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1. Einfluss von (höhenbezogenen) Anlagendimensionen von Windenergieanlagen auf das Kollisionsrisiko einer Vogelart

Hinsichtlich des Zusammenhangs zwischen dem Kollisionsrisiko von Vögeln und den Anlagendimensionen von Windenergieanlagen (WEA), wie zum Beispiel Nabenhöhe und Rotorgröße, beziehungsweise rotorfreiem Bereich zwischen Rotorblattspitze und Boden- oder Vegetationsoberfläche, gibt es divergierende Hypothesen. So wird an einer Stelle ein Zusammenhang zwischen steigender Nabenhöhe und Zunahme des Kollisionsrisikos postuliert, an anderer Stelle aber auch dessen Abnahme. Dabei wird auch deutlich, dass artspezifische Flughöhen eine entscheidende Rolle spielen.

Mehrere internationale Studien (De Lucas et al. 2008; Smallwood und Thelander 2004; Thelander et al. 2003, zitiert nach Blew et al. 2018, S. 29) stellen einen Zusammenhang zwischen steigender Nabenhöhe und damit größerem Raumanspruch der Anlage und einer Zunahme des Kollisionsrisikos fest. Auch die bedeutsame Hötker-Studie aus dem Jahr 2013 (zitiert nach Bulling et al. 2015, S. 41) zeigt, dass das Kollisionsrisiko für Greif- und Großvögel mit zunehmender Anlagengröße und -höhe steigen kann.

Für bestimmte Vogelarten kommt man aber auch zu einer anderen Erkenntnis: So stellen Smallwood et al. (2009) am Beispiel des in Nord- und Südamerika vorkommenden Kaninchenkauzes fest, dass mit steigender Nabenhöhe ein geringeres Kollisionsrisiko für die Art einhergeht, da diese überwiegend niedrig fliegt. Sofern also höhere Nabenhöhen auch mit einer Erhöhung des unteren Rotordurchgangs einhergehen, kann dies das Kollisionsrisiko für einige Greifvogelarten senken, wenn diese Arten den Gefährdungsbereich des Rotors regelmäßig unterfliegen. Nach Blew et al. (2018, S. 30) kann angenommen werden, dass WEA mit einem unteren Rotordurchgang von zirka 50 bis 90 Metern den Aktivitätsbereich von Weihen nicht beeinträchtigen.

Da die Effekte für verschiedene Arten sehr unterschiedlich und somit (hinsichtlich der Hypothese über den Zusammenhang von Nabenhöhe und Kollisionsrisiko) auch widersprüchlich ausfallen und größtenteils auf Einzelfallstudien beruhen, ist die Evidenzstufe derzeit nur als „gering“ einzuschätzen (Blew et al. 2018, S. 29). Weitere Studien sind daher sinnvoll (ebd.)

Im Rahmen eines BfN-Vorhabens wird derzeit die Gefährdungssituation für windenergiesensible Vogelarten durch höhere Anlagen untersucht.

2. Methoden der Flughöhenerfassung

Sichtbeobachtungen durch Erfasser

Flughöhen können von menschlichen Beobachtern erfasst werden. Allerdings ist die visuelle Erfassung der Flughöhe durchaus fehleranfällig. Nach Aussagen von Gutachtern ist es gerade bei größeren Beobachtungsentfernungen schwierig, den Abstand zum Boden sachgerecht einzuschätzen, insbesondere wenn Landmarken wie Bäume oder bereits errichtete WEA als Vergleichsmaßstäbe fehlen. Witterungs- und Lichtverhältnisse, Topografie und Einsehbarkeit sowie die Größe der Zielart bzw. die Entfernung zwischen Vogel und Beobachter erschweren eine genaue Schätzung. Entsprechend ist eine daraus abgeleitete Flughöhenschätzung teils mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. Ohne weitere technische Hilfsmittel (bspw. Laser, Radar, Winkelmesser) kann die Flughöhe durch Beobachtungen nur näherungsweise, zum Beispiel unter Verwendung von Höhenkategorien „oberhalb Rotor“, „in Rotorhöhe“, „unterhalb Rotor“ (vgl. Grünkorn et al. 2016, S. 121), geschätzt werden.^[1]

