Windenergieanlagen: Schutz vor Lärmbelästigungen

23. März 2015 | Sascha Schulz

Grafik: Windenergieanlagen und Schallemissionen

Grafik: Windenergieanlagen und Schallemissionen, Quelle: EnergieAgentur.NRW

Geräusche von Windenergieanlagen sind ein großes Thema in der öffentlichen Diskussion. Auch wenn die Anlagengeräusche in den vergangenen Jahren beachtlich verringert werden konnten, sorgen sich betroffene Anwohner oftmals um zukünftige Geräuschbelastungen. Dieser Beitrag führt kurz in die Thematik der Akustik und Geräuschwahrnehmung ein, gibt einen Überblick, welche Geräusche von WEA verursacht werden und welche Lärmschutzregeln zum Einsatz kommen.

Fachbeitrag
von Dipl.-Ing. Sascha Schulz, EnergieAgentur.NRW

Als Lärm werden Geräusche bezeichnet, die zu Störungen, Belästigungen oder zu Schäden führen können. Lärm in der näheren Umgebung belastet die Bevölkerung seit Jahren unverändert und nimmt zum Teil gesundheitsgefährdende Ausmaße an. Hauptursache in Deutschland und in den europäischen Nachbarländern ist der Schienen-, Straßen- und Luftverkehr sowie das seit Jahren steigende Verkehrsaufkommen. Auch die Betriebsgeräusche von Windenergieanlagen (WEA) spielen in der öffentlichen Diskussion eine große Rolle. Die Anlagengeräusche wurden zwar in den vergangenen Jahren durch die konsequente technische Weiterentwicklung beachtlich verringert, dennoch verursachen Windanlagen Geräusche. Bei den betroffenen Anwohnern werden durch geplante Windanlagen schnell Vorbehalte und Sorgen, ja zum Teil Ängste ausgelöst, was die zukünftigen Geräuschbelastungen in ihrem direkten Lebensumfeld anbelangt. Anders als Verkehrslärm, unterliegen die von WEA erzeugten Geräusche den Regelungen des Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG). Beim Ausbau der Windenergie werden die Auswirkungen auf Mensch und Umwelt bereits frühzeitig bei der Planung und Genehmigung berücksichtigt: Zum Schutz vor Lärmbelästigungen gelten deshalb strenge gesetzliche Grenzwerte, deren Einhaltung behördlich überwacht wird. Dennoch kann es zu Beschwerden über Lärmbelästigungen kommen.

Wie werden Geräusche wahrgenommen?

Als Geräusch wird die gleichzeitige Wahrnehmung unterschiedlicher Töne bezeichnet. Das menschliche Ohr ist in der Lage, Töne im Frequenzbereich zwischen 20 und 20.000 Hertz wahrzunehmen. In der Physik ist die Frequenz (Hz) ein Maß dafür, wie schnell Wiederholungen eines wiederkehrenden Vorgangs aufeinander folgen. In der Akustik stehen hierbei die periodischen Druckschwankungen der Luft, also die Schwingungen pro Sekunde im Fokus. Der messtechnisch erfassbare Schalldruck stellt den wichtigsten Maßstab zur Beurteilung von Geräuschen dar. Er wird i.d.R. in den sogenannten Schalldruckpegel (Dezibel) umgerechnet (siehe Abbildung) und kann mit Hilfe eines Mikrofons gemessen werden. Das menschliche Gehör empfindet Töne mit unterschiedlicher Frequenz als verschieden laut. Die Schallsignale werden daher im Messgerät in der Form gefiltert, dass die Eigenschaften des menschlichen Gehörs nachgebildet werden. Diese bewerteten Schalldruckpegel werden als Dezibel (A) – Einheit dB(A) – angegeben.

Subjektive Einflüsse spielen ebenfalls eine wichtige Rolle in der menschlichen Schallwahrnehmung, denn die belästigende Wirkung von Lärm wird lediglich zu einem Drittel durch die physikalische Lautstärke des Geräusches selbst bestimmt. Aus der Lärmforschung ist bekannt, dass ein weiteres Drittel durch individuelle, nicht akustische Faktoren (z. B. individuelle Lärmempfindlichkeit, Einstellung zur Geräuschquelle, gesellschaftliche Werturteile) bestimmt wird, während die Ursachen für das letzte Drittel unbekannt sind. Aus der nachstehenden Abbildung kann die typische Wahrnehmung und Wirkung verschiedener Schalldruckpegel entnommen werden.

Grafik: Grafik: Schallpegel in Dezibel, Quelle: Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW

Welchen Lärmschutz haben Anwohner?

