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28.08.2020

Schützt ein schwarzes Windrad-Rotorblatt Vögel?

Anlass

Ein schwarz lackiertes Rotorblatt könnte die Zahl der von Windturbinen erschlagenen Vögel um 72 Prozent reduzieren. Das berichtet ein Forscherteam aus Norwegen in einer bereits im Juli veröffentlichten Studie (siehe Primärquelle), die kürzlich vom Windbranchenblatt Recharge [I] aufgegriffen wurde. Das Wissenschaftlerteam hatten im Windpark Smøla zunächst ermittelt, wie viele Tiere an den Turbinen verunglückten. Anschließend wählten sie vier Turbinen aus, an denen sie ein Rotorblatt schwarz streichen ließen und beobachteten, wie viele Tiere an den gestrichenen und an unbehandelten Nachbarturbinen verendeten. Eine Modellauswertung der gezählten Tiere ergab, dass die schwarzen Rotorblätter die Zahl der verunglückten Tiere um rund 72 Prozent verringern können.
Weil sie nur vier Windturbinen behandelt haben und die Fallzahl trotz eines Beobachtungszeitraums von gut 10 Jahren sehr klein ist, raten die Forscherinnen und Forscher dazu, ihre Ergebnisse in größeren Studien, an anderen Orten und auch mit anderen Farben zu wiederholen.

Übersicht

     

  • Prof. Dr. Stephan Barth, Geschäftsführer, ForWind – Zentrum für Windenergieforschung Bremen, Hannover, Oldenburg
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  • Dr. Reinhard Klenke, vormalig wissenschaftlicher Mitarbeiter im Department Naturschutzforschung, Forschungsbereich Ökosysteme der Zukunft, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH (UFZ), Leipzig
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Statements

Prof. Dr. Stephan Barth

Geschäftsführer, ForWind – Zentrum für Windenergieforschung Bremen, Hannover, Oldenburg

„Die Studie untersucht, ob und in welchem Maße durch eine Schwarzfärbung eines Rotorblattes eine optische Abschreckung beziehungsweise eine stärkere Wahrnehmung bei Vögeln erreicht werden kann. Der Ansatz an sich ist relativ einfach, wartungsfrei und – wenn bereits bei der Produktion der Blätter berücksichtigt – kostengünstig. Die gründliche Beschreibung und die langen Beobachtungszeiträume vor und nach der Installation sowie der Vergleich mit benachbarten und weiteren nicht angepassten Windenergieanlagen, zeigen ein glaubwürdiges Bild.“

„Die Autoren selbst gehen jedoch auch auf die geringen Fallzahlen und die damit einhergehenden statistischen Streuungen ein. So lassen sich zum Beispiel saisonale Variationen nicht zufriedenstellend erklären. Trotz der sehr langen Versuchsphase bleiben daher Unsicherheiten zur Wirksamkeit und die Autoren empfehlen die Ausweitung der Tests auf andere Windparks an anderen Orten. Hierbei ist zu beachten, dass in anderen Regionen anderen klimatische Bedingungen und Populationsdichten vorliegen können.“

„Die Studie gibt an, dass die Beschichtung auch nach langjähriger Bewetterung keinen Schaden genommen hat. Bei einer möglichen Ausweitung auf andere Testgebiete, insbesondere in Regionen mit sehr starker Sonneneinstrahlung, ist die Frage zu beantworten, ob die dann zu erwartenden starken Aufheizungen des Rotorblattes einen nachteiligen Einfluss auf die Verbundwerkstoffe der Rotorblattkonstruktion und deren mechanische Eigenschaften haben.“

„Die übliche Farbgebung bei Windenergieanlagen – in der Regel Lichtgrau – ist so gewählt, dass diese möglichst kontrastarm sind und einen geringen Reflektionsgrad aufweisen. Diese möglichst unauffällige Einbettung in die Umgebung dient der Akzeptanz. Ein einzelnes schwarzes rotierendes Rotorblatt erinnert an den ungewohnten Bewegungszyklus des Monopteros Einflüglers von MBB. Hier ist aufgrund des starken Kontrastes und der ungewöhnlichen Bewegung daher mit einer erhöhten optischen Wahrnehmung zu rechnen, welche bezüglich der Vögel gewollt, bei der Akzeptanz allerdings weniger vorteilhaft ist. Eine breite Anwendung in dicht besiedelten Regionen und Ländern wäre vor diesem Hintergrund sicherlich eine zusätzliche Herausforderung.“

