Bedarfsgesteuerte Nachtkennzeichnung für Ihren Windpark in acht Wochen

Windräder, offiziell als Windkraft- oder Windenergieanlagen bezeichnet, blinken, um im Dunkeln für den Flugverkehr sichtbar zu sein. Dadurch sollen Kollisionen mit Flugzeugen und Hubschraubern vermieden werden. In Deutschland wird diese Hinderniskennzeichnung durch die „Allgemeine Verwaltungsvorschrift zur Kennzeichnung von Luftfahrthindernissen“ (kurz: AVV Kennzeichnung) geregelt. Gemäß der AVV müssen Windräder ab einer Höhe von 100 Metern gekennzeichnet sein. Damit diese nicht mehr die ganze Nacht blinken, ist der Einsatz von Bedarfsgesteuerter Nachtkennzeichnung ab 2025 verpflichtend.

Windräder blinken nachts rot, um sichtbar zu sein. Diese Nachtkennzeichnung erfolgt durch sogenannte Gefahrenfeuer, Feuer W rot oder auch Blattspitzenbefeuerung. Farbe und Leuchtintensität sind dabei vorgeschrieben. Auch Tageskennzeichnung ist an Windrädern vorgeschrieben. Hauptsächlich umfasst das aber die Streifen an der Anlage (siehe übernächste Frage). Teilweise blinken Windräder auch tagsüber mit weißem Licht, das ist aber die Ausnahme.

Das Muster des Blinkens wird ebenso wie Farbe und Intensität von der Luftfahrtbehörde vorgeschrieben. Es kommt auf den Typ der verbauten Befeuerung an. Feuer W rot blinkt zum Beispiel in der vorgegebenen Folge 1s an/0,5s aus/1s an/1,5s aus.

Die Streifen an Windenergieanlagen sind Teil der Tageskennzeichnung. Die Tageskennzeichnung erfolgt in der Regel durch farbliche Markierungen. Diese können am Mast und an den Rotorblättern angebracht werden.

An den Rotorblättern ist ab 100 Metern Gesamthöhe ein sechs Meter breiter oranger oder roter Streifen vorgeschrieben.

Der Mast ist in einer Höhe von 40 ± 5 m über Grund zu markieren. Ein oranger oder roter Farbring von drei Meter (bei Gittermasten sechs Meter) Breite soll verwendet werden. Dies ist erforderlich, wenn die Gesamthöhe 150 m übersteigt. Es ist auch erforderlich, wenn die Gesamthöhe 100 m übersteigt und auf die Markierung des Maschinenhauses verzichtet wird. In diesem Fall wird auch auf den zweiten orangen oder roten Streifen an den Rotorblättern verzichtet.

Bedarfsgesteuerte Nachtkennzeichnung (BNK) bietet mehrere Vorteile:

Reduzierte Lichtverschmutzung: Weniger nächtliche Beleuchtung bedeutet weniger Störung für Anwohner und Natur.

Erhöhte Akzeptanz der Windkraft: Anwohner sind eher bereit, Windenergieanlagen in ihrer Nähe zu akzeptieren, wenn die nächtliche Beleuchtung minimiert wird.

Energieeinsparung: Beleuchtung wird nur dann genutzt, wenn sie wirklich benötigt wird, was Energie spart.

Bedarfsgerechte Nachtkennzeichnung ist nur ein anderes Wort für Bedarfsgesteuerte Nachtkennzeichnung. Das Gesetz spricht aber offiziell von Bedarfsgesteuerter Nachtkennzeichnung, darum benutzen wir meist diese Formulierung.

Genaue Voraussagen mit Prozentwerten sind pauschal schwer zu treffen. In manchen Windparks erzielt das light:guard-System Licht-aus-Zeiten von nahezu 100%. Es kommt allerdings stark auf den Standort und die Region an. Neben einem Flughafen fällt die Reduzierung der Befeuerung nicht annähernd so stark aus. Hier ist die Flugaktivität einfach zu hoch. Generell muss selbstverständlich die Sicherheit für den Flugverkehr gewährleistet werden. Darum ist es eher nicht sinnvoll, Prozentzahlen standortunabhängig anzugeben oder zu interpretieren. 