Große WEA (> 50 m Gesamthöhe) bedürfen einer immissionsschutzrechtlichen Genehmigung nach dem BImSchG. Im Rahmen des Genehmigungsverfahrens muss nachgewiesen werden, dass durch die geplante(n) Anlage(n) keine schädlichen Umwelteinwirkungen (§ 3 Abs. 1 BImSchG) verursacht werden. Dazu zählen unter anderem erhebliche Lärmbelästigungen. Der Schutz vor und die Vorsorge gegen schädliche Umwelteinwirkungen durch Geräusche (§ 5 Abs. 1 Nr. 1 BImSchG) ist sichergestellt, wenn die Gesamtbelastung (inkl. bestehender Vorbelastungen) am Immissionsort die jeweiligen Immissionsrichtwerte nicht überschreitet. Die Richtwerte wurden vom Gesetzgeber unter anderem aus Gründen der Gesundheitsvorsorge festgelegt. Die für WEA maßgeblichen Immissionsrichtwerte sind der Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA Lärm, Abschnitt 6.1) zu entnehmen. Diese akustischen Grenzwerte sind zwingend einzuhalten, die Genehmigungsbehörde hat hierbei keinerlei Ermessensspielräume. Hinsichtlich der Bewertung der Belästigungswirkung wird auf einen „verständigen, durchschnittlich empfindlichen Menschen“ abgestellt (VV BImSchG NRW, Kapitel 2.1.4, Abs. 2). In der TA Lärm sind unterschiedliche Richtwerte für verschiedene Baugebietskategorien entsprechend den Festlegungen nach der Baunutzungsverordnung (BauNVO) enthalten. Die unterschiedlichen Gebietskategorien spiegeln dabei den Charakter des Wohnumfeldes wider. Ausschlaggebend sind jeweils die strengeren Nachtwerte, da diese geringer sind, als die am Tag einzuhaltenden Werte. Windanlagen dürfen nach den gesetzlichen Immissionsschutzwerten für Dorf- und Mischgebiete nachts maximal 45 dB(A) in reinen Wohngebieten 35 dB(A) laut werden. Ein Wert von 35 dB(A) entspricht etwa der Lautstärke der Umströmung von Gebäuden und Bäumen bei mäßigen Windgeschwindigkeiten. Ein anspringender Kühlschrank weist etwa 40 dB(A) auf (in direkter Umgebung).

Windanlagen dürfen nach den gesetzlichen Immissionsschutzwerten für Dorf- und Mischgebiete nachts maximal 45 dB(A), in reinen Wohngebieten 35 dB(A) laut werden. Das bedeutet, dass für Anwohner eines reinen Wohngebiets beispielsweise andere Immissionsrichtwerte gelten und damit ein höheres Schutzniveau gewährleistet wird als beispielsweise in einem Gewerbegebiet. Für Anwohner im Außenbereich ist nach ständiger Rechtsprechung der Schutzmaßstab für gemischt genutzte Bereiche (Mischgebiete) anzulegen.

Immissionsrichtwerte für Immissionsorte außerhalb von Gebäuden
tagsüber
(6:00–22:00 Uhr)
nachts
(22:00–6:00 Uhr)
in Gewerbegebieten65 dB(A)50 dB(A)
in Dorf- und Mischgebieten60 dB(A)45 dB(A)
in allgemeinen Wohngebieten55 dB(A)40 dB(A)
in reinen Wohngebieten50 dB(A)35 dB(A)
in Kurgebieten45 dB(A)35 dB(A)

Quelle: Eigene Darstellung nach TA Lärm, Abschnitt 6.1

Wie laut sind Geräusche von Windenergieanlagen?

Windenergieanlagen der 2-Megawatt- bis 3-Megawatt-Klasse weisen Schallleistungspegel in einer Bandbreite von etwa 100 bis 106 dB(A) auf, diese sind dabei vom eingesetzten Anlagentyp abhängig. Die Geräuschentstehung von WEA hat sowohl aerodynamische (u. a. rotierende Flügel, Rotorblattprofil) als auch mechanische Ursachen (z. B. Generator, Lüfter und Hilfsantriebe). Das Geräuschverhalten der Anlagen ist stark von der Windgeschwindigkeit selbst abhängig, das heißt mit zunehmender Windgeschwindigkeit steigt nicht nur die elektrische Leistungsabgabe, sondern auch die von der Anlage ausgehenden Betriebsgeräusche. Durch die technische Weiterentwicklung in der Anlagenkonstruktion laufen Windanlagen heute leiser – zum Beispiel durch eine verbesserte Umströmung der Rotorblattprofile.

