlichen Richtwerte für die Schattenwurfimmissionen zu führen. Die Berechnungen sollen Auskunft darüber geben, ob schädliche Umwelteinwirkungen durch Schattenwurf von den geplanten Anlagen
ausgehen können.
2 Örtliche Beschreibung
Die geplanten WEA Standorte befinden sich ca. 1 km nördlich des Ortes Grönheim. Die vornehmlich
landwirtschaftlich genutzte Windparkfläche liegt südwestlich der Waldgebiete Peheimer Sand und
Dwergter Sand. In der weiteren Umgebung des geplanten Windparks befinden sich kleinere Ortschaften, Splittersiedlungen und einzelne Gehöfte im Außenbereich. Das nächstliegende Allgemeine
Wohngebiet liegt am nordöstlichen Rand der Ortschaft Peheim. Das Gelände um den Windpark liegt
auf einer Höhe von ca. 30 m über NN. Innerhalb des geplanten Windparks befinden sich an der Straße Grönheimer Feld die zwei Wohnhäuser Grönheimer Feld 3 und Grönheimer Feld 5, deren Wohnnutzung nach Angaben des Auftraggebers aufgegeben wird und diese als Immissionsorte wegfallen
können[5].
Für die Koordinatenangaben in diesem Gutachten findet das System UTM ETRS 89 Zone 32 Anwendung. Die Windenergieanlagenpositionen sind in der nachfolgenden Abbildung 2.1 dargestellt.
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Schattenwurf-Immissionsgutachten Windpark Grönheimer Feld / Deutschland
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Abbildung 2.1: WEA Standorte
Blaue Sterne: Bestandsanlagen; Rote(s) Kreuz(e): Neu geplante WEA; Kartenmaterial [3]
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Schattenwurf-Immissionsgutachten Windpark Grönheimer Feld / Deutschland
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3 Beurteilungsgrundlagen
3.1 Berechnungs- und Beurteilungsverfahren
Die hier zu untersuchenden Immissionen durch direkten Schattenwurf des Rotors können bei drehendem Rotor störend wirken. Aus der Anzahl der Rotorblätter und der Drehzahl des Rotors ergibt
sich die jeweilige Frequenz mit der wechselnde Lichtverhältnisse im Schattenbereich auftreten können. Bei den gegenwärtigen Anlagengrößen handelt es sich um niedrige Frequenzen im Bereich von
ca. 0,5 bis 3 Hz. Die Bund-Länder-Arbeitsgemeinschaft für Immissionsschutz (LAI) [1] hat die federführend vom staatlichen Umweltamt Schleswig unter Mitarbeit von Fachleuten, Gutachtern, Gewerbeaufsichtsämtern und Weiteren erarbeiteten Hinweise zur Ermittlung und Beurteilung der optischen
Immissionen von Windenergieanlagen (WEA-Schattenwurf-Hinweise) [1] im Jahr 2002 als Standard
anerkannt. Die WEA-Schattenwurf-Hinweise enthalten folgende Anhaltswerte:




Die astronomisch maximal mögliche Beschattungsdauer darf maximal 30 Stunden im Jahr
und maximal 30 Minuten am Tag betragen.
Ein Schattenwurf bei Sonnenständen unter 3° ist nicht zu berücksichtigen.
Wenn am Immissionsort aufgrund der Entfernung zur WEA die Sonne zu weniger als 20%
durch das Rotorblatt verdeckt wird, können die dadurch entstehenden Helligkeitsschwankungen (Schatten) vernachlässigt werden.
Um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu ermöglichen, wird die Berechnung für einen
punktförmigen Rezeptor von 0.1m x 0.1m in ca. 2 m Höhe durchgeführt.
Die Beschattungsdauer an der umgebenden Bebauung kann für eine oder mehrere WEA in Abhängigkeit von Nabenhöhe und Rotordurchmesser ermittelt werden. Der Berechnung der astronomisch
möglichen Beschattungsdauer - dem worst case - liegen folgende Annahmen zu Grunde:



Es herrscht durchgehender Sonnenschein von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang.
Die Sonnenstrahlung steht senkrecht zur Rotorkreisfläche.
Die WEA befindet sich permanent in Betrieb.
Zyklische Lichtblitze / Discoeffekte sowie periodischer Schattenwurf sind Immissionen im Sinne des
Bundes-Immissionsschutzgesetzes [2]. Durch Verwendung mittelreflektierender Farben (z.B. RAL
7035-HR) und matten Glanzgraden gemäß DIN 67530/ISO 2813 kann Lichtblitzen vorgebeugt werden.