Ein Beispiel für den Idealfall ist der Windplan Groen in den Niederlanden. Hier konnte das light:guard-System das Blinken über 97% reduzieren, und das trotz hoher Flugaktivität. Die genauen Ergebnisse sind in dieser Fallstudie zu finden.

Hierzu gibt es zwei Ansätze: Multilateration und Single Receiver Approach.

Multilateration: Bei dieser Methode wird die Position eines Flugzeugs durch das Empfangen von Transpondersignalen an mehreren Receivern bestimmt. Die Signale werden an verschiedenen Orten empfangen und die Zeitdifferenzen genutzt, um die genaue Position des Flugzeugs zu berechnen. Diese Methode ist sehr präzise und kann auch die Höhe des Flugzeugs genau bestimmen. Sie erfordert jedoch mehrere Empfänger, was die Kosten und den Installationsaufwand erhöht.

Single Receiver Approach: Diese Methode verwendet nur eine Empfangsstation, um die Signale von Transpondern zu empfangen. Die Position des Flugzeugs wird basierend auf der Stärke und Richtung des empfangenen Signals geschätzt. Diese Methode ist weniger genau als die Multilateration und kann Schwierigkeiten bei der genauen Höhenbestimmung haben. Sie ist jedoch kostengünstiger und einfacher zu installieren, da nur eine Empfangsstation benötigt wird.

Multilateration (MLAT) ist eine bekannte und erprobte Methode in der Luftfahrt. Dabei wird die Position eines Flugobjektes kalkuliert, indem die unterschiedlichen Ankunftszeiten des gleichen Funksignals an verschiedenen Empfängern gemessen werden. Das light:guard-System zur Bedarfsgesteuerten Nachtkennzeichnung funktioniert an den meisten Standorten mittels Multilateration und kann so besonders genaue Ergebnisse erzielen. Multilateration benötigt folgende Elemente:

Transponderempfänger (Light:Guard Receiver): Es gibt mehrere Transponderempfänger an bekannten Standorten mit synchronisierten Uhren. Diese Receiver empfangen die Transpondersignale, die von Flugzeugen gesendet werden.

Zeitmessung: Wenn ein Flugzeug ein Transpondersignal aussendet, wird dieses von den verschiedenen Transponderempfängern empfangen. Jeder Transponderempfänger misst die Zeit, die das Signal benötigt, um ihn zu erreichen.

Triangulation: Durch die Laufzeitdifferenzen der Transpondersignale zwischen den verschiedenen Transponderempfängern können Positionen berechnet werden. Das geschieht durch Triangulation. Dabei wird die Position des Flugzeugs durch den Schnittpunkt der Zeitmessungen von verschiedenen Empfängern bestimmt.

Fehlerkorrektur: Da die Transpondersignale eine gewisse Zeit benötigen, um zu den Empfängern zu gelangen, müssen einige Faktoren berücksichtigt werden. Diese Faktoren sind die Laufzeit des Signals, mögliche Reflektionen und atmosphärische Bedingungen. Algorithmen korrigieren die Fehler und berechnen die genaue Position des Flugzeugs.

Ein Transponder ist ein elektronisches Gerät, das in Flugzeugen installiert ist. Es sendet ein Signal aus, das von Radarsystemen am Boden empfangen wird. Dadurch können die Position und die Höhe des Flugzeugs genau bestimmt werden. In der Luftfahrt werden Transponder verwendet, um die Position und Höhe eines Flugzeugs für die Fluglotsen am Boden sichtbar zu machen.

Transponderbasierte BNK: Bei diesen Systemen wird die Position der Flugobjekte durch deren ausgesendete Transpondersignale bestimmt. Nur Flugobjekte, die mit einem Transponder ausgestattet sind, werden erkannt. Diese Systeme sind sehr genau und benötigen weniger Infrastruktur am Boden.

Radarbasierte BNK: Diese Systeme nutzen Radarsignale, um Flugzeuge in der Nähe der Windenergieanlagen zu erkennen. Sie können alle Flugobjekte erfassen, unabhängig davon, ob sie einen Transponder haben oder nicht. Radar-BNK erfordert jedoch mehr technische Infrastruktur und kann teurer in der Installation und Wartung sein.