Windenergieanlagen der 2-Megawatt- bis 3-Megawatt-Klasse weisen Schallleistungspegel in einer Bandbreite von etwa 100 bis 106 dB(A) auf, diese sind dabei vom eingesetzten Anlagentyp abhängig.

Der Schallleistungspegel einer Schallquelle (Emissionspunkt) ist eine akustische Größe. In Bezug auf die Wahrnehmung von Geräuschen ist dieser Wert allerdings nur eingeschränkt aussagekräftig, da die Geräuschwahrnehmung entscheidend von der Entfernung zwischen der Schallquelle selbst und der Hörposition abhängt. Das bedeutet, dass die Frage nach der Lautstärke einer WEA nur in Abhängigkeit von der Entfernung zwischen der Anlage und der Hörposition, meist als Immissionspunkt (IP) bezeichnet, beantwortet werden kann. Wie laut eine WEA an einem bestimmten Immissionspunkt in der näheren Umgebung allerdings tatsächlich ist, ist stets von der Ausbreitung der entstehenden Geräusche im Gelände (z. B. pegelmindernde Abschirmwirkung von Objekten) sowie von weiteren Einflussgrößen (z. B. Anlagentyp und –anzahl) abhängig.

Wie breiten sich Geräusche im Gelände aus?

Welche Schallldruckpegel in der Umgebung von WEA auftreten, ist von verschiedenen Aspekten abhängig (z. B. Anlagentyp, Anzahl der Anlagen, deren Lage zum Immissionsort sowie von der Windgeschwindigkeit). Insbesondere ist hierbei die Ausbreitung des Schalls im Gelände zu berücksichtigen. Grundsätzlich gilt: Der Schalldruckpegel nimmt um sechs bzw. sieben Dezibel pro Abstandsverdoppelung an Stärke ab (Mitwind- bzw. Gegenwindbereich), das heißt die Schallenergie verteilt sich auf die vierfache Fläche und es wird mit größerem Abstand zunehmend leiser. Eine Änderung des Schalldruckpegels um 3 dB(A) ist gerade wahrnehmbar, während eine Änderung um 10 dB(A) subjektiv als Verdopplung bzw. Halbierung der Lautstärke empfunden wird. Daneben sind vorhandene Hindernisse (z. B. Bäume, Hügel), meteorologische Bedingungen (z. B. Windgeschwindigkeit, Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit) sowie die bereits bestehende Vorbelastung durch andere Geräuschquellen bedeutsam. Die Lärmbelastung an einem bestimmten Ort (z. B. Wohnhaus) kann auf Grundlage unterschiedlicher Einflussgrößen (z. B. Eigenschaften der Schallquelle, Geometrie des Schallfeldes, Topographie) anhand von normierten Mess- und Berechnungsverfahren ermittelt werden.

Der Schalldruckpegel nimmt um sechs bis sieben Dezibel pro Abstandsverdoppelung an Stärke ab, d.h. die Schallenergie verteilt sich auf die vierfache Fläche und es wird mit größerem Abstand zunehmend leiser.

Die Abbildung am Anfang dieses Beitrags verdeutlicht diesen Zusammenhang vereinfachend. Dargestellt sind unterschiedliche Baugebietskategorien sowie die in diesen einzuhaltenden Immissionsrichtwerte nach TA Lärm (nachts). Da die erforderlichen Abstände zum Schutz gegen Lärm nicht ausschließlich von der spezifischen Schallemission der einzelnen Windenergieanlage abhängen, sondern darüber hinaus von der Anlagenanzahl und deren Abstände zueinander, d. h. von der konkreten Anlagenkonfiguration, können sachgerecht keine pauschalen Abstände formuliert werden. Für die Festlegung von Abständen spielen neben dem Immissionsschutz auch weitere Aspekte eine wichtige Rolle (siehe Was sagt der Begriff der „optisch bedrängenden Wirkung“?).

Müssen Anlagenbetreiber nachweisen, wie laut geplante Windanlagen sein werden?

