Risikoanalyse für Eiswurf und Eisfall in der Planung von Windparks

Bei jedem Windparkprojekt in der Schweiz gehört die Risikoanalyse zu Eisfall und Eiswurf zur Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP). Sie wird jeweils von einem externen Beratungsunternehmen wie zum Beispiel «Meteotest» durchgeführt.

An nebligen und sehr kalten Wintertagen kann sich Eis an Windenergieanlagen bilden. Ein Teil davon schmilzt direkt auf den Rotorblättern. Wenn die Rotoren einer Windenergieanlage (WEA) stillstehen oder sich nur im Leerlaufmodus leicht drehen und Eis von den Rotoren herunterfällt, spricht man von Eisfall. Das Eisstück fällt meistens senkrecht vom Rotorblatt auf den Boden. Der Wind kann diese Eisstücke leicht verteilen. Von Eiswurf spricht man, wenn ein drehendes Rotorblatt ein Eisstück abwirft. Je schneller sich das Rotorblatt dreht, desto höher die Abwurfgeschwindigkeit und Wurfdistanz des Eisstücks. Eisschlag gilt als Oberbegriff für dieses Phänomen.

WEA stehen in der Schweiz meist auf Hügelzügen, die dem Wind ausgesetzt sind. Land und Wald im Bereich der Anlage werden wirtschaftlich genutzt, und die Hügelzüge dienen als Naherholungsgebiet für Freizeitaktivitäten wie Wandern, Biken oder Langlaufen. Deshalb ist es wichtig, das Risiko von Eisschlag zu kennen und geeignete Massnahmen zur Risikominimierung umzusetzen.

Risikoberechnung in zwei Schritten

Die Risikoberechnung erfolgt in zwei Schritten gemäss internationalen Empfehlungen. Im ersten Schritt errechnen die Fachleute die Wahrscheinlichkeit von Eisschlag am Boden durch Eisstücke unterschiedlicher Grösse. Dafür verwenden sie unter anderem die vor Ort durchgeführten Wind- und Wettermessungen. Diese helfen, zusammen mit anderen Daten, die Anzahl potenzieller Eistage festzulegen. Die Wahrscheinlichkeit von Eisschlag wird anschliessend unter Verwendung der vorherrschenden Windbedingungen während der identifizierten Eistage berechnet und anhand von Karten dargestellt. Die Karten zeigen die Anzahl der potenziellen Eisschläge pro Quadratmeter und pro Jahr für verschiedene Grössen von Eisstücken.

Im zweiten Schritt berechnen Fachleute das Risiko für Personen und Sachwerte, indem die Wahrscheinlichkeit von Eisschlag mit deren zeitlichen Anwesenheit kombiniert wird. Für die Risikoberechnung stützen sie sich auf Informationen des auftraggebenden Unternehmens und auf eigene Erfahrungswerte. Damit erhalten sie möglichst realistische Risikoszenarien.

Die Analyse klassifiziert das Eisschlag-Risiko als akzeptabel, tolerierbar, hoch oder inakzeptabel. Hohe und inakzeptable Risiken müssen mit geeigneten Massnahmen mindestens auf ein tolerierbares Niveau gesenkt werden.

Welches Risiko ist tolerierbar?

Ein Wert von maximal 10^-6 gilt als tolerierbares Risiko. Konkret besteht demnach eine Wahrscheinlichkeit von eins zu einer Million, dass während eines Jahres ein Eisstück eine Person tödlich trifft. Kann die Betreiberin der WEA ein tolerierbares Risiko mit einfachen Massnahmen zusätzlich senken, muss sie diese Massnahme in Betracht ziehen.

Was bedeutet ein Risiko von 10^-6? Beispielsweise starben 2024 gemäss Bundesamt für Statistik 250 Personen im Schweizer Strassenverkehr. Umgerechnet auf die Einwohnerzahl der Schweiz per Ende 2024 bedeutet das einen Todesfall auf 36'204 Einwohnerinnen und Einwohner. Das Todesfallrisiko im Strassenverkehr ist entsprechend rund 27-mal höher als das tolerierbare Risiko eines Todesfalls wegen Eisschlag. Und: das Risiko eines Todesfalls am Arbeitsplatz liegt rund 20-mal höher.

^{Quellen (Strassen­verkehrs­unfälle | Bundesamt für Statistik - BF,
Bestand und Entwicklung der Bevölkerung der Schweiz im Jahr 2024: Definitive Ergebnisse)}

Massnahmen zur Risikominimierung

Hohe Risikowerte für Personen und Objekte werden auf zwei Arten minimiert: Durch Verhaltensänderungen der Menschen in der Nähe der WEA oder durch einen angepassten Betrieb der WEA bei entsprechenden Wetterverhältnissen. Je nach Ergebnis der Untersuchungen werden zum Windpark passende Massnahmen zur Risikominimierung vorgenommen.

Mit Verhaltensänderungen das Risiko reduzieren

• Informationsschilder an stark frequentierten Wanderwegen oder Strassen informieren über die Gefahr und allenfalls auch über das richtige Verhalten.
• Lichtsignale an Wanderwegen sind mit einem Eiserkennungssystem verbunden und werden aktiviert, sobald eine Vereisung festgestellt wird.
• Schulung und Sensibilisierung von Personen, die sich während den risikobehafteten Wetterphasen regelmässig im Gebiet aufhalten; z.B. Mitarbeitende von Land- und Forstwirtschaftsbetrieben.
• Echtzeit Warnmeldungen werden beispielsweise via SMS, Webseite oder App an interessierte Personenkreise versandt.
• Dauerhafte Umleitungen von Abschnitten betroffener Strassen, Wege, Langlaufloipen usw. im Gebiet mit hohem oder inakzeptablem Risiko.
• Zeitlich begrenztes Verkehrsverbot auf Strassen und Wegen z.B. durch automatische Schranken.

Mit betrieblichen Massnahmen die Gefahr verringern

• Die systematische Abschaltung bei Vereisung verringert die Gefahr von Eisschlag. Zertifizierte Eiserkennungssysteme stellen die Vereisung an den Rotorblättern fest und schalten die WEA aus.
• Rotorblattheizungen ermöglichen das kontrollierte Schmelzen und Abfallen des Eises. Zusätzlich verringern sie die Eisbildung auf den Rotorblättern sowie die Grösse und Anzahl der Eisstücke, die sich von den Rotorblättern lösen. Sie verkürzen auch die Dauer des Eisschlags.
• Wiederanlauf ohne Eis: Nach einer Abschaltung wegen Vereisung dürfen Betreiber eine Anlage erst wieder einschalten, wenn die Rotoren eisfrei sind. Das kann z.B. mittels Inspektion vor Ort oder einem Rotoreiserkennungssystems erfolgen. Ebenfalls zulässig ist die Wiederinbetriebnahme, sobald Messungen eine genügend hohe Umgebungstemperatur über einen gewissen Zeitraum erfassen.
• Stehende Rotorblätter in einer vordefinierten Stellung »parken», damit sie sich nicht direkt über sensiblen Objekten, Strassen oder Wegen befinden.