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Schattenwurf-Immissionsgutachten Windpark Grönheimer Feld / Deutschland
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4 Beschreibung der geplanten Windenergieanlagen
4.1 Anlagenbeschreibung
Der Auftraggeber plant am Standort Grönheimer Feld die Errichtung und den Betrieb von acht Windenergieanlagen des Herstellers Vestas. Nachfolgend werden die Eckdaten und die Koordinaten der
berücksichtigten Windenergieanlagen zusammengefasst.
Hersteller:
Anlagentyp:
Nabenhöhe:
Rotordurchmesser:
Nennleistung:
Drehzahlbereich:
Max. Blatttiefe:
Blatttiefe bei 90% Radius:
Mittlere Blatttiefe:
Vestas
V126-3.3MW
137 m + 4 m Fundamenterhöhung
126 m
3.300 kW
5.3 – 16.5 U/min
4.000 mm
1.055 mm
2.527,5 mm
4.2 Positionen der geplanten Windenergieanlagen
Die Angaben zu den Koordinaten wurden vom Auftraggeber, der OOWV übermittelt [4]. Tabelle 4.1
sind die Positionen und Anlagentyp der geplanten Windenergieanlagen am Standort Grönheimer
Feld zu entnehmen.
Nr.
Typ
Bez.
1
2
3
4
5
6
7
8
VESTAS V126-3.3MW
VESTAS V126-3.3MW
VESTAS V126-3.3MW
VESTAS V126-3.3MW
VESTAS V126-3.3MW
VESTAS V126-3.3MW
VESTAS V126-3.3MW
VESTAS V126-3.3MW
W1
W2
W3
W4
W5
W6
W7
W8
Rotordurchmesser
[m]
126
126
126
126
126
126
126
126
Nabenhöhe [m]
137 + 4
137 + 4
137 + 4
137 + 4
137 + 4
137 + 4
137 + 4
137 + 4
Koordinaten
UTM WGS 84
Zone 32 Ost
423325
423612
423818
424157
424172
424457
424414
424941
Koordinaten
UTM WGS 84
Zone 32 Nord
5860733
5861137
5860525
5861116
5860787
5860267
5861501
5861427
Höhe über
NN
[m]
33
30
34
30
30
34
30
30
Tabelle 4.1: Positionen der geplanten WEA
4.3 Vorbelastung
In der Umgebung der geplanten WEA im WP Grönheimer Feld sind keine weiteren Windenergieanlagen in Betrieb, welche als Vorbelastung berücksichtigt werden müssten.
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Schattenwurf-Immissionsgutachten Windpark Grönheimer Feld / Deutschland
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5 Einwirkungsbereiche der Windenergieanlage und Immissionspunkte
Als repräsentative, kritische Immissionsorte wurden die nächstgelegenen Bebauungen gewählt.
Während einer Standortbesichtigung wurde die Lage der Immissionsorte mittels GPS überprüft. Abweichungen wurden dokumentiert und korrigiert. Laut den WEA-Schattenwurf-Hinweisen des Länderausschusses für Immissionsschutz (LAI) [1] sind maßgebliche Immissionsorte u.a.:




Wohnräume
Schlafräume, einschließlich Übernachtungsräume in Beherbergungsstätten und Bettenräume
in Krankenhäusern und Sanatorien
Unterrichtsräume in Schulen, Hochschulen und ähnlichen Einrichtungen
Büroräume, Praxisräume, Arbeitsräume, Schulungs- und ähnliche Arbeitsräume
Die nächstgelegenen Bebauungen, welche diese Kriterien erfüllen, sind den nachfolgenden Abbildungen 5.1 und der Tabelle 5.1 zu entnehmen.
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Abbildung 5.1: Lage der Schattenrezeptoren
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Die Lage und Bezeichnung der Immissionsorte ist in Tabelle 5.1 zusammengefasst.
Nr.
