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Lichttechnisches Gutachten zur Blendungsbewertung der geplanten PV-Anlagen der TU Braunschweig

Lichttechnisches Gutachten

zur Blendungsbewertung der geplanten

PV-Anlagen der TU Braunschweig in der Hermann-Blenk-Straße in

Braunschweig

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Lichttechnisches Gutachten zur Blendungsbewertung der geplanten PV-Anlagen der TU Braunschweig

Titel: Lichttechnisches Gutachten zur Blendungsbewertung der geplanten PV-Anlagen der TU Braunschweig an der Hermann-Blenk-Straße in Braunschweig

Auftraggeber: Technische Universität Braunschweig Geschäftsbereich 3 - Gebäudemanagement Spielmannstraße 10 38106 Braunschweig

Auftragnehmer: Ingenieurbüro Dr. Petry & Partner mbB Wilhelm-Weber-Weg 8 63069 Offenbach am Main info@ib-dr-petry.de www.ib-dr-petry.de

Auftrag vom: 16.10.2024

Berichtsumfang: 25 Seiten + Anhang

Datum: 04.11.2024

Bearbeitung: M.Sc. Nils Schreck (geb. Petry)

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Inhaltsverzeichnis

Aufgabenstellung.......................................................................................................................................... 4
Lichttechnische Grundlagen ......................................................................................................................... 5
Berechnungs- und Beurteilungsgrundlagen ............................................................................................... 12

3.1 Angaben zu der geplanten PV-Anlage ............................................................................................... 12

3.2 Angaben und Annahmen zum Flughafen Braunschweig-Wolfsburg ................................................. 15

3.3 Festlegung der Bewertungskriterien ................................................................................................. 19

3.4 Grundlagen der Untersuchung .......................................................................................................... 19

Ergebnisse und Auswertung ....................................................................................................................... 21

4.1 Ergebnisse der Simulation ................................................................................................................. 21

Schlusswort ................................................................................................................................................ 24

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Aufgabenstellung

Im Gebiet der Technischen Universität Braunschweig sollen auf den Dächern des geplanten Neubaus „Center for Circular Production of Next Batteries and Fuel Cells“ (CPC), dem angrenzend geplanten Carport sowie auf dem bereits bestehenden Gebäude „BLB Halle“ an der Hermann-Blenk-Straße in Braunschweig Photovoltaik- Anlagen entstehen. Hierbei ist geplant auf dem Dach des CPC auf 33 Teilflächen (522 Module), auf dem Dach des Carports auf 16 Teilflächen (528 Module) und auf dem Dach der BLB-Halle auf 8 Teilflächen (296 Module) zu installieren. Die untersuchten geplanten PV-Anlagen befinden sich dabei in unmittelbarer Entfernung zum Flughafen Braunschweig-Wolfsburg. Der Bauherr, die Technische Universität Braunschweig, hat das Ingeni- eurbüro mit Schreiben vom 16.10.2024 beauftragt, ein Fachgutachten über die Blendungsbewertung der ge- planten PV-Anlagen für den Bereich der An- und Abflüge auf der Piste 08/26, einer möglichen Blendung des Towers inkl. der dort zukünftig in Richtung Westen ausgerichteten Kamerasysteme, einer möglichen Blen- dung von Luftfahrzeug-Crews (bei Überfliegen der Piste nach einem Low Approach) sowie der möglichen Blendgefahr für den Segelflug bzw. die Segelflugbetriebsfläche zu erstellen.

Folgende Unterlagen wurden vom Auftraggeber zur Verfügung gestellt:

A1 Entwurfsplanung Elektrotechnik Forschungsbau CPC - Stand 09.07.2024 1 Seite

A2 Entwurfsplanung Blitzschutz/Erdungsanlage Grundriss DA Forschungsbau CPC - Stand 09.07.2024 1 Seite

A3 Unterlagen BLB-Halle - Fa. Energydesign braunschweig - unbekannter Stand 8 Seiten

A4 Entwurfsplanung Forschungsbau CPC Übersicht Ausrichtung & Aufständerung 1 Seite

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Lichttechnische Grundlagen

In den folgenden Unterkapiteln werden die Grundlagen der Lichtimmission und der psychologischen und physiologischen Blendung beschrieben.