Aktiv- und Passivradar sind zwei verschiedene Arten von Radarsystemen.

Aktivradare senden aktiv Signale aus, die von einem Objekt reflektiert werden und dann vom Radar empfangen werden. Die Zeit, die das Signal benötigt, um zurückzukehren, wird gemessen, um Entfernung und Geschwindigkeit des Objekts zu bestimmen.

Im Gegensatz dazu empfangen Passivradare Signale, die von anderen Quellen ausgesendet werden, wie zum Beispiel von Rundfunk- oder Fernsehsendern. Anhand der Störungen oder Veränderungen in diesen Signalen kann ein Passivradar Objekte erfassen, ohne selbst Signale auszusenden.

Beide Arten haben ihre eigenen Vor- und Nachteile, wie z.B. die Stealth-Charakteristiken von Passivradar, die es schwieriger machen können, von traditionellen Aktivradarsystemen erfasst zu werden.

Die Light:Guard-Receiver decken mit ihrem Empfangsradius fast ganz Deutschland ab. 50.000km² davon sind bereits AVV-konform vermessen und zertifiziert. Auf dieser Fläche können neue BNK-Systeme sehr schnell in Betrieb genommen werden.

Windparks in einem der vermessenen Gebiete können BNK in acht Wochen erhalten. Wenn die Anlagen BNK-fähig sind, garantieren wir Installation und Zertifikat innerhalb von acht Wochen. Über eine kurze Anfrage bei uns können wir schnell herausfinden, ob Ihr Park dafür in Frage kommt.

Und wenn nicht? Dann erhalten Sie BNK trotzdem in circa drei Monaten. Die Light:Guard-Infrastruktur ist so gut aufgestellt, dass ihre Anlagen rechtzeitig vor der BNK-Frist am Jahresende dunkel sind.

2017 hat das BMVI mitgeteilt, dass die Bedarfsgerechte Nachtkennzeichnung mit Aktivierung der Befeuerung durchgeführt werden darf. Seitdem gab es keine andere Stellungnahme vom BMDV. Deshalb aktivieren wir auch bei Dämmerung die BNK. Wir arbeiten anhand der Astro-Clock, die sagt, wann Astronomische Nacht ist.

Die Ursachen für eine aktive Befeuerung trotz vorhandenem BNK-System können vielseitig sein. Zu den häufigsten Gründen gehören:

Flugaktivitäten im Luftraum:

• Der Wirkraum des Windparks wird durchflogen
• Flugobjekt in größerer Entfernung (das light:guard-System detektiert spätestens ab 6 km am Boden)
• Flugaktivität weiter entfernt als 6 km
• Ein in Bereitschaft befindliches Flugobjekt (z.B. Rettungshubschrauber) befindet sich in der Nähe. Solange der Transponder angeschaltet ist, wird die Befeuerung im Windpark aktiviert

Light:Guard kann in diesem Fall eine erweiterte Luftraumanalyse durchführen, die den Transponder benennt, der zur Aktivierung führt. Abschalten können wir diesen aber selbstverständlich nicht.

Signalstörungen:

• Ausgefallene Internetverbindung
• Zu große Latenz bei der Internetverbindung (z.B. LTE auf dem Land)
• Stromausfall im Windpark oder Netzabschaltung
• Ausfall des Transponderempfängers im Windpark (z.B. bei Wartungsarbeiten)
• Serverausfall

Einzelne Anlagen im Park blinken:

• Unterschiedliche BNK-Signalanbieter im Windpark
• Übertragung des Unterdrückungssignals per Funk oder Kabel ist gestört
• Lampe oder Befeuerungsschrank defekt
• Stromausfall bei einzelnen WEAs

Je besser die Signalqualität des BNK-Systems ist, desto mehr können die Lichtemissionen durch das Blinken reduziert werden. Light:Guard arbeitet kontinuierlich an der Verbesserung der Luftraumüberwachung durch:

• Installation weiterer Light:Guard Receiver in umliegende Windparks
• Optimierung der Algorithmen zur genaueren Bestimmung des Transponderposition
• Verbesserung der Hardware
• Filterung von Störsignalen
• Analyseprogramme zur Überwachung der Aktivierungszeiten im Windpark.