F2E Fluid & Energy Engineering GmbH & Co. KG

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1 F2E Fluid & Energy Engineering GmbH & Co. KG Gutachten zur Standorteignung von WEA am Standort Sondershausen - Großberndten (Auszug der Seiten 1-4, und 33-37) Referenz-Nummer: F2E-2017-TGW-017, Revision 2 Auftraggeber: Stadt Sondershausen Fachbereich Bau & Ordnung Markt Sondershausen Die Ausarbeitung des Gutachtens erfolgte durch: Fluid & Energy Engineering GmbH & Co. KG Borsteler Chaussee 178, Hamburg, Verfasser: B.Eng. Philipp Kluth, Sachverständiger, Hamburg, Geprüft: Dipl.-Ing. Steffen Wussow, Sachverständiger, Hamburg, Für weitere Auskünfte: Tel.: Fax: Philipp Kluth: kluth@f2e.de oder Steffen Wussow: wussow@f2e.de

2 Referenz-Nr.: F2E-2017-TGW-017, Revision 2 Seite 2 von 37 Urheber- und Nutzungsrecht: Urheber des Gutachtens ist die Fluid & Energy Engineering GmbH & Co. KG. Der Auftraggeber erwirbt ein einfaches Nutzungsrecht entsprechend dem Gesetz über Urheberrecht und verwandte Schutzrechte (UrhG). Das Nutzungsrecht kann nur mit Zustimmung des Urhebers übertragen werden. Veröffentlichung und Bereitstellung zum uneingeschränkten Download in elektronischen Medien sind verboten, soweit nicht ausdrücklich gestattet. 0 Kurzdarstellung des Ergebnisses WEA am Standort Sondershausen - Großberndten (Thüringen) WEA lfd. Nr. Geplante und benachbarte WEA 1-27 Betrachtete WEA 1-5, 8-10, Getroffene Aussagen zu den betrachteten WEA Die Standorteignung folgender WEA ist durch einen Vergleich mit den Windbedingungen der Auslegung nachgewiesen. Die Standorteignung folgender WEA ist hinsichtlich des Einflusses benachbarter WEA durch einen Vergleich mit den Windbedingungen der Auslegung nachgewiesen. Die Standorteignung folgender WEA lässt sich hinsichtlich des Einflusses benachbarter WEA durch einen Vergleich mit den Windbedingungen der Auslegung nicht nachweisen. Ein signifikanter Einfluss durch neu geplante WEA ist nicht vorhanden. Die Standorteignung folgender WEA lässt sich hinsichtlich des Einflusses benachbarter WEA durch einen Vergleich mit den Windbedingungen der Auslegung nicht nachweisen. Ein weiterer signifikanter Einfluss wird durch entsprechende Betriebsbeschränkungen unterbunden. Die Standorteignung folgender WEA ist hinsichtlich des Einflusses benachbarter WEA unter Berücksichtigung der entsprechenden Betriebsbeschränkung durch einen Vergleich mit den Windbedingungen der Auslegung nachgewiesen. Tabelle 0.1: Kurzdarstellung des Ergebnisses. WEA lfd. Nr , 10, 12-14, Alle Benennungen von Windenergieanlagen (WEA) im Dokument beziehen sich auf die Nomenklatur von Spalte 2 (Lfd. Nr.) in Tabelle Eine ausführliche Erläuterung der Ergebnisse erfolgt ab Kapitel