Bei dieser Vorgehensweise bzw. bei der Einordnung von Ergebnissen aus solchen Untersuchungen ist besonders relevant, auf welche Anlagendimensionen sich die Kategorisierungen beziehen. Die Turm- und Nabenhöhen von WEA, aber auch die Rotordurchmesser sind in den letzten Jahren stetig gestiegen. Dies kann zu unterschiedlichen Einschätzungen führen und eine Vergleichbarkeit von Ergebnissen erschweren.^[2]

So genannte „Laser Rangefinder“ ermöglichen eine deutlich genauere Höhenermittlung, werden jedoch erst seit Kurzem für systematische Flughöhenerfassungen von Vögeln eingesetzt.

Telemetrierungen

Daten zur Bestimmung von (präferierten) Flughöhen können weiterhin mittels Telemetrierung einzelner Vögel gewonnen werden. Zu diesem Zweck werden die Vögel – insbesondere Greif- und Großvögel – mit Peilsendern ausgestattet, die von mobilen Bodenstationen aus geortet werden können. Alternativ ist auch der Einsatz GPS-gestützter Satellitensender möglich. Die Sender übermitteln Standorte an einen Satelliten, von dem die Daten abgerufen werden können (Hötker et al. 2013, S. 2). Der Vorteil an dieser Methode ist, dass mit ihr vergleichsweise hohe Datenmengen generiert werden können. Allerdings können hier ebenfalls Messungenauigkeiten auftreten, wenn etwa die verwendeten Sender die Höhe nicht korrekt wiedergeben.

Allerdings gelten Telemetriestudien grundsätzlich als eine aussagekräftige Erfassungsmethode für Flugverhalten. Sie liefern, über denselben Zeitraum angewendet, eine höhere Stichprobenzahl und damit belastbarere Daten als beispielsweise Sichtbeobachtungen.

3. Erkenntnisse zu (präferierten) Flughöhen von Vogelarten und deren Variabilität sowie zur Möglichkeit, Kollisionsrisiken für bestimmte Greif- und Großvögel auf dieser Grundlage auszuschließen

Das Kollisionsrisiko einer Art wird durch ihr Flugverhalten und ggf. präferierte Flughöhen beeinflusst. Im Folgenden werden aus ausgewählten Studien Informationen über präferierte Flughöhen von windenergierelevanten Vogelarten zusammengetragen sowie zur artspezifischen Variabilität des Flugverhaltens und zu den Einflussfaktoren darauf. Da die artspezifische Fähigkeit, einer Windenergieanlage auszuweichen, das Kollisionsrisiko senken kann, findet sich hierzu ein kleiner Exkurs. Abschließend wird unter Punkt 3.2 eine zusammenfassende Einschätzung zur Frage vorgenommen.

3.1 Flughöhen von Greif- und Großvögeln und deren Variabilität

Wetter und Geländeform

Die Flughöhe kann witterungs- und windspezifisch variieren. Beispielsweise können bei bestimmten Wetterlagen bzw. Jahreszeiten thermische Aufwinde auftreten, die die Flughöhe insbesondere von Greifvögeln beeinflussen. Diese nutzen die thermischen Aufwinde, um sich davon im passiven Flug in größere Höhen tragen zu lassen. Das Auftreten und die Intensität dieser Aufwinde hängen von der Wetterlage und auch von der vorherrschenden Topografie und Landnutzung ab. Das Auftreten thermischer Aufwinde und ihr Einfluss auf die Flughöhe sind sowohl standort- als auch jahreszeitenspezifisch, was die Vorhersehbarkeit einschränkt.

Exemplarisch wird im Folgenden auf zwei jüngere Studien zu Rotmilanen und zu Schwarzstörchen eingegangen, in denen unter anderem der Zusammenhang von Flughöhen und Witterungsbedingungen untersucht wurde:

Zur Untersuchung des Flugverhaltens von Rotmilanen wurden sechs Vögel im Vogelschutzgebiet Vogelsberg (Hessen) telemetriert. Die Daten wurden zwischen Juni 2016 und Juli 2018 aufgenommen. Die vom Land finanzierte Studie ergab, dass sich aus den fünf Wettervariablen Niederschlag, Windgeschwindigkeit, Sonnenscheindauer, Temperatur und Luftschichtung kein deutlich ausgeprägtes Muster in Bezug auf die Flughöhe erkennen lässt (Heuck et al. 2019, S. 2, 32). Das Modell zur kontinuierlichen Flughöhe erklärt nur einen geringen Teil der Varianz. Diese ist im Wesentlichen auf Verhaltensunterschiede zwischen den Rotmilan-Individuen und den Untersuchungsjahren zurückzuführen (ebd., S. 32, 58).

