176 - Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende 176 - Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende

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Veröffentlicht
15.04.2019
Schlagworte
  • Windenergie

Frage

Gibt es Untersuchungen zu Konflikten von Flugwindkraftwerken (z.B. Energiedrachen) mit Naturschutzbelangen (z. B. Greifvögel) und Flugverkehr sowie zu deren Wirtschaftlichkeit (Amortisation) und Flächenverbrauch? Werden solche Anlagen schon betrieben und wenn falls nicht, existieren diesbezügliche Planungen?

!Antwort

Flugwindenergieanlagen


Fliegende Systeme wie zum Beispiel Drachen können zur erneuerbaren Stromgewinnung höhere Luftschichten bis zu 1.000 Metern mit energiereicheren und stabileren Windgeschwindigkeiten erreichen und nutzbar machen. Im Bereich der Nutzung von Höhenwindenergie (Airborne Wind Energy) entstand in den letzten 15 Jahren eine rege Forschungs- und Entwicklungstätigkeit. Heute sind weltweit mehr als 50 Unternehmen und Forschungsinstitute auf diesem Gebiet aktiv (https://www.skypower100.de/).

Es existieren zahlreiche theoretische Konzepte und eine Vielzahl von Prototypen (AWAC 2017) mit sehr unterschiedlicher Größe und Konfiguration. Demzufolge unterscheiden sich auch Leistung und Flächenbedarf der Flugsysteme. Um die Machbarkeit und Potenziale der Höhenwindenergie zu erproben, wurden bisher Pilot- und Demonstrationsprojekte durchgeführt. Aktuell sind Flugwindenergieanlagen noch nicht kommerziell nutzbar. Das hängt vor allem damit zusammen, dass die meisten Flugsysteme noch nicht in der Lage sind, ohne kostenintensive Zusatzausrüstung, automatisch Start- und Landevorgänge auszuführen.

Ökologische Auswirkungen

Die ökologischen Auswirkungen von Flugwindenergieanlagen wurden noch nicht systematisch erforscht. Bruinzeel et al. (2018) gehen allerdings davon aus, dass Konflikte durch Störungswirkungen auf bodenlebende Säugetiere und Vögel (Bau- und Betriebsphase) sowie durch Vogelkollisionen mit Fluggeräten (Betriebsphase) eintreten können (ebd.). Die Autoren vermuten hingegen ein geringeres Tötungsrisiko für Fledermäuse in der Annahme, dass diese ihnen ausweichen können. Ob und in welchem Umfang Risiken für fliegende Arten auftreten, müsste noch erforscht werden.

Untersuchungen zu Vogelkollisionen an Stromfreileitungen (unter anderem BfN 2015) zeigen, dass an den Leiterseilen von Stromleitungen ein erhöhtes Kollisionsrisiko für Vögel auftritt. Wenn die Flugwindenergieanlagen an Seilen geführt werden, kann angenommen werden, dass auch hier Kollisionsrisiken bestehen.

Bruinzeel et al. (2018) gehen bei mäßiger Vogelaktivität für eine ganzjährig und 24 Stunden täglich betriebene Fluganlage, mit einem Verbindungsseil von einem Kilometer Länge, von einer Gesamtzahl von 13 bis 24 Tötungsfällen pro Jahr aus. Aufgrund der fehlenden Studien wurden diese Werte aus Studien vergleichbarer Flugobjekte (Paraglider, Ultraleichtflieger usw.) rechnerisch abgeleitet.

Da Flugwindsysteme eine neue Technologie darstellen, können die (zahlreichen) Studien zu den Auswirkungen konventioneller Windenergieanlagen, zu vergleichbaren Flugobjekten und von Stromfreileitungen auf Vögel und Säugetiere nicht einfach übertragen werden. Hier sind über Analogieschlüsse und mathematische Modelle hinausgehende Formen der Wirkungsprognose erforderlich. Die von Bruinzeel et al. (2018) ermittelten Prognosen zu Tötungsfällen und tatsächlichen Gefährdungspotenzialen windsensibler Arten bedürfen noch einer Validierung.

Luftsicherheit


Wie alle Flugobjekte unterliegen auch Flugwindenergieanlagen den Bestimmungen der Luftsicherheit. Für deren Einhaltung ist die Deutsche Flugsicherung (DFS) zuständig. Für eine Flugwindenergieanlage gelten die gleichen luftrechtlichen Bedingungen wie für eine konventionelle Windenergieanlage.