3 Referenz-Nr.: F2E-2017-TGW-017, Revision 2 Seite 3 von 37 Inhaltsverzeichnis 0 Kurzdarstellung des Ergebnisses Aufgabenstellung Grundlagen Nachweis durch Vergleich der Windbedingungen Nachweis durch Vergleich der Lasten Auslegungswerte Turbulenzintensität Windgeschwindigkeit Weitere Windbedingungen Gültigkeit der Ergebnisse Eingangsdaten Windparkkonfiguration Auslegungswerte Winddaten am Standort Sektorielle Betriebsbeschränkungen Bestimmung der Standortbedingungen Standortbesichtigung Orografie Turbulenzintensität Umgebungsturbulenzintensität Effektive Turbulenzintensität min-Mittelwert der Windgeschwindigkeit auf Nabenhöhe mit einem Wiederkehrzeitraum von 50 Jahren Weitere Windbedingungen für das vereinfachte Verfahren gemäß DIBt Mittlere Jahreswindgeschwindigkeit Weitere Windbedingungen für das Verfahren gemäß DIN EN Nachweis der Standorteignung Vergleich der Windbedingungen Turbulenzintensität min-Mittelwert der Windgeschwindigkeit auf Nabenhöhe mit einem Wiederkehrzeitraum von 50 Jahren Weitere nachzuweisende Windbedingungen für das vereinfachte Verfahren gemäß DIBt Weitere nachzuweisende Windbedingungen für das Verfahren gemäß DIN EN Nachweis der Standorteignung durch einen Vergleich der Lasten Zusammenfassung Formelzeichen und Abkürzungen Literaturangaben...36

4 Referenz-Nr.: F2E-2017-TGW-017, Revision 2 Seite 4 von 37 1 Aufgabenstellung Die Fluid & Energy Engineering GmbH & Co. KG ist beauftragt worden, Windenergieanlagen (WEA) hinsichtlich ihrer Standorteignung gemäß Kapitel 16 (Standorteignung von Windenergieanlagen) der DIBt-Richtlinie für Windenergieanlagen von 2012 /17/ zu betrachten und zu bewerten. Voraussetzung für einen Nachweis der Standorteignung ist gemäß /17/ das Vorliegen einer gültigen Typenprüfung bzw. Einzelprüfung für die WEA. Im Folgenden ist die Möglichkeit der Einzelprüfung stets eingeschlossen, wenn von Typenprüfung gesprochen wird, auch wenn dies nicht explizit erwähnt wird. Der Nachweis der Standorteignung der WEA erfolgt entweder durch einen Vergleich der am jeweiligen Standort der WEA herrschenden Windbedingungen mit den Windbedingungen, die der Typenprüfung zugrunde liegen, oder durch einen Vergleich der standortspezifischen Lasten mit den Lasten, die der Typenprüfung zugrunde liegen (siehe auch Kapitel 2). Die Windbedingungen sind in den jeweiligen DIBt-Richtlinien /12, 13, 17/ festgelegt und Bestandteil der Typenprüfung einer WEA. Auf Basis dieser Windbedingungen und der daraus resultierenden Lasten garantiert eine Typenprüfung nach /12, 13, 17/ eine Entwurfslebensdauer der WEA von mindestens 20 Jahren. Aufgrund fehlender Kriterien für einen Immissionsgrenzwert für die durch Nachbar- WEA erhöhte Turbulenzbelastung einer WEA können ersatzweise die Kriterien der Standorteignung für eine Turbulenzimmissionsprognose im Rahmen eines BImSchG- Antrages herangezogen werden. Es wird dabei davon ausgegangen, dass die Reduktion der Lebenszeit und der zusätzliche Verschleiß der WEA zumutbar sind, solange die Standorteignung hinsichtlich der Auslegungswerte der Turbulenzintensität oder hinsichtlich der Auslegungslasten gewährleistet bleibt. Das vorliegende Gutachten zur Standorteignung ist daher gleichzeitig eine Turbulenz-Immissionsprognose im Sinne des BImSchG.