Auch das Flugverhalten von Schwarzstörchen wurde im Vogelschutzgebiet Vogelsberg (Hessen) untersucht, allerdings wurden hierfür Sichtbeobachtungen durchgeführt.^[3] Dabei wurde kein signifikanter Einfluss der Parameter Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Sichtweite, Temperatur, Sonnenscheindauer, Niederschlag und Luftdruck auf die Flughöhe festgestellt. Die Flughöhe im Gefahrenbereich einer Windenergieanlage lässt sich dementsprechend nicht modellieren. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass die Thermik mit hoher Wahrscheinlichkeit die Flughöhe des Schwarzstorches beeinflusst (Hager et al. 2019, S. 12 f., 15).

Jahreszeit beziehungsweise Brutzeitphase und Tageszeit

Je nach Jahreszeit beziehungsweise Brutzeitphase (u. a. Nahrungsflüge, Balz, Zugaktivität) ist das Flugverhalten ebenfalls mit unterschiedlichen Höhen assoziiert (De Lucas et al. 2008, Ferrer et al. 2012, Grünkorn et al. 2016, S. 121 ff., Katzner et al. 2012). Darüber hinaus kann die Flughöhe im Jahresverlauf variieren. So zeigte der Mäusebussard in den Monaten März, Mai und Juni eine deutlich höhere Flugaktivität in der Rotorzone (vgl. Grünkorn et al. 2016, S. 178)^[4] als in den übrigen Monaten.

Die Flughöhe von Rotmilanen liegt in der Balz- und Nachbrutzeit tendenziell über derjenigen in der Aufzuchtzeit. Letztere ist von niedrigen Nahrungsflügen zur Versorgung der Jungen dominiert (Heuck et al. 2019, S. 79 f.). So wurden bei der oben genannten Telemetriestudie während der Balzzeit 29 Prozent der Ortungspunkte im Flug auf Rotorhöhe moderner Windenergieanlagen – hier zwischen 80 und 250 Meter Höhe – aufgenommen. Während der Aufzuchtzeit waren es 18,3 Prozent (ebd., S. 54).

Die mittlere Flughöhe von Rotmilanen variiert im Tagesverlauf, unabhängig von der Jahreszeit, in geringem Maße. Grundsätzlich werden Flugereignisse in Rotorhöhe moderner Windenergieanlagen zwischen 6 und 21 Uhr festgestellt (Heuck et al. 2019, S. 80).

Artspezifische Variabilität

Die Flughöhe weist eine artspezifische Variabilität auf. Nach den Erkenntnissen aus der PROGRESS-Studie (Grünkorn et al. 2016) bewegen sich Korn- und Wiesenweihen in über 90 Prozent der Fälle in Flughöhen, die unterhalb des Rotors liegen. Auch Turmfalken und Rohrweihen hielten sich zu mehr als 75 bzw. 80 Prozent der erfassten Flugzeiten unterhalb des Rotors auf. Mäusebussarde, Rot- und Schwarzmilane wiesen hingegen keine eindeutigen Aufenthalts- bzw. Flughöhenpräferenzen auf, was eine Prognose der Aufenthaltswahrscheinlichkeit erschwert. Seeadler hielten sich zwar zu mehr als 60 Prozent der Zeit oberhalb des Rotorbereichs auf, aber in nennenswertem Umfang auch im Rotorbereich. (vgl. Abbildung Grünkorn et al. 2016, S. 121) ^[5]

Ergänzend zum von Grünkorn et al. (2016) betrachteten Artenspektrum liefert eine Untersuchung des Flugverhaltens von Schwarzstörchen – ebenfalls im Vogelsberg (Hessen) – Informationen über die Verteilung der Flugereignisse auf Höhenkategorien beim Schwarzstorch. Im kollisionskritischen Bereich von 80 bis 190 Metern Höhe fanden mit 29 Prozent der registrierten Flüge relativ viele Flugbewegungen statt. Weitere 20 Prozent der Flüge verliefen in mehreren Höhenkategorien. (Hager et al. 2019, S. 62)