IO1
IO2
IO3
IO4
IO5
IO6
IO7
IO8
IO9
IO10
IO11
IO12
IO13
IO14
IO15
IO16
IO17
IO18
IO19
IO20
IO 21
Bezeichnung
Augustendorfer Weg 18
Augustendorfer Weg 14
Auf den Woop 6
Dorftsr. 20
Am Kreuzberge 2
IO Südost
Am Kreuzberge 1
Grönheimer Feld 4
Brügger Weg 1A
Brügger Weg 1A
Brügger Weg 2A
Brügger Weg 2
Herrensand 26
Am Fernsehturm
Hohes Feld 17
Hohes Feld 19
Markhäuser Straße 28
Hohes Feld 8
Markhäuser Straße 30
Hohes Feld 23
Hohes Feld 12
Koordinaten
UTM WGS 84
Zone 32 Ost
425510
425530
424796
425246
425126
425207
424692
423991
423468
423496
423375
423447
422476
422415
422659
422738
422144
423062
422133
423111
424025
Koordinaten
UTM WGS 84
Zone 32 Nord
5861642
5861550
5860729
5859826
5859742
5860255
5859706
5859810
5859767
5859794
5860121
5860043
5860051
5860840
5860950
5861008
5861332
5861220
5861647
5861599
5862062
Höhe
über NN
[m]
30
30
30
40
40
38
40
40
40
40
40
40
40
30
30
30
30
30
30
30
30
Tabelle 5.1: Immissionsorte
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6 Rechenergebnisse und Beurteilungen
Nach Eingabe der Eingangsdaten wurde die maximale mögliche Schattenwurfbelastung an den ausgewählten Immissionsorten bestimmt. In den nachfolgenden Tabellen sind die Ergebnisse der Analysen der Gesamtbelastung für die Astronomische maximal mögliche und der meteorologisch wahrscheinliche Beschattungsdauer der Immissionsorte dargestellt. Überschreitungen der Grenzwerte
sind fett gekennzeichnet. Im Anhang befinden sich die Ausdrucke der detaillierten Berechnung der
Gesamtbelastung.
Gesamtbelastung
Astron. max. mögl. Beschattungsdauer
Nr.
IO1
IO2
IO3
IO4
IO5
IO6
IO7
IO8
IO9
IO10
IO11
IO12
IO13
IO14
IO15
IO16
IO17
IO18
IO19
IO20
IO 21
Immissionspunkte
Augustendorfer Weg 18
Augustendorfer Weg 14
Auf den Woop 6
Dorftsr. 20
Am Kreuzberge 2
IO Südost
Am Kreuzberge 1
Grönheimer Feld 4
Brügger Weg 1A
Brügger Weg 1
Brügger Weg 2A
Brügger Weg 2
Herrensand 26
Am Fernsehturm
Hohes Feld 17
Hohes Feld 19
Markhäuser Straße 28
Hohes Feld 8
Markhäuser Straße 30
Hohes Feld 23
Hohes Feld 12
Gesamtdauer
in Std/ Jahr
59:31
73:22
152:41
40:17
19:09
61:58
04:23
0:00
31:09
32:55
13:13
16:22
9:54
34:34
63:08
71:28
14:57
175:48
14:17
86:14
78:09
Anzahl der Tage
mit Schatten pro
Jahr
109
159
268
92
70
137
33
0
76
78
38
44
36
101
135
138
55
230
57
156
124
Max. Schattendauer, in
Std/ Tag
1:07
1:13
1:04
0:35
0:21
0:56
0:11
0:00
0:28
0:29
0:27
0:29
0:21
0:31
0:57
0:55
0:22
1:35
0:20
1:01
0:55
Met. wahrschl.
Beschattungsdauer
Max. Schattendauer,
in Std/ Jahr
11:55
14:21
31:26
8:53
4:10
14:37
0:52
0:00
8:08
8:36
3:26
4:24
2:49
7:43
13:22
14:42
2:40
27:33
2:05
11:43
9:07
Tabelle 6.1: Analyseergebnisse Gesamtbelastung
Der Empfehlungswert für die astronomisch maximal mögliche Schattenwurfdauer von 30 Stunden
pro Jahr oder 30 Minuten pro Tag wird bei der Gesamtbelastung an den Immissionspunkten
IO
IO
IO
IO
IO
IO
IO
IO
IO
IO
IO
IO
IO
1
2
3
4
6
9
10
14
15
16
18
20
21
Augustendorfer Weg 18
Augustendorfer Weg 14
Auf den Woop 6
Dorftsr. 20
IO Südost
Brügger Weg 1A
Brügger Weg 1
Am Fernsehturm
Hohes Feld 17
Hohes Feld 19
Hohes Feld 8
Hohes Feld 23
Hohes Feld 12
überschritten. An den Immissionsorten IO 1 -4, IO 6, IO 9-10, IO 15-16, IO 18 und IO 20-21 wird zudem die meteorologisch wahrscheinliche Beschattungsdauer von 8 Stunden im Jahr überschritten.
