Immer mehr Windparks werden auf die bedarfsgesteuerte Nachtkennzeichnung umgerüstet. Ende 2022 müssen alle Parks damit ausgestattet sein. Es gibt aktive und passive Techniken auf dem Markt.

Kaum ein Thema wird im Kontext der Energiewende häufiger diskutiert als die Akzeptanz der Windenergie bei der Bevölkerung. Ein Störfaktor ist die das nächtliche Dauerblinken der Anlagen. Denn außerhalb von Städten und dicht besiedelten Gebieten müssen Windräder ab 100 m zwecks Flugsicherheit mit Blinklichtern gekennzeichnet sein. Das bestimmt die Allgemeine Verwaltungsvorschrift zur Kennzeichnung von Luftfahrthindernissen (AVV).

Für mehr Akzeptanz will die Bundesregierung das Dauerblinken abschaffen und gegen eine Technik austauschen, bei der die grundsätzlich ausgeschalteten Blinklichter nur noch bei Annäherung eines Flugzeugs oder eines Hubschraubers zu leuchten beginnen.

Nach dem EEG 2017 sollten alle Windparks schon Ende Juni 2021 mit dieser bedarfsgesteuerten Nachtkennzeichnung (BNK) ausgestattet sein. Die nötigen Anpassungen der AVV hatten die Nachrüstung verzögert. Die AVV ist aber inzwischen überarbeitet und die zuständige Bundesnetzagentur hat die Pflicht zur Nachrüstung bis Ende 2022 verlängert.

Aktiv oder passiv

Die BNK kann über Transpondersignalempfänger oder über aktive bzw. passive Radarsysteme erfolgen. Die Kosten hängen stark davon ab, wie viele Anlagen an ein System angeschlossen sind. Einige Hersteller nennen hier eine Spanne von 6500 bis 15000 € pro Anlage.

Die Nutzung von Transpondersignalen ist derzeit günstiger. Transponder haben alle Flugzeuge an Bord, die in der Nacht fliegen. Sie senden Signale aus, die durch einfache Antennen empfangen werden können, so auch von Antennen in Windparks. Die Kosten für die Empfänger der Transpondersignale liegen für einen gesamten Windpark (Radius 10 km) einmalig bei 3500 bis 15000 €. Zudem können bei der Umrüstung Kosten für eine neue Befeuerung dazukommen.

Bestellung von 300 Anlagen

Hierzu gibt es verschiedene Systeme auf dem Markt, von denen wir einige beispielhaft vorstellen. Die BNK-Lösung der Lanthan Safe Sky nutzt die Aussendungen von Transpondern an Bord der Luftfahrzeuge, die nachts grundsätzlich aktiviert sein müssen. Das System „STHDS 4.0“ besteht aus zwei Kernkomponenten, dem ATS-3 Verkehrsempfänger und dem ATS-4 Schnittstellenmodul, die beide im Windpark installiert werden müssen.

Im nördlichen Schleswig-Holstein haben sich 87 Betreiber zur BNK SH Nord zusammengeschlossen, um flächendeckend für eine solche nächtliche Abschaltung der roten Warnleuchten zu sorgen. Jetzt sollen über 300 Anlagen mit dem System ausgestattet werden.

Die Lanthan Safe Sky GmbH (eine Kooperation der drei Unternehmen Lanthan, Air Avionics und Recase) ist nach eigenen Angaben Marktführer unter den Transponder-BNK-Herstellern.

Zwei Optionen

Die Deutsche Windtechnik hat in Kooperation mit der f.u.n.k.e. Avionics GmbH ein unabhängiges transponderbasiertes BNK-System entwickelt. Dafür gibt es zwei Optionen für die Konfiguration:

• Bei der Komplettlösung betreibt die Deutsche Windtechnik einen Transponderempfänger zentral im Windpark. Bei jeder angeschlossenen Windenergieanlage wird eine BNK-Box im Maschinenhaus installiert, durch die die jeweilige Nachtkennzeichnungsanlage angesteuert wird. Die Kommunikation innerhalb des Systems erfolgt über die lokale Funklösung und ist dadurch unabhängig von der vorhandenen Infrastruktur.
• Gibt es bereits eine oder mehrere BNK-Windparkschnittstellen, z.B. vom Hersteller der Anlagen, dann ist eine Installation der BNK-Box nicht mehr in jeder Anlage nötig, sondern nur noch an den BNK-Schnittstellen. Die BNK-Box kommuniziert direkt mit der Schnittstelleneinheit und erhält ihre Informationen durch den zentral im Windpark installierten, durch die Deutsche Windtechnik betriebenen Transponderempfänger. Die Firma kann alle marktüblichen Schnittstellenelemente bedienen, wie zum Beispiel von Vestas, Quantec und Enercon.

