Windenergie & DVOR/VOR Bewertung des aktuellen Prüfungsverfahrens

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1 Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das Logo einsetzen Windenergie & DVOR/VOR Bewertung des aktuellen Prüfungsverfahrens Dr. Neven Josipovic, Institut für Rechtswissenschaften Dr. Robert Geise, Institut für Elektromagnetische Verträglichkeit

2 Hintergrund Seit ca Konflikt zwischen Belangen der Flugsicherung und Windenergieprojekten. Windenergieprojekte im Umfang von ca. 3,9 Mrd. betroffen. Bis heute eine der größten Genehmigungshürden für Windenergieprojekte. Zentral: Anforderungen des 18a LuftVG. Anzahl an Windenergieanlagen mit luftverkehrsrechtlichen Problemen (2015) Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 2

3 18a LuftVG (1) Bauwerke dürfen nicht errichtet werden, wenn dadurch Flugsicherungseinrichtungen gestört werden können. Das Bundesaufsichtsamt für Flugsicherung entscheidet auf der Grundlage einer gutachtlichen Stellungnahme der Flugsicherungsorganisation, ob durch die Errichtung der Bauwerke Flugsicherungseinrichtungen gestört werden können. (1a) Das Bundesaufsichtsamt für Flugsicherung veröffentlicht amtlich die Standorte aller Flugsicherungseinrichtungen und Bereiche um diese, in denen Störungen durch Bauwerke zu erwarten sind. Antragsunterlagen Entscheidung Bundesaufsichtsamt für Flugsicherung (BAF) Antragsunterlagen, wenn Schutzbereich betroffen Stellungnahme über Störungspotenzial Deutsche Flugsicherung GmbH (DFS) Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 3

4 Rechtsprechung bestätigt Beurteilungsspielraum Antragsunterlagen Entscheidung Bundesaufsichtsamt für Flugsicherung (BAF) Antragsunterlagen, wenn Schutzbereich betroffen Stellungnahme über Störungspotenzial Deutsche Flugsicherung GmbH (DFS) Bundesverwaltungsgericht, Urteil vom 07. April C 1/15: Ein Bauverbot nach 18a Abs. 1 LuftVG setzt keine Gewissheit voraus, dass Flugsicherungseinrichtungen gestört werden; vielmehr reicht die Möglichkeit einer Störung aus. Sie liegt vor, wenn die entsprechenden Annahmen in der gutachtlichen Stellungnahme der Flugsicherungsorganisation und der darauf gestützten Entscheidung des Bundesaufsichtsamts für Flugsicherung wissenschaftlichen Ansprüchen genügen und durch wissenschaftliche Gegenpositionen in ihren Grundannahmen, ihrer Methodik und ihren Schlussfolgerungen jedenfalls nicht substanziell in Frage gestellt werden Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 4

5 Annahmen in der Stellungnahme der DFS Die DFS trifft Annahmen auf verschieden Ebenen: 1. Annahmen der DFS zur Ausgestaltung von Anlagenschutzbereichen 2. Annahmen der DFS zur Prognose des elektromagnetischen Störpotenzials von Windenergieanlagen 3. Annahmen der DFS zur Interpretation internationaler Vorgaben zur Ableitung von Toleranz- bzw. Schwellenwerten Frage: Genügt das Vorgehen wissenschaftlichen Ansprüchen? Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 5

6 1. Annahmen der DFS zur Ausgestaltung von Anlagenschutzbereichen Sowohl für VOR als auch für DVOR müsse ein Anlagenschutzbereich von 15 km gelten. Jede im Schutzbereich geplante Windenergieanlagen müsse auf ihr Störungspotenzial hin untersucht werden. Anlagenschutzbereiche (2018) Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 6

7 1. Annahmen der DFS zur Ausgestaltung von Anlagenschutzbereichen Einschätzung der TU Braunschweig: Die Vorgaben der ICAO lassen Spielraum für eine differenzierte Ausgestaltung von Schutzbereichen (DVOR/VOR). Auszug aus Dokument ICAO EUR Doc Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 7

8 1. Annahmen der DFS zur Ausgestaltung von Anlagenschutzbereichen Einschätzung der TU Braunschweig: Man kann mathematisch beweisen, dass das Doppler-VOR weniger anfällig für externe Einflüsse ist. Es ist folglich sachlich falsch gleich große Schutzbereiche für VOR und DVOR zu definieren. theoretischer Fehler VOR theoretischer Fehler DVOR Quelle: Anderson/Flint, Proceedings of the IRE 47(5), S Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 8

9 Vergleich von Anlagenschutzbereichen Deutschland Belgien Trotz der unterschiedlichen Regelungen gibt es in Belgien keine Störvorfälle Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 9