Dr. Reinhard Klenke

vormalig wissenschaftlicher Mitarbeiter im Department Naturschutzforschung, Forschungsbereich Ökosysteme der Zukunft, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH (UFZ), Leipzig

Auf die Frage, inwiefern die Funde der Studie plausibel sind:
„Prinzipiell ja. Jede Verbesserung der Sichtbarkeit des Rotors, die zu einer Abstandsvergrößerung oder frühzeitigem Ausweichverhalten führt, sollte auch zu einer Reduktion der Mortalität führen. Allerdings können die beobachteten Effekte bei einer so kleinen Stichprobe, auch wenn die Untersuchung über längere Zeit lief, immer noch rein zufällig bedingt sein.“

„Schwerwiegender wirkt, dass die Autoren beim Design einen Umstand außer Acht gelassen haben, der leicht hätte korrigiert werden können. Sie weisen darauf hin, dass Vögel sich zwar von den Turbinen mit den schwarz gemalten Rotorblättern fernhalten, dadurch aber eventuell in den Gefährdungsbereich der Nachbarturbinen geraten. Neben der beobachteten Turbine mit schwarz angestrichenem Rotorblatt sowie der unbehandelten Kontrolle gibt es ja auch noch Turbinen auf der anderen Seite sowie davor und dahinter. Diese wurden leider nicht kontrolliert. Nach den Beobachtungen der Autoren gibt es zwar keine Hinweise auf einen solchen Effekt, ausgeschlossen kann das aber nicht werden.“

„Die von den Autoren gezogene Schlussfolgerung, dass dieses Experiment mit einer größeren Stichprobe wiederholt werden sollte ist also eine logische Konsequenz aus der geringen Stichprobe und dem zwar insgesamt gut überlegten, aber leider in Bezug auf die zu untersuchenden Effekte nicht hinreichenden Versuchsdesign.“

„Kann eine relativ leicht und auch nachträglich noch anwendbare Veränderung der Farbgebung von Rotorblättern an Windkraftanlagen einen wesentlichen Beitrag zur Minderung der Beeinträchtigung von Umweltwirkungen leisten? – Nur bedingtaEine Verringerung der anflugbedingten Mortalität von Vogelarten durch Kontrasterhöhung und Verbesserung der Sichtbarkeit des Rotors ist prinzipiell zu begrüßen – auch wenn das, wie in der Studie schön gezeigt, nur einem Teil der Arten hilft, die vor allem den freien Luftraum nutzen. Arten, die naturbedingt einen offenen Luftraum in Erdnähe erwarten, wie die Moorschneehühner, hilft das nicht. Analoge Arten in Deutschland wären zum Beispiel Rebhühner, Großtrappen oder Singvögel der freien Feldmark.“

„Die Verbesserung der Sichtbarkeit steht wiederum im Gegensatz zu Wünschen für eine bessere Integration und teilweise Verschmelzung der Silhouetten der WKA in der Komposition des Landschaftsbildes.“

„Eine solche Maßnahme, die die Sichtbarkeit verbessert, ist vergleichbar zu Maßnahmen, die die Hörbarkeit von Hindernissen (zum Beispiel für Fledermäuse oder Kleinwale) oder Elektroautos (für Menschen) verbessert. In allen Fällen wird der Störung durch das neue Element eine weitere Störung der Umwelt hinzugefügt. Zum Vergleich: Ein Medikament zur Behandlung von Schmerzen verursacht Magengeschwüre und benötigt deshalb die flankierende Behandlung mit Protonenhemmern zur Reduktion der Magensäureproduktion. Dieses kann aber weitere, zum Teil schwere Nebenwirkungen verursachen. Ist das eine gute Lösung?“