5 Referenz-Nr.: F2E-2017-TGW-017, Revision 2 Seite 15 von 37 Erläuterung der Begriffe geplante WEA benachbarte WEA betrachtete WEA WEA, deren Standorteignung im Rahmen des Gutachtens zu bewerten ist. Alle weiteren WEA, die vom Auftraggeber übermittelt wurden. Es ist dabei unerheblich, ob sich einzelne benachbarte WEA ebenfalls in Planung oder Bau befinden. Entscheidend ist die Windparkkonfiguration, die als Vorbelastung für die geplanten WEA zu unterstellen ist. Alle benachbarten WEA gehen in die Berechnungen ein und sind in Tabelle aufgeführt. Für alle betrachteten WEA werden Ergebnisse ausgewiesen und abschließende Aussagen getroffen. Windpark Referenzpunkt der Winddaten Farbliche Zuordnung der Symbole Geplante WEA. Der Begriff wird im Sinne des Anhangs D der DIN EN /7/ verwendet und umfasst geplante und benachbarte WEA. Jeweiliger Standort, auf dessen Koordinaten sich die verwendeten Winddaten beziehen. Benachbarte WEA, die aufgrund ihres Abstandes (siehe Kapitel 2 und 4.3.2) zu den geplanten WEA zu betrachten sind. Benachbarte WEA, die aufgrund ihres Abstandes (siehe Kapitel 2 und 4.3.2) zu den geplanten WEA nicht zu betrachten sind, die aber Einfluss auf die zu betrachtenden WEA (, ) ausüben. Diese WEA sind eventuell nur zum Teil in Abbildung dargestellt. Benachbarte WEA, die aufgrund ihres Abstandes (siehe Kapitel 2 und 4.3.2) zu den geplanten WEA nicht zu betrachten sind und die keinen Einfluss auf die zu betrachtenden WEA (, ) ausüben. Diese WEA sind eventuell nur zum Teil in Abbildung dargestellt. Referenzpunkte der Winddaten. Referenzpunkt der Winddaten auf den Koordinaten einer (in diesem Fall geplanten) WEA. Tabelle 2.4.1: Erläuterung der verwendeten Begriffe und Symbole. 3 Eingangsdaten 3.1 Windparkkonfiguration Am Standort Sondershausen - Großberndten (Thüringen) plant der Auftraggeber die Errichtung von sieben Windenergieanlagen (WEA 21-27). Am Standort befinden sich 20 weitere benachbarte WEA. Die vom Auftraggeber übermittelten Daten zur Windparkkonfiguration sind in Tabelle bzw. Abbildung dargestellt. Alle Benennungen von WEA im Dokument beziehen sich auf die Nomenklatur von Spalte 2 (Lfd. Nr.) in Tabelle

6 Referenz-Nr.: F2E-2017-TGW-017, Revision 2 Seite 16 von 37 Lfd. Nr. WEA Bezeichnung Koordinaten (Gauß-Krüger PD Bessel) East North Hersteller WEA-Typ P N [MW] 1 WEA B ENERCON E-82 E WEA B ENERCON E-82 E WEA B ENERCON E-82 E WEA B ENERCON E-82 E WEA B ENERCON E-82 E WEA B ENERCON E-82 E WEA B ENERCON E-66/ 18/ / WEA B ENERCON E-82 E WEA B ENERCON E-40/ WEA B ENERCON E-82 E WEA B ENERCON E-82 E WEA P Vestas V WEA P Vestas V WEA P Vestas V WEA P ENERCON E WEA P Vestas V WEA P Vestas V D [m] z hub [m]

7 Referenz-Nr.: F2E-2017-TGW-017, Revision 2 Seite 17 von 37 Lfd. Nr. WEA Bezeichnung Koordinaten (Gauß-Krüger PD Bessel) East North Hersteller WEA-Typ P N [MW] 18 WEA P ENERCON E WEA P ENERCON E WEA P Vestas V WEA P ENERCON E WEA P Vestas V WEA P Vestas V WEA P Vestas V WEA P Vestas V WEA P ENERCON E WEA P ENERCON E Tabelle 3.1.1: Windparkkonfiguration. D [m] z hub [m]