10 Annahmen in der Stellungnahme der DFS Die DFS trifft Annahmen auf verschieden Ebenen: 1. Annahmen der DFS zur Ausgestaltung von Anlagenschutzbereichen 2. Annahmen der DFS zur Prognose des elektromagnetischen Störpotenzials von Windenergieanlagen 3. Annahmen der DFS zur Interpretation internationaler Vorgaben zur Ableitung von Toleranz- bzw. Schwellenwerten Frage: Genügt das Vorgehen wissenschaftlichen Ansprüchen? Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 10

11 2. Annahmen der DFS zur Prognose des Störpotenzials Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 11

12 2. Annahmen der DFS zur Prognose des Störpotenzials Formel: Betrachtung der Bestandteile: Der Faktor A muss üblicherweise numerisch berechnet werden; hier wird vereinfacht nur von statischen WEA ausgegangen. Beschreibung des Empfängers. Der Faktor beschreibe das stochastische Streuverhalten von WEA. Das ist der neue Input der DFS Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 12

13 2. Annahmen der DFS zur Prognose des Störpotenzials Formel: Dieser Term müsste auch dimensionslos sein, damit Gleichung überhaupt sinnvoll ist. Dieser Term hat keine Einheit, dimensionslos ε test = ε ref Einheit ist grad [ ] Der Faktor A muss üblicherweise numerisch berechnet werden; hier wird vereinfacht nur von statischen WEA ausgegangen. Beschreibung des Empfängers. Der Faktor beschreibe das stochastische Streuverhalten von WEA. Das ist der neue Input der DFS Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 13

14 Eine einfache Rechnung bzgl. der Einheiten Eine Geschwindigkeit hat z.b. immer die Einheiten Länge/Zeit, also Meter/Sekunde oder Kilometer/ Stunde [m] [m] [m] [m] [m] [m] m m2 m 2 m m m u =(1-1/m) Ein solcher Term kann in keiner physikalisch und mathematisch richtigen Formel vorkommen. Dieser Ausdruck ist also nicht einmal als eine Näherung zulässig auch, wenn man für d test und 4100 nur als Zahlenwerte ohne Einheiten einsetzt, dieser Bruch hat nie die Einheit [m] Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 14

15 2. Annahmen der DFS zur Prognose des Störpotenzials Fazit zur DFS-Berechnungsformel für DVOR-Winkelfehler: Die Formel enthält mindestens fünf signifikante Fehler, die mathematisch nachweisbar sind. Das Einheitenbeispiel ist nur einer davon. Physikalisch ist die Formel sachlich falsch und entspricht nicht dem Stand der Technik. Die Prognose ist physikalisch unabhängig von den WEA, für die eine Prognose im Einzelfall erstellt werden soll. Die Berechnungsformel der DFS führt in Verbindung mit der Formel zur Berechnung des Gesamtfehlers zu einer systematischen Überbewertung des erwarteten Winkelfehlers Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 15

16 2. Annahmen der DFS zur Prognose des Störpotenzials Anmerkungen zum Stand der Technik : Zum Stand der Technik gehören auch objektive quantifizierbare Kriterien: Wer hat was wann veröffentlicht? Ist es transparent dargestellt? Eine Blackbox erfüllt nicht die Anforderungen an ein verwertbares Gutachten. Unterliegt eine angewandte Methodik einer wissenschaftlichen Qualitätssicherung? Besteht überhaupt die Bereitschaft, seine und andere Methoden und Ergebnisse zu hinterfragen? Bis heute hat trotz mehrfacher Versuche der TU Braunschweig kein substantieller wissenschaftlicher Austausch zu diesen Fragen stattgefunden, selbst nicht im Rahmen öffentlich geförderter Forschungsprojekte (WERAN, min-vor-win) Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 16

17 Annahmen in der Stellungnahme der DFS Die DFS trifft Annahmen auf verschieden Ebenen: 1. Annahmen der DFS zur Ausgestaltung von Anlagenschutzbereichen 2. Annahmen der DFS zur Prognose des elektromagnetischen Störpotenzials von Windenergieanlagen 3. Annahmen der DFS zur Interpretation internationaler Vorgaben zur Ableitung von Toleranz- bzw. Schwellenwerten Frage: Genügt das Vorgehen wissenschaftlichen Ansprüchen? Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 17

18 3. Annahmen der DFS zur Interpretation internationaler Vorgaben Empfehlung: Fehlerbeiträge für (D)VOR-Anlage und Windenergieanlagen auf Basis von 95%- Genauigkeit (2-Sigma-Intervall) nach den für die Bewertung von Flugvermessungsergebnissen vorgesehenen Vorgaben der ICAO. Berücksichtigung der Umwelteinflüsse durch Messwerte oder unmittelbar modellseitig Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 18