Weitere Untersuchungen der Flughöhe beziehen sich auf den Uhu: Zwischen 2014 und 2017 wurden in fünf Bundesländern Telemetriestudien mit 15 besenderten Uhus durchgeführt. Im Flachland wurden keine Flughöhen über 50 Meter gemessen. Im Bergland treten Flughöhen über 50 Meter jedoch regelmäßig auf. Uhus sind – der Untersuchung nach – durch moderne Windenergieanlagen mit hohen Rotorzonen im Flachland nicht kollisionsgefährdet. Bei Kleinwindanlagen, Anlagen mit geringen Nabenhöhen und langen Rotorblättern und Windenergieanlagen auf Gittermasten nahe Uhu-Brutrevieren kann das Kollisionsrisiko nicht ausgeschlossen werden (Miosga et al. 2019, S. 39 f.). Ob flügge gewordene Jungtiere ein ähnliches Flugverhalten haben, muss noch genauer untersucht werden.

Im Rahmen einer weiteren Telemetriestudie von 2017 bis 2018 wurden in einer reliefarmen Landschaft im nördlichen Schleswig-Holstein zehn Altvögel besendert. Die GPS-Daten zeigen, dass die Uhus mit einem Median der Flughöhe von 10,9 Metern überwiegend bodennah fliegen. Im Jahresverlauf wurden keine Phasen größerer Flughöhen festgestellt. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass im Flachland bei Windenergieanlagen mit einem unterem Rotordurchgang von unter 50 Meter ein Kollisionsrisiko nahezu ausgeschlossen ist (Grünkorn und Welcker 2019, S. 1, 62 f.).

Mierwald et al. (2017) werteten ornithologische Fachliteratur im Hinblick auf Beschreibungen des arttypischen Flugverhaltens des Uhus aus. Uhus präferieren bei Standortwechseln den Luftraum bis 50 Metern Höhe. Über Tal- oder Grubengründen können sich Brutplätze reliefbedingt in größeren Höhen finden (ebd., S. 17).

Auch in Bayern wurde zwischen 2012 und 2014 eine Telemetriestudie durchgeführt. Aufgrund einer zu geringen auswertbaren Stichprobenzahl können aus der Studie allerdings keine Aussagen über die Flughöhe von Uhus abgeleitet werden (LfU 2017, S. 39).

Exkurs zu Ausweich-Reaktionen

Wenn beobachtet wird, dass bestimmte Vogelarten einen Windpark queren und dabei über den Rotoren oder unterhalb dieser fliegen, wird zuweilen angenommen, dass die Vögel die Gefahr erkennen und entsprechend ausweichen. Diese Fähigkeit wäre bei der Einschätzung des Kollisionsrisikos in Abhängigkeit artspezifischer Flughöhen zu berücksichtigen. Ob, und in welchem Maße die fraglichen Arten ein solches Ausweichverhalten zeigen, ist jedoch noch nicht systematisch erforscht und belegt.

Die Arten Rotmilan, Seeadler, Wiesenweihe und Uhu haben in Bezug auf Windenergieanlagen kein Ausweichverhalten gezeigt (Heuck et al. 2019, S. 2; Hötker et al. 2013, S. 330 f.; Miosga et al. 2019, S. 40). Bei Schwarzstörchen hingegen gibt es Anhaltspunkte für einen „vorsorglichen Umgang“ (Hager et al. 2019, S. 12) mit den Anlagen. Sie wurden randlich umflogen oder durchflogen, insofern ein ausreichend breiter Korridor vorhanden war (ebd.). Diese Ergebnisse sind jedoch nicht verallgemeinerbar, weil sie aus der Untersuchung nur einzelner Individuen resultieren (ebd., S. 15). Um die Ergebnisse abzusichern, sind weitere Telemetrie-Studien notwendig.