2.1 Lichtimmission

Lichtimmissionen gehören nach dem Bundes-lmmissionsschutzgesetz zu den schädlichen Umwelteinwirkun- gen, wenn sie nach Art, Ausmaß oder Dauer geeignet sind, Gefahren, erhebliche Nachteile oder erhebliche Belästigungen für die Allgemeinheit oder für die Nachbarschaft herbeizuführen. Der Beschluss des Länder- ausschusses für Immissionsschutz vom 13.09.2012 „Hinweise zur Messung und Beurteilung von Lichtimmis- sionen“ (LAI) beinhaltet Vorgaben zur einheitlichen Messung und Beurteilung der Wirkung von Lichtimmissi- onen für den Vollzug des Bundes-lmmissionsschutzgesetzes. Diese Schrift baut in ihren wesentlichen Inhalten auf der Stellungnahme „Messung und Beurteilung von Lichtimmissionen künstlicher Lichtquellen“ der deut- schen Lichttechnischen Gesellschaft (LiTG) e.V. auf.

Bei Unterschreitung der empfohlenen Grenzwerte ist im Allgemeinen die Lichteinwirkung als nicht erheblich belästigend anzusehen. Die im Immissionsschutz auftretenden Lichteinwirkungen bewegen sich im Bereich der Belästigung; physische Schäden können ausgeschlossen werden.

Lichtimmissionen als Umwelteinwirkungen können sich für einen Betroffenen auf zwei Arten bemerkbar ma- chen. Zum einen kann der Wohnbereich, insbesondere das Schlafzimmer, aber auch das Wohnzimmer, die Terrasse oder der Balkon aufgehellt werden. Zum anderen kann eine Lichtquelle mit hoher Leuchtdichte eine störende Blendung beim Betroffenen hervorrufen, selbst wenn sich die Lichtquelle in größerer Entfernung befindet, so dass sie im Wohnbereich keine nennenswerte Aufhellung erzeugt. Die Aufhellung wird lichttech- nisch durch die Beleuchtungsstärke beschrieben. Für die Blendempfindung sind die Leuchtdichte der Licht- quelle und des Umfeldes sowie der Raumwinkel der Lichtquelle, jeweils vom Betroffenen aus gesehen, maß- gebend.

Die Aufhellung als Maß der Blendung wird lichttechnisch durch die Beleuchtungsstärke beschrieben. Für die Blendempfindung sind die Leuchtdichte der Lichtquelle und des Umfeldes sowie der Raumwinkel der Licht- quelle, jeweils vom Betroffenen aus gesehen, maßgebend.

Zu den lichtemittierenden Anlagen zählen künstliche Lichtquellen aller Art wie z. B. Scheinwerfer zur Beleuch- tung von Flughäfen, Sportstätten und für Anstrahlungen, Straßenleuchten, Lichtreklamen, Scheinwerfer von Flugzeugen und Kraftfahrzeugen und andere Einrichtungen wie z. B. Schweißanlagen, aber auch hell beleuch- tete Flächen wie z. B. angestrahlte Fassaden.

Im Anhang 2 der LAI wird im Kapitel 1. Einleitung explizit auf die Sonne als mögliche Blendquelle hingewiesen: „Sonnenlicht wird von der glatten Oberfläche der Module nicht nur absorbiert, sondern auch zu einem Teil reflektiert. Dadurch treten in der Nachbarschaft zum Teil Einwirkungen mit hoher Leuchtdichte auf, die mit

105 cd/m² eine Absolutblendung bei den Betroffenen auslösen können.“

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Lichtemittierende Anlagen sind so zu errichten und zu betreiben, dass sie den anerkannten Regeln der Licht- technik entsprechen und im Einwirkungsbereich der Anlage die empfohlenen Werte für die Beleuchtungs- stärke in der Fahrbahnebene und für die Leuchtdichte nicht überschreiten.