Zentrale Auswertung

Die Light Guard GmbH ist ein Schwesterunternehmen der Quantec Sensors, die bereits 2008 erste Konzepte für transponderbasierte Lösungen entwickelt hat.

Seit Oktober 2019 sind transponderbasierte BNK-Systeme der Marke Light Guard im Versuchsbetrieb in Windparks unterschiedlicher Regionen. Dabei greifen Transponder-Empfänger die Signale der Luftfahrzeuge von mehreren verschiedenen Standorten aus ab und übermitteln die Daten an das Light Guard-Rechenzentrum.

Dieses berechnet anhand empfangener Signale die Position des Senders und ermittelt zudem eine Vorhersage der Bewegungsrichtungen der betreffenden Flugobjekte. Aus diesen Informationen geht hervor, ob eine Annäherung an den Windpark erfolgt oder ob sich das Luftfahrzeug davon entfernt. Das soll verhindern, dass Messungenauigkeiten entstehen.

Großes Empfängernetzwerk

Ebenfalls eine zentrale Lösung bietet Protea. Das System ortet den Flugverkehr anhand der Signale, die dieser über die installierten Transponder aussendet. Das deutschlandweite Empfängernetzwerk sendet die empfangenen Daten an eine Serverfarm in der Cloud. Der Windpark bekommt die Ein- und Ausschaltsignale von dieser Serverfarm. Die Protea-Empfänger haben eine Reichweite von 40 km bis zum Boden und von ca. 500 km auf Reiseverkehrsflughöhe. Das soll Reichweiten- und Kostenvorteile bringen.

Die Enertragtochter Dark Sky hat mit dem transponderbasierten „BNK 2020“ ein weiteres BNK-System im Programm. Das BNK 2020 arbeitet dezentral und soll die Einbindung in Netzwerk-Infrastrukturen überflüssig machen. Die im Zuge der BNK-Nachrüstung erforderlichen Infrarotfeuer sind bereits integriert und in den Angebotspaketen enthalten.

Sensornetzwerk im Norden

LightManager heißt das BNK-System der Windenergie und Flugsicherheit GmbH (WuF). Die WuF GmbH hat in den vergangenen Monaten ein flächendeckendes Sensornetzwerk über weite Teile Schleswig-Holsteins, Hamburg und das nördliche Niedersachsen gespannt, welches die Berechnung eines Luftlagebilds ermöglicht („Multilateration“ genannt).

So soll es potenziell jedem Windpark innerhalb des Netzwerkes ohne größeren eigenen Aufwand möglich sein, sich dem LightManager-System anzuschließen. Die Ausdehnung des Sensornetzes über weitere Bundesländer befindet sich bereits in der Umsetzung.

Passivradar im Einsatz

Ein klassisches Radar sendet elektromagnetische Signale aus und empfängt das Echo, das ein Objekt im Erfassungsbereich reflektiert. Aus der Zeitdifferenz zwischen Ursprungssignal und Echo berechnet sich die Entfernung des Objekts.

Der Hersteller Parasol nutzt die Rundfunksignale der digitalen Netze DVB-T, DAB+ und LTE, die in Deutschland flächendeckend vorhanden sind. Diese Signale sind laut Parasol im Vergleich zu anderen Rundfunk- und Kommunikationssignalen gut geeignet für die passiven Radarsensoren, da die Rundfunksender ihre Signalenergie bei niedrigen Höhen unter 1000 m bündeln und die ausgesendeten Signalformen sich gut zur Unterscheidung von Objekten eignen.

Der sendende Mast kann bis zu 80 km entfernt sein: Die Parasol-Sensoren empfangen sowohl das Ursprungssignal als auch dessen Echo durch ein Flugobjekt. Das System errechnet aus der Relation der beiden Signale den genauen Standort des Zielobjekts.

Zur Installation werden die nötigen Sensoren mithilfe von Magneten am Turm der Windenergieanlage oder auf separaten Masten befestigt. Die Steuereinheit „Parasol-Connector“ im Inneren der Anlage erhält von den Sensoren via Internetverbindung das Signal, dass sich kein Flugzeug im Anflug befindet und die Beleuchtung abgeschaltet werden kann.

hinrich.neumann@topagrar.com