{"id":986,"date":"2022-02-21T13:42:16","date_gmt":"2022-02-21T12:42:16","guid":{"rendered":"https:\/\/kiefheim.de\/blog\/?p=986"},"modified":"2024-03-20T09:32:31","modified_gmt":"2024-03-20T08:32:31","slug":"eisabwurf-bei-windraedern","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/kiefheim.de\/blog\/eisabwurf-bei-windraedern\/","title":{"rendered":"Vorsicht, tieffliegende Eisbrocken: Wenn das Windrad mit Eis wirft"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align: left;\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-medium wp-image-987 alignright\" src=\"https:\/\/kiefheim.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/8_vorsicht-eisabwurf-338x450.jpg\" alt=\"Schild: &quot;Vorsicht, Eisabwurf&quot;\" width=\"338\" height=\"450\" srcset=\"https:\/\/kiefheim.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/8_vorsicht-eisabwurf-338x450.jpg 338w, https:\/\/kiefheim.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/8_vorsicht-eisabwurf-248x330.jpg 248w, https:\/\/kiefheim.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/8_vorsicht-eisabwurf-549x732.jpg 549w, https:\/\/kiefheim.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/8_vorsicht-eisabwurf.jpg 612w\" sizes=\"auto, (max-width: 338px) 100vw, 338px\" \/><em>Eisabwurf bei Windr\u00e4dern: Ja, man muss in der Umgebung von Windkraftanlagen tats\u00e4chlich damit rechnen, vom Windrad mit Eis beworfen zu werden. Wie das kommt, erkl\u00e4re ich hier.<\/em><\/p>\n<p style=\"text-align: left;\">Neujahrstag 2022. Unser Neujahrsspaziergang am S\u00fcdzipfel des Hildesheimer Walds f\u00fchrt uns erst auf matschigen, von schweren Forstmaschinen zerw\u00fchlten Wegen durch den Wald, dann gelangen wir bei Petze an der S\u00fcdflanke dieses H\u00f6henzugs s\u00fcdlich von Hildesheim ins Freie. Wir genie\u00dfen den herrlich weiten Blick \u00fcber das Tal der Alme: sanfte H\u00fcgel, \u00c4cker, auf denen gr\u00fcn das Getreide sprie\u00dft, und dort, ganz weit hinten, das muss schon der Harz sein. Ein St\u00fcck weiter stehen ober- und unterhalb des Weges Windr\u00e4der, gem\u00e4chlich drehen sich ihre Fl\u00fcgel. Wir freuen uns: ein St\u00fcck sichtbare Energiewende.<\/p>\n<p>Als wir n\u00e4herkommen, wundern wir uns \u00fcber ein <a href=\"https:\/\/kiefheim.de\/blog\/schilder-kleine-sammlung-kurioser-schilder\/\">Schild<\/a>: \u201eVorsicht. Im Winter Eisabwurf m\u00f6glich. Auch bei stehender Anlage\u201c. Die Windr\u00e4der sind ungef\u00e4hr 200 Meter vom Weg entfernt. Dass sie \u00fcber so eine Distanz Eisbrocken schleudern k\u00f6nnen, und dann auch ohne sich zu drehen, \u00fcbersteigt unser Vorstellungsverm\u00f6gen: Das Eis m\u00fcsste ja geradezu abgesprengt werden! Was passiert dort?<\/p>\n<p>Ich fand diese Frage so interessant, dass ich das recherchiert habe.<\/p>\n<h2>Wann und wie entsteht Eis an Windr\u00e4dern?<\/h2>\n<p>Die wichtigste Voraussetzung wird kaum \u00fcberraschen: Damit Eis entsteht, m\u00fcssen die Temperaturen um den Gefrierpunkt oder darunter liegen. Dann hat nicht nur die Luft eine Temperatur, bei der Wasser gefriert, sondern auch die Rotorbl\u00e4tter und die Nabe des Windrads. Wenn nun die Luftfeuchtigkeit hoch ist, bei Nebel zum Beispiel, oder wenn es regnet, treffen Wassertr\u00f6pfchen auf dieses kalte Material und gefrieren.<\/p>\n<h3>W\u00e4rme? K\u00e4lte? Energie!<\/h3>\n<p>Dass Wasser bei K\u00e4lte und beim Kontakt mit kalten Gegenst\u00e4nden gefriert, ist uns aus dem Alltag bekannt, aber an dieser Stelle lohnt es, genauer hinzuschauen, warum das so ist. Was wir \u201ewarm\u201c und \u201ekalt\u201c nennen, ist physikalisch betrachtet \u201emehr Energie\u201c (=\u00a0w\u00e4rmer) oder \u201eweniger Energie\u201c (=\u00a0k\u00e4lter). Wo unterschiedliche Stoffe, ob fest, fl\u00fcssig oder gasf\u00f6rmig, aufeinandertreffen, findet ein Energieausgleich statt: Der Stoff, der mehr W\u00e4rmeenergie hat, gibt so lange davon ab, bis der angrenzende Stoff dieselbe W\u00e4rmeenergie hat. Deshalb wird der sch\u00f6ne hei\u00dfe Tee kalt, wenn man den Becher zu lange herumstehen l\u00e4sst, und deshalb wird das kalte B\u00fcro wieder warm, wenn man am Montagmorgen die Heizung aufdreht.