8 Referenz-Nr.: F2E-2017-TGW-017, Revision 2 Seite 33 von 37 der Weibull-Verteilung gleichzeitig größer gleich 2 sein. Da für die Standorte der geplanten WEA Formparameter k der Weibull- Verteilung ermittelt wurden, die kleiner als 2 sind, sind die Auslegungswerte in Tabelle um 5% zu verkleinern. Damit ergibt sich für die geplanten WEA 21 und 27 ein anzusetzender Wert von 8.08m/s, für die geplanten WEA ein anzusetzender Wert von 7.11m/s und für die geplante WEA 26 ein anzusetzender Wert von 8.33m/s. Der Vergleich dieser Werte mit den in Tabelle aufgeführten Werten der mittleren Jahreswindgeschwindigkeit ergibt für die geplanten WEA keine Überschreitung Weitere nachzuweisende Windbedingungen für das Verfahren gemäß DIN EN Entsprechend Kapitel 4.6 ist für keine der geplanten WEA das Verfahren nach DIN EN /7/ anzuwenden. Weitere Windbedingungen müssen daher nicht nachgewiesen werden. 5.2 Nachweis der Standorteignung durch einen Vergleich der Lasten Die in Kapitel ermittelten effektiven Turbulenzintensitäten und die in Kapitel 3.3 aufgeführten Winddaten für die WEA 8 und 9 können in Verbindung mit weiteren Windbedingungen als Eingangsparameter für standortspezifische Berechnungen der Betriebslasten der WEA 8 und 9 durch den Hersteller verwendet werden (siehe Kapitel 2.2), um die Standorteignung der WEA 8 und 9 hinsichtlich des Einflusses benachbarter WEA durch einen Vergleich mit den Auslegungslasten zu überprüfen. Ein entsprechender Berechnungsbericht liegt für die WEA 8 und 9 nicht vor. 6 Zusammenfassung Am Standort Sondershausen - Großberndten (Thüringen) plant der Auftraggeber die Errichtung von sieben Windenergieanlagen (WEA). Am Standort befinden sich 20 weitere benachbarte WEA. Die Planung wurde von uns daraufhin bewertet, ob die Standorteignung der zu betrachtenden WEA gemäß DIBt-Richtlinie für Windenergieanlagen von 2012 /17/ gewährleistet ist. Die Ergebnisse beziehen sich dabei auf eine vorliegende gültige Typenprüfung für

9 Referenz-Nr.: F2E-2017-TGW-017, Revision 2 Seite 34 von 37 die betrachteten WEA. Der Typenprüfung müssen mindestens die in der Tabelle aufgeführten Auslegungswerte zugrunde liegen. Die Ergebnisse dienen gleichzeitig als Turbulenz-Immissionsprognose im Sinne des BImSchG. Das heißt, die Immissionen sind zumutbar, solange die Standorteignung hinsichtlich der Auslegungswerte der Turbulenzintensität oder hinsichtlich der Auslegungslasten gewährleistet bleibt. Abschließend kann festgestellt werden, dass die Standorteignung der am Standort Sondershausen - Großberndten betrachteten WEA durch einen Vergleich mit den Windbedingungen der Auslegung nachgewiesen ist. Die Standorteignung der am Standort Sondershausen - Großberndten betrachteten WEA 1-5, 10, und ist hinsichtlich des Einflusses benachbarter WEA durch einen Vergleich mit den Windbedingungen der Auslegung nachgewiesen. Die Standorteignung der am Standort Sondershausen - Großberndten betrachteten WEA 8 lässt sich hinsichtlich des Einflusses benachbarter WEA durch einen Vergleich mit den Windbedingungen der Auslegung nicht nachweisen. Ein signifikanter Einfluss durch neu geplante WEA ist nicht vorhanden. Die Standorteignung der am Standort Sondershausen - Großberndten betrachteten WEA 9 lässt sich hinsichtlich des Einflusses benachbarter WEA durch einen Vergleich mit den Windbedingungen der Auslegung nicht nachweisen. Ein weiterer signifikanter Einfluss wird durch die Betriebsbeschränkungen gemäß Tabelle unterbunden. Die Standorteignung der am Standort Sondershausen - Großberndten betrachteten WEA 15 ist hinsichtlich des Einflusses benachbarter WEA unter Berücksichtigung der Betriebsbeschränkung gemäß Tabelle durch einen Vergleich mit den Windbedingungen der Auslegung nachgewiesen. Die Betriebsbeschränkungen gemäß Tabelle können entfallen, wenn auf Basis der hier ermittelten Windbedingungen ein Nachweis der Standorteignung durch einen Vergleich der Lasten erbracht wird (siehe Kapitel 5.2).