Aufgabe des Immissionsschutzes ist es vornehmlich, erhebliche Belästigungen durch psychologische Blen- dung von starken industriellen, gewerblichen und im Bereich von Sport- und Freizeitanlagen angeordneten Lichtquellen in der schützenswerten Nachbarschaft zu vermeiden. Durch diese Immissionen kann die Nut- zung eines inneren oder äußeren Wohnbereichs erheblich gestört werden.

Schutzwürdige Räume im Sinne der LAI sind:

Wohnräume, einschließlich Wohndielen
Schlafräume, einschließlich Übernachtungsräume in Beherbergungsstätten und Bettenräume in Krankenhäusern und Sanatorien
Unterrichtsräume in Schulen, Hochschulen und ähnlichen Einrichtungen
Büroräume, Praxisräume, Schulungsräume und ähnliche Arbeitsräume

2.2 Blendung

Die Blendung wird definiert als ein Sehzustand, der durch eine ungünstige Leuchtdichteverteilung oder zu hohe Leuchtdichtekontraste als unangenehm empfunden wird. Sie kann aber auch eine Herabsetzung der Sehfunktion (wie Unterschieds-empfindlichkeit und Formenempfindlichkeit) zur Folge haben. Diese Defini- tion umfasst damit nicht nur die Beeinträchtigung der Grundfunktionen des Auges, sondern auch die subjek- tive Empfindung einer Störwirkung durch Flächen relativ oder absolut zu hoher Leuchtdichten im Gesichts- feld.

Man unterscheidet folgende Blendungsarten:

Absolutblendung: Die bei höchsten Leuchtdichten im Gesichtsfeld stets vorhandene Blendung, die sich nicht durch Erhöhen des Leuchtdichteniveaus aufheben lässt. Sie tritt bei Leuchtdichten von etwa 104 cd/m2 und mehr auf.

Relativblendung: Die in der Beleuchtungstechnik häufigste Form der Blendung durch zu große Leuchtdichtekontraste im Gesichtsfeld. Durch Anhebung der mittleren Leuchtdichte im Gesichtsfeld kann sie gemildert werden.

Infeldblendung/ Umfeldblendung: Blendung, bei der blendende und der wahrzunehmende Gegenstand dicht benachbart sind (Infeld) oder bei der die Blendlichtquelle peripher im Ge- sichtsfeld (Umfeld) erscheint.

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Direktblendung: Blendung, die durch unmittelbare Einwirkung von Blendlichtquellen auf das Auge hervorgerufen wird.

Reflexblendung: Blendung, die durch spiegelnde Reflexion von leuchtenden Objekten verur- sacht wird, insbesondere dann, wenn sich die Reflexbilder dem Sehobjekt überlagern oder in seiner Nähe auftreten. Dabei muss keine Blendung im en- geren Sinn auftreten. Wohl aber können die Sehobjekte beim Überlagern des Reflexbildes einer Lichtquelle durch Herabsetzen des Leuchtdichtekontrastes unsichtbar werden (daher der treffende Ausdruck im Englischen ,,veiling re- flections"). Reflexblendung ist in der Regel nur bei nasser Fahrbahn möglich.

Bei der Blendung durch Lichtquellen wird zwischen der physiologischen und psychologischen Blendung un- terschieden.

Beide nicht miteinander vergleichbaren Formen der Blendung können gleichzeitig nebeneinander oder auch getrennt voneinander auftreten. Ihre Bewertungen sind vom Verfahren her und in der quantitativen Aussage völlig unterschiedlich.