<\/p>\n<h3>Energieaustausch: Geben und Nehmen<\/h3>\n<p>An einem eisig kalten Tag trifft ein Wassertropfen \u2013 der so viel W\u00e4rmeenergie in sich hat, dass er noch fl\u00fcssig ist, \u2013 auf das Rotorblatt eines Windrads. Das Rotorblatt besitzt deutlich weniger W\u00e4rmeenergie, denn es hat seinen Energiegehalt bereits mit der Luft ausgeglichen, seine Temperatur ist unter dem Gefrierpunkt. Der Energieausgleich zwischen Wassertropfen und Rotorblatt ist schnell erledigt: Das gro\u00dfe Rotorblatt wird durch die W\u00e4rmeenergie des kleinen Wassertropfens nicht wesentlich w\u00e4rmer, daf\u00fcr sinkt die Temperatur des Tropfens ebenfalls unter den Gefrierpunkt, er wird zu einem Eiskristall. So baut sich an einem kalten, feuchten Tag Tropfen f\u00fcr Tropfen Eis auf dem Rotorblatt auf.<\/p>\n<h3>Exkurs: Bei Bewegung wird\u2019s k\u00e4lter<\/h3>\n<p>Uns Menschen wird bei Bewegung warm \u2013 am Windrad dagegen kann die Temperatur durch die Bewegung der Rotorbl\u00e4tter weiter sinken. Rotorbl\u00e4tter haben einen Querschnitt wie Flugzeugfl\u00fcgel, sind also an der Vorderseite dicker, sind oben gerundet und laufen zur Hinterseite schmal aus. Wenn sich das Rotorblatt bewegt, str\u00f6mt die Luft \u00fcber der gerundeten Oberseite schneller, weil der Weg dort l\u00e4nger ist: der Bernoulli-Effekt, der den Auftrieb erzeugt, der Flugzeuge fliegen l\u00e4sst. (Das k\u00f6nnen Sie <a href=\"https:\/\/www.dlr.de\/next\/desktopdefault.aspx\/tabid-6621\/10878_read-24681\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">hier<\/a> sehr sch\u00f6n nachlesen \u2013 und anschauen!) Hinter dem Ende des Rotorblatts entsteht ein Unterdruck. Und weil Druck und Temperatur (bei konstantem Volumen) <a href=\"https:\/\/wissenstexte.de\/waermekraft\/gasgesetz.htm\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">proportional<\/a> zueinander sind, sinkt hinter dem Rotorblatt nicht nur der Druck, sondern auch die Temperatur. So steigert die Rotordrehung die Eisgefahr sogar noch.<\/p>\n<h3>Weitere Faktoren<\/h3>\n<p>Niedrige Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit k\u00f6nnen also zur Vereisung von Windkraftanlagen f\u00fchren. Mit welcher Wahrscheinlichkeit Eis entsteht, h\u00e4ngt au\u00dferdem von der Windgeschwindigkeit ab, vom Landschaftsbild des Standorts sowie vom Werkstoff des Rotorblatts, von seiner Form und der Beschaffenheit seiner Oberfl\u00e4che. Es ist eine komplexe Aufgabe, die Vereisungswahrscheinlichkeit zu ermitteln, und bei der Planung einer Windkraftanlage werden Gutachten erstellt, die all dies und die Gefahren durch Eisabwurf analysieren.<\/p>\n<h2>Alle in Deckung: Eisabwurf!<\/h2>\n<p>Wenn sich ein Windrad dreht, bewegt sich die Spitze des Rotorblatts mit einer viel h\u00f6heren Geschwindigkeit als sein anderes Ende, das an der Nabe sitzt, schlie\u00dflich muss die Spitze im Laufe einer Umdrehung in der gleichen Zeit eine viel weitere Strecke zur\u00fccklegen. Diese Geschwindigkeit ist die Blattspitzengeschwindigkeit. Bei Windkraftanlagen an Land wird sie aus L\u00e4rmschutzgr\u00fcnden auf <a href=\"https:\/\/www.enargus.de\/pub\/bscw.cgi\/d1536-2\/*\/*\/Blattspitzengeschwindigkeit.html?op=Wiki.getwiki\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">80 bis 90\u00a0m\/s<\/a> beschr\u00e4nkt \u2013 das sind umgerechnet 288\u00a0km\/h! Das Eis am Rotor ist also schwungvoll unterwegs und wenn es sich l\u00f6st, wird es mit Wucht in Drehrichtung davongeschleudert, bei gro\u00dfen Anlagen im Extremfall tats\u00e4chlich einige hundert Meter weit.