Zentraler Bestandteil der Genehmigung einer Windanlage ist die Überprüfung der Schallimmissionen, die von einem geplanten Projekt ausgehen würden (akustische Planung). Mögliche Geräuschbelastungen von Windenergieprojekten, die sich in Planung befinden, können im Vorfeld berechnet werden (inkl. Vorbelastungen). Hersteller von WEA sind verpflichtet das Geräuschverhalten eines Anlagentyps durch ein unabhängiges Messinstitut ermitteln zu lassen (akustische Vermessung). Diese Messberichte sind eine erste Grundlage für die Beurteilung im Rahmen des anlagenbezogenen Genehmigungsverfahrens. Da die Ausbreitung des Schalls stark von der räumlichen Umgebung abhängig ist (siehe oben), sind im Rahmen des Genehmigungsverfahrens unabhängige Geräuschprognosen mit konkreten Berechnungen zur Schallausbreitung, sogenannte Schallprognosen und Schallausbreitungsrechnungen, vorzulegen. Hierbei ist diejenige Betriebsweise zu Grunde zu legen, die zu dem höchsten Schallpegel führt. Die Berechnungen nehmen dabei auf die in der Anlagenumgebung befindlichen Gebäude (Immissionspunkte) Bezug. Ergeben die Berechnungen, dass die Richtwerte nicht eingehalten werden könnten, ist die Windanlage nicht genehmigungsfähig und kann somit nicht errichtet werden.

In der behördlichen Genehmigung kann festgelegt werden, dass die Anlagenleistung bei Nacht oder bei bestimmten Windgeschwindigkeiten gedrosselt (leistungsreduzierter Betrieb) wird, sodass die Schallemissionen abgesenkt und die Grenzwerte eingehalten werden. Hiermit wird dem Schutz der Anwohner vor Immissionen Rechnung getragen. Mit Messungen am Immissionsort wird darüber hinaus die Einhaltung der gesetzlichen Richtwerte überwacht. Ferner wird der maximal zulässige Emissionswert in der Genehmigung verbindlich festgelegt. Auf der Grundlage dieser Genehmigungsvoraussetzung wird dann die Anlagensteuerungstechnik programmiert. Sofern eine Überschreitung der Emissionswerte nicht sicher ausgeschlossen werden kann, erfolgt nach Errichtung der Anlage eine Abnahmemessung unter Berücksichtigung einer standardisierten Windgeschwindigkeit (§§ 26 und 28 BImSchG). Hiermit muss der Genehmigungsbehörde der messtechnische Nachweis erbracht werden, dass das Geräuschverhalten der Windanlage die Grenzwerte tatsächlich einhält, sodass der Schutz der Anwohner vor erheblichen Belästigungen durch Lärm gewährleistet werden kann.

Wie kommt es trotz der Einhaltung von gesetzlichen Richtwerten zu Anwohnerbeschwerden?

Auch wenn die gesetzlichen Richtwerte eingehalten werden, klagen im Einzelfall Anwohner von Windenergieanlagen über Geräuschbelästigungen. Warum sich manche Menschen an den Geräuschen von bestimmten Windenergieanlagen stören, obwohl alle gesetzlichen Richtwerte eingehalten werden, ist Gegenstand umweltpsychologischer Forschungen. Eine ältere Untersuchung nennt als häufige Ursache für solche Beschwerden den Wunsch auf Erhaltung der naturnahen Ruhe, da Windenergievorhaben in der Regel in Außenbereichen realisiert werden und sich diese Bereiche durch geringe Lärmbelastungen auszeichnen. Dieser Befund weist sicherlich in die richtige Richtung, wird allerdings der Komplexität der eigentlichen Thematik nicht ganz gerecht.

Eine aktuelle stresspsychologische Studie, die sich auf einen zweijährigen Feldversuch in der Nähe eines bestehenden Windparks in der niedersächsischen Gemeinde Wilstedt stützt, kommt zu dem Ergebnis, dass der Prozentsatz derjenigen Windparkanwohner, die Windenergieanlagengeräusche in ihrem Lebensumfeld als störend empfinden, zwar klein ist. Dennoch treten indes Beschwerden auf. Auf der Suche nach einer Erklärung für diesen Befund, haben die Forscher akustische Messungen vorgenommen und sind einem physikalischen Schallphänomen, der sogenannten Amplitudenmodulation, als Hauptursache für die Geräuschbelästigungen auf die Spur gekommen. Hierbei handelt es sich um Geräusche, die als „Fauchen und pulsierendes Rauschen“ beschrieben worden sind, unregelmäßig auftreten und deshalb die Aufmerksamkeit auf sich ziehen. Noch ist unklar, warum das Phänomen auftritt und wie es gemindert werden kann. Hier haben die Forscher noch weiteren Forschungsbedarf identifiziert.