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Schattenwurf-Immissionsgutachten Windpark Grönheimer Feld / Deutschland
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Die detaillierten Berechnungsergebnisse und Kalender für die astronomisch maximal mögliche Schattenwurfdauer befinden sich im Anhang dieses Berichts.
7 Zusammenfassung
Für das Genehmigungsverfahren nach dem BImSchG [2] ist der Nachweis der Einhaltung der gesetzlichen Richtwerte für die Schattenwurfimmissionen zu führen. Gemäß den Hinweisen zur Ermittlung
und Beurteilung der optischen Immissionen von Windenergieanlagen des Länderausschusses für
Immissionsschutz [1] soll eine Belastung von 30 Stunden im Jahr oder 30 Minuten pro Tag nicht überschritten werden.
Die durchgeführten Berechnungen kommen zu dem Ergebnis, dass die Schattenwurfbelastung bei
der Gesamtbelastung an 13 Immissionsorten IO 1-4, IO 6, IO 9 - 10, IO 14 - 16, IO 18 und IO 20 - 21
[siehe Punkt 6 Rechenergebnisse und Beurteilungen] zu einer Überschreitung der Orientierungswerte in Form der astronomisch maximal mögliche Schattenwurfdauer von 30 Stunden pro Jahr oder 30
Minuten pro Tag führt.
An den genannten Immissionspunkten sollte die Rotorschattenwurfdauer durch den Einsatz eines
Schattenwurfabschaltmoduls begrenzt werden. Dieses Modul schaltet die WEA ab, wenn an den
relevanten Immissionsorten die vorgegebenen Empfehlungswerte erreicht sind. Da der Richtwert von
30 Stunden pro Kalenderjahr auf Grundlage der astronomisch möglichen Beschattung entwickelt
wurde, ist für die Schattenwurfabschaltautomatik der Wert für die tatsächliche, meteorologische
Schattendauer auf 8 Stunden pro Kalenderjahr zu berücksichtigen (siehe Tabelle 6.1). Ferner ist der
Tatsache Rechnung zu tragen, dass sich die Zeitpunkte für den Schattenwurf jedes Jahr leicht verschieben. Hier muss die Abschaltung auf dem realen Sonnenstand basieren.
Die Genehmigung sollte mit der Auflage eines Einsatzes eines Schattenwurfabschaltmoduls erteilt
werden.
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8 Abkürzungs- und Symbolverzeichnis
Abb.
Abbildung
Astron.
Astronomisch
Bez.
Bezeichnung
GK
Gauß - Krüger
Max.
Maximal
Met.
Meteorologisch
NN
Normalnull
Nr.
Nummer
UTM
Universal Transverse Mercator
WEA
Windenergieanlage
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9 Literaturverzeichnis
[1]
LAI; Länderausschuss für Immissionsschutz: Hinweise zur Ermittlung und Beurteilung der optischen
Immissionen von Windenergieanlagen. WEA-Schattenwurf-Hinweise. Stand 13.03.2002
[2]
BImSchG Bundes-Immissionsschutzgesetz
[3]
MagicMaps Tour Explorer, TOP25 Karten
[4]
OOWV, Ralf von Nethen, Windenergiemanagement/-projekte; WP Grönheimerfeld – TurbulenzGutachten, 150210 Ertragsprognose VESTAS V126.pdf per E-Mail am 20.02.2015 und 150225 WP
Grönheimerfeld DECIBEL Vestas V126.pdf per E-Mail vom 02.03.2015
[5]
OOWV, Ralf von Nethen, Windenergiemanagement/-projekte; Re: WG: WP Grönheimerfeld - Turbulenzgutachten; per E-Mail am 02.03.2015
[6]
Marco Herzog, Bauamt Molbergen, FB II: Fachdienst Bauen, Planen, Verkehr, Ver- und Entsorgung;
AW: Flächennutzung- bzw. Bebauungspläne; FNP_Molbergen_West_10000_Farbig.pdf;
FNP_Molbergen_Ostt_10000_Farbig.pdf; Übersicht_verbindliche_Bauleitpläne.pdf; per E-Mail am
10.03.2015
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Anhang 1 / Berechnungsergebnisse der Gesamtbelastung
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Anhang 2 / Übersichtskarten der Gesamtbelastung mit Iso-Schattenlinie
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