Während die physiologische Blendung, die die Minderung des Sehvermögens durch Streulicht im Glaskörper des Auges beschreibt, bei den üblichen Immissionssituationen nicht auftritt, werden die Anwohner häufig durch die psychologische Blendung belästigt. Das ist selbst dann so, wenn sich die Lichtquelle in größerer Entfernung befindet, so dass sie im Wohnbereich keine nennenswerte Aufhellung erzeugt. Die Belästigung entsteht durch die ständige und ungewollte Ablenkung der Blickrichtung zur Lichtquelle hin, die bei einem großen Unterschied der Leuchtdichte der Lichtquelle zur Umgebungsleuchtdichte die ständige Adaptation des Auges auslöst.

Für die Störwirkung sind daher die Leuchtdichte L der Blendlichtquelle, die Umgebungsleuchtdichte L und S U der Raumwinkel Ω , vom Betroffenen (Immissionsort) aus gesehen, maßgebend. Ist die aus den Messungen S ermittelte Umgebungsleuchtdichte L kleiner als 0,1 cd/m², wird mit L = 0,1 cd/m² gerechnet U U

Die psychologische Blendwirkung einer Lichtquelle lässt sich durch das Blendmaß k beschreiben: S

𝛺 k = L̅ ∙√ S S S L U

Der Anwendungsbereich der oben aufgeführten Gleichung wird auf Umfeldleuchtdichten im Bereich 0,1 cd/m2 < L < 10 cd/m2 und Raumwinkel im Bereich 10-6 sr < Ω < 10-2 sr beschränkt. U S

Unterhalb Ω = 10-6 sr liegt eine „Punktquelle" vor, bei der die Blendbeleuchtungsstärke maßgebend wird. S

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Diese darf

E = 10−3 ∙k∙√L̅ S U

in Lux am Immissionsort nicht überschreiten.

Oberhalb von Ω = 10-2 sr liegt eine „große Flächenquelle" vor. Der Grenzwert ist dort eine vom Raumwinkel S der Quelle unabhängige Konstante. Die mittlere Leuchtdichte darf den Wert von

L̅ ≤ 10∙k∙√L̅ max U

nicht überschreiten. Dies gilt für zeitlich konstantes Licht.

Das Blendmaß soll die Immissionsrichtwerte für Blendung k gemäß der folgenden Tabelle nicht überschrei- ten.

	Immissionsort (Einwirkungsort) (Gebietsart nach § BauNVO) [2]	Immissionsrichtwert k für Blendung
		6 h bis 20 h	20 h bis 22 h	22 h bis 6 h
1	Kurgebiete, Krankenhäuser, Pflegeanstalten (§ 3)1)	32	32	32
2	reine Wohngebiete allgemeine Wohngebiete(§ 4) beson- dere Wohngebiete (§ 4a) Kleinsied- lungsgebiete ( § 2 ) Erholungsgebiete (§ 10)	96	64	32
3	Dorfgebiete (§ 5) Mischgebiete (§ 6)	160	160	32
4	Kerngebiete (§ 7) 2) Gewerbegebiete (§ 8) In- dustriegebiete (§ 9)	-	-	160

Der Raumwinkel Ω der Lichtquelle wird rechnerisch nach folgender Beziehung ermittelt: S F P 𝛺 = S R2 mit F = Fcos (𝜀). Es bedeuten: P i

F Licht abstrahlende Lampen- bzw. Leuchtenfläche in m2 i

F Projektion der Licht abstrahlenden Lampen- bzw. Leuchten-fläche auf eine P Ebene senkrecht zur Verbindungsgraden Immissionsort-Leuchte („schein- bare" Leuchtengröße) in m2

R Direkter Abstand zwischen Lichtquelle und Immissionsort in m

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ε Winkel zwischen Lot auf die Leuchtenfläche und Verbindungs-gerade Immis- sionsort - Leuchte

Mess- und Beurteilungsgröße für die Raumaufhellung ist die gemessene mittlere Beleuchtungsstärke am Im- missionsort. Die Immissionsrichtwerte der mittleren Beleuchtungsstärke, die von einer Beleuchtungsan- lage(ausgenommen öffentliche Straßenbeleuchtungsanlagen) in ihrer Nachbarschaft nicht überschritten werden sollen, sind in der folgenden Tabelle enthalten:

Immissionsort (Einwirkungsort) Gebietsart nach § BauNVO [2]	mittlere Beleuchtungsstärke E in lx F
	06 Uhr bis 22 Uhr	22 Uhr bis 06 Uhr
Kurgebiete, Krankenhäu- 1 ser, Pflegeanstalten 1)	1	1
reine Wohngebiete (§ 3) allge- 2 meine Wohngebiete (§ 4) be- sondere Wohngebiete (§ 4 a) Kleinsiedlungsgebiete (§ 2) Erholungsgebiete (§ 10)	3	1
Dorfgebiete (§ 5) 3 Mischgebiete (§ 7)	5	1
Kerngebiete (§ 7)2) 4 Gewerbegebiete (§ 8) Industriegebiete (§ 9)	15	5

Die Werte in den beiden Tabellen auf den Vorseiten beziehen sich auf zeitlich konstantes und weißes oder annähernd weißes Licht (das Licht von Natriumdampf-Hochdrucklampen gilt noch als annähernd weiß), das mehrmals in der Woche jeweils länger als eine Stunde eingeschaltet ist.

Wird die Anlage seltener oder kürzer betrieben bzw. über Bewegungsmelder geschaltet, sind Einzelfallbe- trachtungen anzustellen. Dabei soll der Zeitpunkt und die Häufigkeit des Auftretens, die allgemeine Umge- bungshelligkeit, die Ortsüblichkeit sowie insbesondere die Möglichkeit für Minderungsmaßnahmen der Stör- wirkung berücksichtigt werden. Hieraus können gegebenenfalls auch höhere oder niedrigere Immissions- richtwerte der Beleuchtungsstärke als in der oben aufgeführten Tabelle vertreten werden.

Bei Beleuchtungsanlagen mit veränderbaren Betriebszuständen ist der Beleuchtungs-zustand mit der maxi- malen Beleuchtungsstärke zu bewerten. Beleuchtungsanlagen, deren Betriebszustände sich nicht schneller als in einem 5-minütigen Rhythmus ändern, gelten als zeitlich konstant abstrahlend.

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Ändern sich die Betriebszustände in weniger als fünf Minuten wesentlich, dann liegt ein Wechsellicht vor. In besonders auffälligen Wechsellichtsituationen (z. B. große Schwankungen der Beleuchtungsstärke, schnelle Hell-Dunkel-Übergänge, blitzlichtartige Vorgänge, schnelle Folgefrequenzen des Wechsellichtes), die lästiger als zeitlich konstantes Licht empfunden werden, ist bei der Beurteilung der Raumaufhellung die maximale Beleuchtungsstärke je nach Auffälligkeit mit einem Faktor zu multiplizieren und mit den Immissionsrichtwer- ten der Tabelle 1 zu vergleichen. Der Faktor bei Wechsellicht kann nach der folgenden Tabelle bestimmt werden:

Periodendauer	Faktor bei Wechsellicht	Frequenz	Faktor bei Wechsellicht
≥ 5 min	1	> 0,67 bis 18 Hz	5
5 min bis 4 s	1,5	19 bis 24 Hz	3
4 s bis 2 s	2	25 bis 30 Hz	2
2 s bis 1,5 s	3	> 30 Hz	1
Fortsetzung rechts

Handelt es sich bei den Lichtschwankungen um sinusförmige Schwankungen, die weniger als ± 15% der mitt- leren Beleuchtungsstärke ausmachen, ist vom jeweils nächsten niedrigeren Tabellenwert auszugehen. Ein Verfahren zur Ermittlung eines Faktors bei nichtperiodischen Anlagen (z. B. LED-Videoinstallationen) existiert derzeit nicht. Hier ist die Störwirkung für den konkreten Einzelfall abzuschätzen.