„Die Untersuchung bezieht sich nur auf Kollisionen von Vogelarten mit Windkraftanlagen. Genauso betroffen sind Fledermausarten, die im freien Luftraum jagen. Diese orientieren sich aber nicht optisch, sondern über Echoortung. Hier hilft kein Farbanstrich. Auch für den bislang nur wenig beachteten Einfluss von WKA auf kollisionsbedingte Verluste von Insektenpopulationen ist diese Maßnahme nutzlos. Zusätzlich wird die Multifunktionalität des Freiraumes in der Landschaft massiv eingeschränkt [I, II].“

„Alle diese Gründe sprechen dafür, die Anzahl der Anlagen und den flächendeckenden Ausbau der Windkraft auf das Nötigste zu beschränken und stattdessen Maßnahmen zur Einsparung von Energie, Material und Stoffumsatz sowie zum Schutz von Ressourcen in den Vordergrund zu stellen.“

Zum Hintergrund der Studie und ihrem Kontext in der Forschung
„In der Arbeit der sechs Autoren May et al. wurde untersucht, ob die kontrastreiche Einfärbung eines der drei Rotorblätter von Windkraftanlagen hilft, die Wahrscheinlichkeit für Kollisionen von Vögeln mit den Rotorblättern zu senken. Jeder weiß, dass die Rotorblätter von Ventilatoren oder die Speichen von Rädern bei höheren Umdrehungszahlen zu einer nur leicht getrübten durchsichtigen Scheibe verschmelzen und unter Umständen nicht mehr als Hindernis wahrgenommen werden. Das geht auch Vögeln so, abgesehen davon, dass diese auch noch ein anderes Gesichtsfeld als Menschen haben. Auch der Winkel ist entscheidend. Die sichtbare Fläche eines Rotorblattes verringert sich bei der seitlichen Draufsicht von einem länglichen Balken zu einem kleinen Kreis, wenn die Spitze direkt auf das Auge zeigt. In diesem Moment ist nicht nur die sichtbare Fläche am kleinsten, sondern auch die Möglichkeit zur korrekten Einschätzung der Entfernung am geringsten.“

„Bereits 2003 hat William Hodos an der Universität Maryland mithilfe von Muster-Elektroretinogrammen experimentelle Laboruntersuchungen an Buntfalken (Falco sparverius, eine unserem Turmfalken ähnliche Art in Amerika) durchgeführt [III], bei denen herausgefunden wurde, dass die Untersuchungstiere mit stärkeren elektrischen Signalantworten auf die optischen Reize reagiert haben, wenn die Rotorblätter von kleinen Turbinenmodellen, die sich in ihrem Gesichtsfeld befanden, einen stärkeren Kontrast aufwiesen. Dabei wurde mit unterschiedlichen schwarz-weiß Mustern auf den Rotorblättern, asymmetrischen Einfärbungen nur eines Rotorblattes und verschiedenen Farben experimentiert. Auch die Hintergründe wurden variiert. Vor einem dunkelblauen Himmel wirken andere Farbkombinationen stärker als vor einem grünen Waldgürtel oder einem grauen Boden aus Geröll. Insgesamt schnitt die Kombination eines schwarzen mit zwei weißen Rotorblättern zwar nicht immer am Besten ab, zeigte aber durchgehend relativ gute Werte.“

„Die eingangs genannten Autoren haben auf der Basis dieser Erkenntnisse ein Experiment unter realen Bedingungen entworfen, um herauszufinden, ob dieser Effekt tatsächlich zur Reduktion der Schlagopferzahl in Windparks genutzt werden kann. Das Experiment folgt einem sogenannten BACI (before, after, control, impact / vorher, nachher, Kontrolle, Behandlung) Ansatz. Dabei werden jeweils an einer Kontrollstichprobe und an einer der ‚Behandlung‘ ausgesetzten Stichprobe Messungen vorgenommen, und zwar einige Zeit vor dem Experiment (also ohne Behandlung) und dann während oder nach der Behandlung. In diesem Fall waren es insgesamt vier Paare von Windkraftanlagen innerhalb eines großen Windparks auf der Hauptinsel im Smøla-Archipel in Norwegen. An jeweils einer von zwei nebeneinander liegenden Turbinen eines Paares wurde nur eines von drei Rotorblättern schwarz gestrichen. Die Umgebung aller Turbinen wurden regelmäßig auf Kadaver von mit der Turbine kollidierten Vögeln abgesucht. Dabei wurden Hunde zur Suche eingesetzt. Diese Art der Suche liefert bekanntlich deutliche bessere Ergebnisse, als die Suche nur mit bloßem Auge durch Menschen. Da auf der Insel auch keine Raubsäuger leben, konnten auch stärkere Beeinflussungen durch Wegtragen oder Auffressen verringert werden. Nicht ausgeschlossen werden können dagegen Beeinflussungen durch Möwen und Raubmöwen.“