So sind die Regelungen zum Anlagenschutz gemäß § 18 a Luftverkehrsgesetz (LuftVG) zu beachten. Sie beziehen sich auf den Schutz bodengestützter Flugsicherungsanlagen, die von der DFS für die sichere Flugführung von Flugzeugen betrieben werden. Dabei handelt es sich neben den Radaranlagen, die zur Ortung der Flugzeuge notwendig sind, auch um Bodennavigationsanlagen (so genannte „Funkfeuer“). Für Luftsicherungsradare wurde ein Anlagenschutzbereich bis zu 15 Kilometern festgelegt. Da Windenergieanlagen Fehlerechos produzieren können, besteht die Gefahr, dass Flugzeuge direkt über den Radaranlagen nicht mehr sicher zu detektieren sind. Der Betrieb von Windenergieanlagen in dem genannten Abstandsradius ist nach derzeitiger Rechtslage dann unzulässig, wenn die Radaranlagen so beeinträchtigt werden, dass dies den Flugbetrieb tatsächlich stört (vgl. FA-Wind, Link: https://www.fachagentur-windenergie.de/themen/radar-und-funkanlagen/luftsicherungsradar.html).

Entscheidungen nach § 18a LuftVG trifft das Bundesaufsichtsamt für Flugsicherung (BAF) auf Grundlage der gutachterlichen Stellungnahme der DFS. Hierbei wird untersucht, ob es durch die Errichtung eines Bauwerks zu Störungen von Flugsicherungseinrichtungen kommen kann. Zu Bauwerken nach dem Luftverkehrsgesetz zählen gemäß § 15 LuftVG Bäume, Freileitungen, Masten, Dämme sowie andere Anlagen und Geräte. Eine Flugwindenergieanlage wäre als „andere Anlage und Gerät“ einzustufen (BAF, mdl. 04.04.2019).

Unabhängig von den Vorgaben des Anlagenschutzes prüft die DFS auf einem getrennten Verwaltungsweg im direkten Auftrag der Landesluftfahrtbehörden, ob geplante Bauwerke außerhalb des Bauschutzbereiches (§ 14 i. V. m. § 12 Abs. 2, 3 und 4 LuftVG) ein Hindernis für Luftfahrzeuge darstellen können. Bauwerke, welche eine Höhe von 100 Metern überschreiten, bedürfen einer luftrechtlichen Genehmigung nach § 14 LuftVG (Luftfahrthindernisse). Die luftrechtliche Genehmigung wird von den Luftfahrtbehörden der Länder erteilt. Weitere Details, unter anderem zu Prüfverfahren, finden Sie unter folgendem Link: https://www.dfs.de/dfs_homepage/de/Flugsicherung/Umwelt/Windkraft/.

Als Luftfahrthindernis müssen Windenergieanlagen aus Gründen der Luftsicherheit ab einer Gesamthöhe von 100 Metern gekennzeichnet werden. Dieses geschieht durch Lichtsignale (Befeuerung). In welcher Form die Kennzeichnung zu erfolgen hat, ist in den nationalen und internationalen Regelwerken festgelegt. Im Dokument Anhang 14 Kapitel 6 (Annex 14 Chapter 6) der Internationalen Zivilluftfahrtorganisation ICAO sind Standards und Empfehlungen zur Kennzeichnung von allgemeinen Hindernissen definiert. Die Kennzeichnung des speziellen Luftfahrthindernisses "Windenergieanlage" ist in Deutschland seit dem Jahr 2004 durch die Allgemeine Verwaltungsvorschrift (AVV) zur Kennzeichnung von Luftfahrthindernissen geregelt (s. Forschungsinformationssystem für Mobilität und Verkehr (FIS): Link: https://www.forschungsinformationssystem.de/servlet/is/407633/).

Forschung und Anwendung


Erkenntnisse zu Umwelt, Naturschutz und Wirtschaftlichkeit von Flugwindenergieanlagen sollen mit dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Gesamt-Verbundvorhaben „SkyPower100“ gewonnen werden (Link: https://www.skypower100.de/deutsch/das-projekt/). Ziel des Projektes ist die erstmalige Entwicklung und Errichtung einer vollautomatischen Flugwindenergieanlage mit einer Nennleistung von 100 Kilowatt pro Stunde. Diese Anlage erlaubt den autonomen Langzeitbetrieb bei Tag und Nacht sowie automatisches Starten, Landen und Verstauen des Drachens. Mittels Gutachten, beispielsweise zu Geräuschemissionen, Avifauna und Luftverkehrssicherheit, sollen Umwelteinflüsse und Sicherheitsaspekte sowie nationale und internationale Genehmigungsvoraussetzungen für eine erste Kommerzialisierung untersucht werden.