Intensiv farbiges Licht besitzt eine besondere Störwirkung, die bei der Beurteilung der Raumaufhellung durch den immissionsseitig subjektiv zu vergebenden Faktor 2 berücksichtigt werden kann. Der Faktor ist mit der mittleren Beleuchtungsstärke zu multiplizieren und mit den Immissionsrichtwerten der oben aufgeführten Tabellen zu vergleichen. Der Faktor für das Wechsellicht und der für intensiv farbiges Licht sind nicht zu ku- mulieren. Es gilt der höhere Wert.

Eine Überschreitung der Immissionsrichtwerte k gemäß Tabelle 2 als Anlass für behördliche Anordnungen kann wegen der Fehlergrenzen der zugrunde gelegten Messtechnik und bei sorgfältiger Messdurchführung messtechnisch erst dann festgestellt werden, wenn das Blendmaß der zu beurteilenden Lichtquelle k min- S destens 40 % oberhalb des entsprechenden Immissionsrichtwertes liegt. Dabei ist für die Messgrößen ein relativer Fehler von jeweils 20 % zugrunde gelegt.

Im Anhang 2 der „LAI - Hinweise zur Messung, Beurteilung und Minderung von Licht-immissionen“ wird auf die Blendwirkung von großflächigen Freiflächen-Photovoltaikanlagen eingegangen.

Sonnenlicht wird von der glatten Oberfläche der Module nicht nur absorbiert, sondern auch zu einem Teil reflektiert. Dadurch treten in der Nachbarschaft zum Teil Einwirkungen mit hoher Leuchtdichte auf, die eine Absolutblendung bei den Betroffenen auslösen können. Diese Form der physiologischen Blendung kann im Extremfall zur vollständigen Reduzierung des Sehvermögens im gesamten Blickfeld führen. Reflexionen von

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Photovoltaikanlagen stellen Immissionen im Sinne des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (§ 3 Abs. 2 BIm- SchG) dar.

Wie bereits am Anfang des Kapitels erwähnt, tritt Absolutblendung bei Leuchtdichten am Auge ab 104 bis 106 cd/m² auf. Um diese Leuchtdichtewerte in Relation setzen zu können, ist ein Vergleich mit der Leuchtdichte der Sonne nötig. Bei einem direkten Blick in die Sonne treffen Leuchtdichten von 1,6·109 cd/m² am Auge auf. Diese Werte liegen mindestens einen Faktor von 1600 über dem Grenzwert für Absolutblendung und somit führt ein Blick in die Sonne zu Absolutblendung. Bei einer spiegelnden Oberfläche wird das Sonnenlicht zum größten Teil reflektiert, wie hoch der Anteil des reflektierten Lichtes ist hängt vom Material und der Verar- beitung der spiegelnden Oberfläche ab. Selbst bei spiegelnden Materialien mit einem sehr geringen Reflek- tionsanteil von 0,1%, was einer Verminderung der Leuchtdichte um den Faktor 1000 gleichkommt, tritt Ab- solutblendung auf, sobald das Sonnenlicht an den Materialien in Richtung Auge reflektiert wird.

Für die Beurteilung der Blendwirkung durch Photovoltaikanlagen sollen i.d.R. nur Standorte berücksichtigt werden, welche sich in einem Radius von 100 m um die PV-Anlage herum befinden. Diese Einschränkung hat den Grund, dass die LAI für eine erhebliche Belästigung im Sinne des BImSchG eine Dauer der Blendung von mindestens 30 Minuten am Tag oder mindestens 30 Stunden im Jahr fordert und diese Blenddauer für weit entfernte Standorte nur selten erreicht wird.