„Bevor die vier Rotorblätter (jeweils ein Blatt an jeder der vier ‚behandelten‘ Turbinen) gestrichen wurden, waren an allen acht Turbinen (vier Kontrollen, vier zukünftig behandelte Turbinen) bereits 7,5 Jahre lang monatliche Kontrollen durchgeführt. Nach der ‚Behandlung‘ wurde jede der Turbinen 3,5 Jahre lang in regelmäßigen Abständen, aber unterschiedlicher Intensität kontrolliert.“

„Insgesamt wurden Opfer von 20 Arten gefunden, darunter eine (das Moorschneehuhn Lagopus lagopus), die besonders häufig mit dem Mast, aber nicht mit dem Rotor kollidiert. Diese Funde wurden deshalb von der Analyse ausgeschlossen, um das Ergebnis nicht zu verfälschen. Die beeindruckende Anzahl von 9.557 über die Jahre von 2006 bis 2016 durchgeführten Kontrollen ergab insgesamt 464 Funde von Überresten toter Vögel im gesamten Windpark. An den acht speziell für die Untersuchung ausgewählten Turbinen wurden 1.275 Kontrollen durchgeführt bei denen 82 (17.67 Prozent der oben genannten Zahl) Kadaver gefunden wurden. Davon wurden die 42 (51.22 Prozent) Funde von Moorschneehühnern von der Auswertung ausgeschlossen. Im Mittel wurden also 3,64 Totfunde pro Jahr und 0,45 pro Turbine gefunden. Das ist eine relativ geringe Zahlenbasis.“

„Die statistische Auswertung aller Daten zusammen hat ergeben, dass die kollisionsbedingte Gesamtsterblichkeit in den vier Windkraftanlagen (WKA) mit schwarzen Rotorblättern gegenüber den vier unveränderten WKA in der nächsten Nachbarschaft um 70 Prozent verringert war. Besonders auffällig ist die Reduktion bei den Opferzahlen an Seeadlern. Während in der Vorphase an einer der später mit Farbanstrich versehenen WKA allein sechs Seeadler kollidierten, gab es keine einzige Kollision in den Jahren nach der Behandlung.“

„Der schwarze Anstrich eines einzelnen Rotorblattes scheint also einen deutlichen Effekt zu haben.“

aKorrektur: Zuvor war der Satz „Kann eine relativ leicht und auch nachträglich noch [...]“ als vorangestellte Frage gekennzeichnet; sie ist allerdings Teil des Expertenstatements.

Angaben zu möglichen Interessenkonflikten

Dr. Reinhard Klenke: „Es gibt keine Interessenkonflikte.“

Alle anderen: Keine Angaben erhalten.

Primärquelle

May R et al. (2020) Paint it black: Efficacy of increased wind turbine rotor blade visibility to reduce avian fatalities. Ecology and Evolution; 10 (16): 8927-8935. DOI: 10.1002/ece3.6592.

Literaturstellen, die von den Experten zitiert wurden

[I] Schmidt C et al. (2018): Landschaftsbild & Energiewende Band 1: Grundlagen. Ergebnisse des gleichnamigen Forschungsvorhabens. FKZ 3515 82 3400 im Auftrag des Bundesamtes für Naturschutz.

[II] Baier H et al. (2006): Freiraum und Naturschutz. Die Wirkungen von Störungen und Zerschneidungen in der Landschaft. 1–692.

[III] Hodos, W et al. (2003): The visual acuity and refractive state of the American kestrel (Falco sparverius). Vision Research; 43 (19): 2053–2059. DOI: 10.1016/s0042-6989(03)00304-3.

Literaturstellen, die vom SMC zitiert wurden

Collins L (20.08.2020): Painting one turbine blade black reduces bird fatalities by 72%, says study. Recharge.