<\/p>\n<p>Der Gefahrenbereich hat die Form einer Ellipse, hier m\u00fcssen die Verantwortlichen angemessene Sicherheitsma\u00dfnahmen ergreifen. Der Abstand zu gef\u00e4hrdeten Orten und Objekten sollte \u2013 \u00e4u\u00dferst vorsichtig gerechnet \u2013 1,5 mal die Summe aus Rotordurchmesser und Nabenh\u00f6he betragen. Die tats\u00e4chliche Gefahr von Eisabwurf ist in Deutschland allerdings gering. Sie besteht vor allem in den Mittelgebirgen und in den Alpen und nur w\u00e4hrend weniger Stunden im Jahr.<\/p>\n<p>Auch die Warnschilder, die uns auf unserem Neujahrsspaziergang aufgefallen sind, sind Teil der Sicherheitsma\u00dfnahmen. Als wir an den Windr\u00e4dern vorbei sind, sehen wir, dass auch hier ein Schild vor Eisabwurf warnt. Dies ist der Moment, an dem ich beschlie\u00dfe, der Sache nachzugehen.<\/p>\n<h3>Eisabfall<\/h3>\n<p>Das Schild warnt aber auch vor Gefahr bei stehender Anlage, was hat es damit auf sich? Hier geht es nicht um den Eisabwurf vom kraftvoll drehenden Rotor, sondern um herabfallendes Eis, wenn die Anlage sich nur ganz langsam dreht oder stillsteht. (Man spricht hier von einer \u201etrudelnden\u201c Anlage.) Diese Gefahr droht insbesondere bei Tauwetter. Dann erw\u00e4rmt sich das Rotorblatt, gibt Energie an seinen \u201eEispanzer\u201c ab, das Eis beginnt an der Grenzschicht zu tauen, haftet nicht mehr fest und kann abfallen. Wenn es dann auch noch windig ist, kann der Wind die sich abl\u00f6senden Eisbrocken ein St\u00fcck weit vom Windrad wegtragen. Diese Gefahr droht \u00fcbrigens auch in der N\u00e4he von Strommasten oder Br\u00fccken.<\/p>\n<h3>Gefahr erkannt, Gefahr gebannt?<\/h3>\n<p>Es gibt verschiedene Systeme zur Erkennung von Eis auf einer Windkraftanlage. Durch das Eis \u00e4ndern sich einige charakteristische Eigenschaften der Rotorbl\u00e4tter, beispielsweise die Aerodynamik, das Schwingungsverhalten oder die Leitf\u00e4higkeit. Diese Parameter kann man messen, und wenn die Messungen auf Eisbildung hinweisen, wird die Anlage abgeschaltet. Das bannt immerhin die Gefahr von Eisabwurf, Eisabfall ist weiterhin m\u00f6glich.<\/p>\n<p>Bei der Abschaltung geht es jedoch nicht nur um die Sicherheit, sondern auch um die Anlage selbst: Eisschichten auf den Rotorbl\u00e4ttern f\u00fchren zu Unwuchten. Das steigert die Materialbelastung und senkt die Lebensdauer der Anlagen, daher liegt die Abschaltung im Eigeninteresse der Betreiberfirmen. Da diese allerdings kein Interesse daran haben, ihre Anlagen stillstehen zu lassen, gibt es auch beheizbare Rotorbl\u00e4tter, um die Eisbildung \u00fcberhaupt zu vermeiden. Rotorblattheizungen oder die automatische Abschaltung bei Vereisung sind mittlerweile Vorschrift.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Wir brauchen auf unserem Spaziergang zum Gl\u00fcck keine tieffliegenden Eisbrocken zu f\u00fcrchten: Dieser Neujahrstag ist so mild, dass wir zeitweise mit offenen Jacken gehen k\u00f6nnen.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-988 size-large\" src=\"https:\/\/kiefheim.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/8_windraeder-1024x361.jpg\" alt=\"Windr\u00e4der an der K\u00fcste im Abendlicht\" width=\"934\" height=\"329\" srcset=\"https:\/\/kiefheim.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/8_windraeder-1024x361.jpg 1024w, https:\/\/kiefheim.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/8_windraeder-450x159.jpg 450w, https:\/\/kiefheim.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/8_windraeder-768x271.jpg 768w, https:\/\/kiefheim.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/8_windraeder-549x194.jpg 549w, https:\/\/kiefheim.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/8_windraeder-800x282.jpg 800w, https:\/\/kiefheim.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/8_windraeder-512x181.jpg 512w, https:\/\/kiefheim.de\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/02\/8_windraeder.jpg 1085w\" sizes=\"auto, (max-width: 934px) 100vw, 934px\" \/><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Eisabwurf bei Windr\u00e4dern: Ja, man muss in der Umgebung von Windkraftanlagen tats\u00e4chlich damit rechnen, vom Windrad mit Eis beworfen zu werden. 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