19 Flugvermessungen in 1:1 Umgebung (DVOR Hehlingen) I Messungen erfolgten im Rahmen des Projektes min-vor-win durch das Institut für Flugführung der TU Braunschweig Messflüge fanden an insgesamt 8 Tagen statt Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 19

20 Flugvermessungen in 1:1 Umgebung (DVOR Hehlingen) II Messergebnisse im Rahmen des Projektes min-vor-win auf VOR zu von VOR weg Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 20

21 Beispiel für eine Flugvermessung über einem Windpark Position der Antenne am Flugzeug bewirkt größten Fehlerbeitrag; Einfluss einzelner Störobjekte im Vergleich dazu nicht identifizierbar. Häufigkeitsverteilung gemessener Winkel (Anzahl vs. Winkel) Sollwert Streuung des Winkelfehlers: Flug auf DVOR zu Flug von DVOR weg DFS-Formeln berücksichtigen weder Flugzeug noch Antennenposition Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 21

22 Zusammenfassung Anlagenschutzbereiche können deutlich verkleinert werden, ohne dass die Luftverkehrssicherheit abnimmt (Beispiel Belgien). Je nach Ausgestaltung der Schutzbereiche muss nicht jede einzelne Windenergieanlage separat geprüft werden effizientere Abwicklung des Genehmigungsverfahrens. DFS-Prognoseformeln weisen deutliche Abweichungen zum Stand von Wissenschaft und Technik auf und sind nachweislich und einfach darstellbar sachlich falsch. Die Festlegung der Toleranzwerte für Winkelfehler ist angesichts der physikalischen Wirkung von Einflüssen nicht nachvollziehbar. Flugvermessungen deuten darauf hin, dass der Fehlerbeitrag von Windenergieanlagen im Vergleich zu anderen Fehlerbeiträgen (VOR-Anlage, Antenne, Geländetopografie) nicht auflösbar, also deutlich kleiner als genannte andere Fehlerbeiträge, ist Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 22

23 Literaturverzeichnis Anderson/Flint, The CAA doppler omnirange, in: Proceedings of the IRE 47 (5) 1959, S Bredemeyer, Fortführendes Gutachten zur Interaktion zwischen Windenergieanlagen und dem DVOR MIC unter besonderer Betrachtung der Störwirkung auf den Empfänger. Abschlussbericht, erstellt für das Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes Schleswig-Holstein (LLUR), Braunschweig, , abrufbar unter: blob=publicationfile&v=1 (abgerufen: ) Claudepierre/Douvenot/Chabory/Morlaas, A Deterministic VOR Error Modeling Method Application to Wind Turbines, in: IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 53, Issue 1, 2017, S Claudepierre/Douvenot/Chabory/Morlaas, A Method for Computing the VOR Multipath Error Comparisons with In-flight Measurements, in: 10th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP) 2016, S. 1 5 Claudepierre/Douvenot/Chabory/Morlaas, Probabilistic VOR error due to several scatterers Application to wind farms, in: 11th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP) 2017, S DFS, Bewertungsmethodik der DFS zur VOR-Beeinflussung durch Windenergieanlagen, Stand: März 2016 Geise/Neubauer/Zimmer/Enders, Analysis of Navigation Signal Disturbances by Multipath Propagation Scaled Measurements with a Universal Channel Sounder Architecture, Frequenz. Band 69, Heft 11-12, Seiten , ISSN (Online) , ISSN (Print) , DOI: /freq , September Geise/Neubauer/Zimmer/Enders, min-vor-win -Infomappe, online unter: Greving/Biermann/Mundt, Beschreibung, Technische Analyse und Bewertung der DFS-Plausibilitätsmethode ( Prognoseberechnung ) für CVOR/DVOR (Drehfunkfeuer), NAVCOM Consult GmbH, Stand Greving/Spohnheimer, Status and Progress of System Simulations for ATC-systems-Examples, Results and Consequences, in: Proceedings of the 15th International Flight Inspection Symposium (IFIS), USA 2008 Morlaas/Fares/Souny, Wind turbine effects on VOR system performance, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 44 (4) 2008, S Odunaiya, Wind Farms and Their Effect on Radio Navigation Aids, Proceedings of the 14th International Flight Inspection Symposium (IFIS), Frankreich 2006, S Sengupta, Theory of Scalloping Amplitude Errors in Standard VOR Bearing Indications, in: IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. AES-11, Issue 1, 1975, S. 86 ff Dr. Neven Josipovic, Dr. Robert Geise Windenergie & DVOR/VOR Seite 23