10 Referenz-Nr.: F2E-2017-TGW-017, Revision 2 Seite 35 von 37 7 Formelzeichen und Abkürzungen WEA DIBt IEC BImSchG NTM DLC PD UTM Windenergieanlage Deutsches Institut für Bautechnik International Electrotechnical Commission Bundes-Immissionsschutzgesetz Normales Windturbulenzmodell Auslegungslastfall (Design Load Case) Potsdam-Datum Universale Transversale Mercator Projektion WGS84 World Geodetic System 1984 WZ GK Windzone Geländekategorie D Rotordurchmesser [m] z hub Nabenhöhe [m] P N Nennleistung mit der die WEA betrieben wird [MW] c T Schubbeiwert des Rotors [-] I eff Effektive Turbulenzintensität [-] A Skalierungsparameter der Weibull-Verteilung [m/s] k Formparameter der Weibull-Verteilung [-] v Windgeschwindigkeit [m/s] h Höhe über Grund [m] m Wöhlerlinien-Koeffizient [-] v ave Jahresmittel der Windgeschwindigkeit auf Nabenhöhe [m/s] v ref v 50 Auslegungswert des 10-min-Mittels der extremen Windgeschwindigkeit auf Nabenhöhe mit einem Wiederkehrzeitraum von 50 Jahren 10-min-Mittel der extremen Windgeschwindigkeit auf Nabenhöhe mit einem Wiederkehrzeitraum von 50 Jahren [m/s] [m/s] r Mittlere Luftdichte [kg/m³] v r Nennwindgeschwindigkeit der WEA [m/s] a Höhenexponent des vertikalen Windgeschwindigkeitsprofils [-] Altgrad (Vollkreis = 360) [ ]