Seit dem Jahr 2012 betreibt ein privater Entwickler, die EnerKite GmbH, eine Demonstrationsanlage in Brandenburg für den Prototyp eines Kite-Gleitschirms. Verbunden mit einer Seilwinde nutzt die Flugwindenergieanlage den Aufwind und erzeugt durch die entgegenwirkende Zugkraft über die Abwicklung der Seiltrommel Strom durch einen Generator am Boden. Weitergehende Informationen können Sie einem Interview mit dem Geschäftsführer von EnerKite entnehmen, welches das Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende (KNE) geführt hat (KNE 2018). Für die Innovations- und Pilotentwicklung von Flugwindanlagen (Drachen) erhält EnerKite gegenwärtig Fördermittel der Europäischen Kommission.

Einen direkten Ansatz, in der Luft Energie zu erzeugen, wählt das amerikanische Startup Makani, hinter dem seit 2013 die Google LLC steht, die das Projekt mit schätzungsweise jährlich rund 40 Millionen Dollar fördert. Ähnlich dem Windradprinzip sind auf einer Drohne Rotoren installiert und ein Generator, der direkt in der Luft Strom erzeugt und diesen mittels einer Kohlefaserleiter zum Boden transportiert. Wie die brandenburgische Flugwindenergieanlage ist auch die amerikanische mobil einsetzbar (Link: https://reset.org/blog/flugwindenergie-windenergie-drohnen-neue-sphaeren-heben-03052018).

Resümee


Gegenwärtig gibt es ausschließlich Demonstrationsprojekte, aber keine kommerziellen Anlagen, die Marktreife besitzen. Angesichts der nur in geringem Maße steigerbaren Erzeugungskapazität, der luftverkehrsrechtlichen Einschränkungen und der noch ungeklärten ökologischen Risiken ist davon auszugehen, dass Flugwindenergieanlagen die auf dem Boden stehenden Anlagen nicht ersetzen können. Denkbar ist, dass Flugwindenergieanlagen eine komplementäre Rolle spielen und an Orten, an denen der Einsatz herkömmlicher Windenergieanlagen schwierig oder unmöglich ist, eingesetzt werden können.

Literaturverzeichnis

AWEC 2017, 5-6 October, Freiburg, Germany Book of Abstracts, edited by Moritz Diehl, Rachel Leuthold, Roland Schmehl, 188 pages. ISBN 978-94-6186-846-6.

Bruns, E. (2015): Auswirkungen zukünftiger Netzinfrastrukturen und Energiespeicher in Deutschland und Europa. Teilbericht 4: Vogelkollisionen an Freileitungen. F+E-Vorhaben FKZ 512 83 0100. Stand 30.04.2015. Bonn-Bad Godesberg. 69 S. Link zum Dokument https://www.bfn.de/fileadmin/BfN/erneuerbareenergien/Dokumente/Netze_Speicher_D_EU/TB4_vogelkollision_netz.pdf, letzter Abruf 15.04.2019.

Bruinzeel, L., Klop, E., Brenninkmeijer, A., Bosch, J. (2018): Ecological Impacts of PowerPlane Technology: Current State of Knowledge and Future Research Agenda. Airborne Wind Energy - Advances in Technology Development and Research. Um. S. 679–701.

Deutsche Flugsicherung GmbH (DFS): Link: https://www.dfs.de/dfs_homepage/de/Flugsicherung/Umwelt/Windkraft/, letzter Zugriff 15.04.2019.

Fachagentur Windenergie an Land (FA-Wind): Link: https://www.fachagentur-windenergie.de/themen/radar-und-funkanlagen/luftsicherungsradar.html, letzter Zugriff 15.04.2019.

Forschungsinformationssystem für Mobilität und Verkehr (FIS): Link: https://www.forschungsinformationssystem.de/servlet/is/407633/), letzter Zugriff 15.04.2019.

KNE − Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende (2018): Mit Drachen Sachen machen, Interview mit Alexander Bormann in K 18 − Konflikte in der Energiewende. Jahrbuch für naturverträgliche Energiewende, 1. Auflage. Berlin. S. 148-161.

RESET-Digital for Good: Link: https://reset.org/blog/flugwindenergie-windenergie-drohnen-neue-sphaeren-heben-03052018, letzter Zugriff 15.04.2019.

SkySails Power GmbH: Link: https://www.skypower100.de/deutsch/das-projekt/, letzter Zugriff 15.04.2019.