3.2 Einschätzung des KNE

In welchen Flughöhen sich die Vögel zu welchen Zeitanteilen aufhalten, unterliegt – wie dargestellt – einer Vielzahl von Einflussfaktoren. Fachwissenschaftlich lassen sich Kollisionsrisiken aufgrund der präferierten Flughöhen außerhalb des Rotorbereichs derzeit nur für wenige Arten (Uhu im Flachland, Weihen) ausschließen.

Die Ergebnisse der Untersuchungen der Flughöhen von anderen Arten divergieren. Es lassen sich – wie beim Schwarzstorch – sowohl Beispiele finden, wonach sich der Vogel vorzugsweise außerhalb des Rotorbereichs aufhält, als auch Gegenbeispiele dafür. Wenn auf dieser Grundlage Verallgemeinerungen bezüglich der Kollisionsrisiken abgeleitet werden, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass man sich im Bereich von „Setzungen“ oder „Annahmen“ bewegt.

Es wäre zu klären, unter welchen Voraussetzungen eine projektbezogene Ermittlung von Flughöhen zur Widerlegung eines signifikant erhöhten Tötungsrisikos führen kann. Möglicherweise bietet eine Betrachtung der Kollisionswahrscheinlichkeit mit Hilfe statistischer Methoden eine Möglichkeit, die Annahmen zu erhärten.

Es ist nicht auszuschließen, dass die vorliegenden Studien und die Erkenntnisse zu (präferierten) Flughöhen eine Reihe von Schätz- und Messungenauigkeiten enthalten, die ihre Belastbarkeit einschränken (s. Kapitel zu den Erfassungsmethoden). Mit der Weiterentwicklung der Erfassungstechnik und -methodik (z. B. bei der Telemetrierung und den Laser gestützten Erfassungen) dürfte sich die Verlässlichkeit der ermittelten Höhendaten zukünftig noch weiter verbessern.

Diese Flughöhendaten müssten aber auch einer systematischen Auswertung zugänglich gemacht werden. So sollten für die bisher als „flughöhenunspezifisch“ eingestuften Arten – wie Rotmilan, Mäusebussard und Seeadler – geprüft werden, ob die Stichprobenzahl in vorliegenden Studien ausreichend ist, um durch statistische Auswertung der Höhenmessung Schlüsse auf präferierte Flughöhen zu ziehen und Risikobeurteilungen daraus ableiten zu können.

Die fachwissenschaftliche Evidenz über artspezifisches und jahreszeitliches Flugverhalten und über daraus abzuleitende Flughöhen ist bisher noch gering.

Aus der bisherigen Studienlage lässt sich darüber hinaus kein signifikanter Zusammenhang zwischen Wettervariablen und Flughöhe feststellen. Verallgemeinerbare Flughöhenprognosen lassen sich auf dieser Basis kaum belegen. Auch hier gilt, dass man sich mit entsprechenden Annahmen eher im Bereich von „Setzungen“ bewegt.

^[1] Hager et al. (2019) verwenden in einer Untersuchung von Schwarzstörchen eine fünfstufige Skala (vgl. Hager et al. 2019, S. 46).

^[2] Im Rahmen der PROGRESS-Studie waren zirka die Hälfte der untersuchten WEA mit Nabenhöhen zwischen 60 und 90 Metern und Rotordurchmessern von 50 bis 80 Metern vergleichsweise klein. WEA der „neuen Generation“ mit Nabenhöhen über 120 Metern waren kaum vertreten (Grünkorn et al. 2016, S. 35). Hager et al. (2019) legten als „Referenzanlage“ eine WEA mit 135 Metern Nabenhöhe und 101 Meter Rotordurchmesser zu Grunde.

^[3] Zwischen dem 1. April und 11. August 2016 gab es 40 Erfassungstermine mit synchroner Erfassung durch mehrere Beobachter und mit einem Gesamtaufwand von 640 Stunden.

^[4] Unter Verweis auf weitergehende Literatur: Malminga et al. (2014), Mestecaneanu, Mestecaneanu (2011).

^[5] Die untersuchten Windparks umfassen WEA unterschiedlichen Typs. Es handelt sich überwiegend um WEA mit Nabenhöhen zwischen 60 und 120 Meter. Zirca die Hälfte der WEA haben Nabenhöhen zwischen 60 und 90 Meter und Rotordurchmesser zwischen 50 und 80 Meter (Grünkorn et al. 2016, S. 34).