11 Referenz-Nr.: F2E-2017-TGW-017, Revision 2 Seite 36 von 37 8 Literaturangaben /1/ Risø National Laboratory; European Wind Atlas; 1989; Risø, Denmark. /2/ ECN Solar & Wind Energy; Dekker, J.W.M.; Pierik, J.T.G. (Eds.); European Wind Turbine Standards II; 1998; Petten, Netherlands. /3/ Verein Deutscher Ingenieure; VDI 3783 Blatt 12; Umweltmeteorologie - Physikalische Modellierung von Strömungs- und Ausbreitungsvorgängen in der atmosphärischen Grenzschicht; Dezember 2000; Düsseldorf, Deutschland. /4/ Deutsches Institut für Normung e.v.; DIN EN und DIN EN /NA (Nationaler Anhang); Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen - Windlasten; Dezember 2010; Berlin, Deutschland. /5/ Risø National Laboratory; Frandsen, St. T.; Turbulence and turbulence-generated structural loading in windturbine clusters; Wind Energy Department; Januar 2007; Roskilde, Risø-R- 1188(EN), Denmark. /6/ International Electrotechnical Commission (IEC); IEC , Wind turbines - Part 1: Design requirements; Edition 2, ; Geneva, Switzerland (Deutsche Fassung: Deutsches Institut für Normung e.v.; DIN EN (VDE ); Windenergieanlagen Teil 1: Auslegungsanforderungen (IEC :1999); August 2004; Berlin, Deutschland). /7/ International Electrotechnical Commission (IEC); IEC , Wind turbines - Part 1: Design requirements; Edition 3, ; Geneva, Switzerland (Deutsche Fassung: Deutsches Institut für Normung e.v.; DIN EN (VDE ); Windenergieanlagen Teil 1: Auslegungsanforderungen (IEC :2005); Juli 2006; Berlin, Deutschland). /8/ International Electrotechnical Commission (IEC); IEC , Amendment 1, Wind turbines - Part 1: Design requirements; Edition 3, ; Geneva, Switzerland (Deutsche Fassung: Deutsches Institut für Normung e.v.; DIN EN (VDE ): ; Windenergieanlagen Teil 1: Auslegungsanforderungen (IEC : A1:2010); August 2011; Berlin, Deutschland). /9/ European Environment Agency; CORINE Land Cover (CLC) 2012, Version ; September 2016; Copenhagen, Denmark. /10/ Fluid & Energy Engineering GmbH & Co. KG; Dokumentation der Standortbesichtigung im Rahmen der Bewertung der Standorteignung von WEA am Standort Sondershausen - Großberndten; Referenz-Nr.: F2E-2017-TGW-017-P1; März 2018; Hamburg, Deutschland. /11/ OpenStreetMap und Mitwirkende; siehe Internet: /12/ Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt); Richtlinie für Windkraftanlagen - Einwirkungen und Standsicherheitsnachweise für Turm und Gründung; Fassung März 2004; Berlin, Deutschland. /13/ Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt); Richtlinie für Windkraftanlagen - Einwirkungen und Standsicherheitsnachweise für Turm und Gründung; Fassung Juni 1993; 2. Aufl., 1995; Berlin, Deutschland. /14/ Jarvis A., H.I. Reuter, A. Nelson, E. Guevara; Hole-filled seamless SRTM data V3; International Centre for Tropical Agriculture (CIAT); 2006; Washington, USA. /15/ Kunte A.; Landesamt für Landwirtschaft; Umwelt und ländliche Räume Schleswig-Holstein; Turbulenz-Immissionsprognosen vereinheitlicht; WIND-KRAFT Journal; Verlag Natürliche Energien, Ausgabe 4/2009, Seite 28-30; Seevetal, Deutschland.

12 Referenz-Nr.: F2E-2017-TGW-017, Revision 2 Seite 37 von 37 /16/ Germanischer Lloyd Industrial Services GmbH; Guidelines for the Certification of Wind Turbines; 2010; Hamburg, Deutschland. /17/ Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt); Richtlinie für Windkraftanlagen - Einwirkungen und Standsicherheitsnachweise für Turm und Gründung; Fassung Oktober 2012 sowie korrigierte Fassung März 2015; Berlin, Deutschland. /18/ Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt); Zuordnung der Windzonen nach Verwaltungsgrenzen, 'Windzonen_nach_Verwaltungsgrenzen.xls'; Fassung April /19/ DIN Deutsches Institut für Normung e.v.; DIN 4131; Antennentragwerke aus Stahl; November 1991; Berlin, Deutschland. /20/ anemos Gesellschaft für Umweltmeteorologie mbh; Bestimmung des Windpotentials und des Energieertrages von Windenergieanlagen am Standort Immenrode - Prüfbericht -; Standort: Immenrode, Thüringen, PLZ: 99713; Bericht-Nr.: Rev.00-GW-LB; 03. Juli 2014; Reppenstedt, Deutschland. /21/ Winddaten zum Standort Immenrode; als Datei 'Weibull_E40_441261_65m.xlsx' per von der BOREAS Energie GmbH am , in Verbindung mit einer an den Auftraggeber am /22/ TÜV Süd Industrie Service GmbH; Gutachtliche Stellungnahme für eine Typenprüfung - Lastannahmen; Prüfnummer d Rev. 1; ; München, Deutschland. /23/ TÜV SÜD Industrie Service GmbH; Prüfbescheid zur Typenprüfung; Prüfnummer d Rev.2; ; München, Deutschland. /24/ Vestas Deutschland GmbH; Standorteignungsgutachten und verfügbare Typenprüfungen für Projekte in Deutschland; 02. August 2017; Berlin, Deutschland. /25/ Prüfamt für Standsicherheit Nürnberg; Prüfbericht zur Typenprüfung, S-N / ; ; Nürnberg, Deutschland.