Eine andere Ursache für Beschwerden, betonen die Autoren der Studie, seien nicht-akustische Faktoren: Die Stress- und Lärmwirkungsforschung zeige, dass Menschen, die einer Lärmquelle aufgeschlossen gegenüberstehen, sich weniger an den entstehenden Geräuschen stören. Wer also zum Beispiel das Vorgehen zur Planung und Umsetzung eines Windparks bereits als störend, belästigend oder nicht transparent wahrgenommen hat, der nimmt die späteren Immissionen unter Umständen subjektiv stärker wahr, so die Forscher. Aus umweltpsychologischer Sicht wird dieser Zusammenhang mit dem Konzept der „Moderatorvariablen“ beschrieben. Es besagt, dass auch nicht-akustische Faktoren bedeutsame Einflussgrößen in Bezug auf die menschliche Lärmwahrnehmung sind. Diese kann zu einer Verstärkung oder auch Abschwächung der subjektiven Schallwahrnehmung beitragen.

„Ein Schallreiz ruft in einer betroffenen Person grundsätzlich eine Reaktion hervor, aber beeinflussende (moderierende) Faktoren, die selbst nicht vom Ausmaß der akustischen Belastungen abhängen, steuern die Reaktion in Richtung einer Verstärkung oder Abschwächung“, so der Sachverständigen Rat für Umweltfragen (SRU).

Hierbei sind Eigenschaften der Geräuschquelle selbst (z. B. Einstellung des Betroffenen zur Geräuschquelle sowie zu deren Verursacher), individuelle bzw. persönliche Faktoren (z. B. gesundheitliche Befürchtungen, Angstgefühle und individuelle Lärmempfindlichkeit) sowie die aktuelle Situation der betroffenen Person (v. a. Störungen der Konzentration, Arbeit und Schlaf) von besonderer Bedeutung für die subjektive Lärmwahrnehmung.

Die Wilstedt-Studie kommt auf Grundlage der empirischen Anwohnerbefragungen zu dem Ergebnis, dass interessanterweise kein bedeutender Zusammenhang zwischen der Nähe zum Windpark und den wahrgenommenen Belästigungen besteht. Größeren Einfluss in Bezug auf die wahrgenommene Belästigung spielen hingegen die Anzahl der sichtbaren Windenergieanlagen sowie die persönliche Wahrnehmung der Planungs- und Bauphase des Windparks. Aus diesem Grund empfiehlt es sich, möglichst früh auf die Ansprache und Beteiligung der betroffenen Anwohner zu setzen. So sollte bereits der Prozess vor der eigentlichen Betriebsphase möglichst offen und transparent unter Beteiligung der Bürgerinnen und Bürger gestaltet werden, um die wahrgenommenen Belastungen der Anwohner möglichst zu minimieren.

Fazit

Windenergieanlagen verursachen Schallemissionen, die mit zunehmender Entfernung zur Schallquelle abnehmen. Windenergieanlagen der 2-Megawatt- bis 3-Megawatt-Klasse weisen Schallleistungspegel in einer Bandbreite von etwa 100 bis 106 dB(A) auf, diese sind dabei vom eingesetzten Anlagentyp abhängig. Zum Schutz der Anwohner vor Lärmbelästigungen gelten deshalb strenge gesetzliche Grenzwerte, deren Einhaltung behördlich im Rahmen des Genehmigungsverfahrens sichergestellt wird. Daneben spielt für die Geräuschwahrnehmung von Windenergieanlagen auch das Vorgehen im Rahmen der Planungs- und Bauphase eine wichtige Rolle in Bezug auf die subjektive Geräuschwahrnehmung von Anwohnern. Deshalb ist zu empfehlen, diese Phasen möglichst behutsam, transparent und unter frühzeitiger Beteiligung der Bürgerinnen und Bürger vorzunehmen.

Weitere Informationen
Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz NRW:
Broschüre: Besser leben mit Lärm
Ministerium für Inneres und Kommunales des Landes NRW
Erlass für die Planung und Genehmigung von Windenergieanlagen und Hinweise für die Zielsetzung und Anwendung (Windenergie-Erlass)
Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW:
Grundlagen Lärm
Geräusche Windenergieanlagen

Ein Gedanke zu „Windenergieanlagen: Schutz vor Lärmbelästigungen

  1. Die Ergebnisse der genannten Studie zum Windpark Wilstedt mögen zwar sachlich korrekt sein, allerdings ist das gezogene Fazit irreführend.

    Die Durchschnittsentfernung zur nächstgelegenen WEA (Gesamthöhe 150m) bei den Studienteilnehmern beträgt 1900m, was deutlich über dem von Windkraftgegnern geforderten „10xH“ Abstand liegt. Der betrachtete minimale Abstand liegt mit 1250m nur knapp unter des 10xH Abstandes. Das sich die „Mehrheit“ mit dieser Betrachtung nicht belästigt fühlt, ist somit nicht sehr verwunderlich – und dennoch: 25% fühlen sich belästigt und 7% stark belästigt.

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