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Berechnungs- und Beurteilungsgrundlagen

3.1 Angaben zu der geplanten PV-Anlage

Die geplante PV-Anlage im Gebiet der TU Braunschweig wird sich über insgesamt 57 Teilflächen mit verschie- denen Größen und insgesamt 1346 PV-Modulen, aufgeteilt auf 3 Gebäudedächer, erstrecken. Die Abbildun- gen 1 - 3 stellen den aktuellen Stand der Planung dar. Abbildung 4 zeigt ein nahes Luftbild des projektierten Areals, während die Abbildung 5 die Lage des CPC, Carports und BLB-Halle im Vergleich zum Flughafen Braun- schweig-Wolfsburg darstellt.

Abbildung 1: Entwurfsplanung CPC & Carport (links), inkl. Positionen der PV-Anlage auf dem Carport (blau markiert)

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Abbildung 2: Entwurfsplanung CPC mit Positionen der PV-Anlagen (rot markiert)

Abbildung 3: Dachansicht BLB-Halle inkl. Positionen der PV-Anlage

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Abbildung 4: Lage der projektierten Gebäude (CPC, Carport und BLB-Halle) inkl. der geplanten PV-Anlagen auf den Dächern

Abbildung 5: Luftbild inkl. Lage der projektieren PV-Anlage im Vergleich zum Flughafen Braunschweig-Wolfsburg

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Die genaue Aufteilung der PV-Modul-Reihen und die Abstände der Reihen zueinander können den Anhängen A1 bis A3 entnommen werden. Da keine genauen Größenangaben vorlagen, wurde 1 Modul von den Verfas- sern dabei auf eine Fläche von ca. 2 m² (gemessen in der Entwurfsplanung Forschungsbau CPC, Grundriss & PV Anlage TU Braunschweig BLB Halle) bzw. 1,75 m² (gemessen in der Entwurfsplanung Forschungsbau CPC Elektrotechnik), womit sich eine Gesamtfläche der PV-Module von 2560 m² ergibt. Die Module der PV-Anlage werden mit einem Winkel von ca. 10°, in Relation zum Boden, auf den Dächern der genannten Gebäude in Ost- und Westrichtung aufgeständert. Eine Ausnahme bildet dazu ein Bereich auf dem Dach des CPC, welcher mit einem Winkel von ca. 30°, in Relation zum Boden, aufgeständert wird. In Abbildung 6 ist dieser Bereich im linken Teil zu finden.

Abbildung 6: Aufständerung und Ausrichtung der geplanten PV-Anlage

Das vorliegende Gutachten befasst sich mit der möglichen Blendgefahr im Bereich des Flughafens Braun- schweig-Wolfsburg, welcher sich im Norden/Nordosten der projektierten PV-Anlage befindet. Betrachtung finden hierbei die bereits unter Punkt 1 genannten Immissionsorte der An- und Abflüge im Bereich der Piste 08/26, des Towers, der Luftfahrzeug-Crews und der Segelflugbetriebsfläche.

3.2 Angaben und Annahmen zum Flughafen Braunschweig-Wolfsburg

Mit Blick auf den Flughafen Braunschweig-Wolfsburg wurden seitens der Verfasser Flugrouten bzw. Einflug- schneisen der Deutschen Flugsicherung GmbH zu Hilfe genommen. Diese sind nachfolgend in den Abbildun- gen 7 (Einflugschneise West) und 8 (Einflugschneise Ost) dargestellt. Zudem finden sich in den Abbildungen 9 (Einflugschneise West) bzw. Abbildung 10 (Einflugschneise Ost) das jeweilige „Missed Approach

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Procedure“ für die entsprechende Einflugschneise, welche entsprechend der Vorgaben zur Untersuchung der Blendgefahr ebenfalls untersucht wurden.

Abbildung 7: Flughafen Braunschweig-Wolfsburg Einflugschneise West

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Abbildung 8: Flughafen Braunschweig-Wolfsburg Einflugschneise Ost

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Abbildung 9: Missed Approach Procedure Einflugschneise West

Abbildung 10: Missed Approach Procedure Einflugschneise Ost

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3.3 Festlegung der Bewertungskriterien

Für den Luftverkehr existieren keine expliziten Regelung und Grenzwerte bzgl. der Thematik der Blendung durch PV-Anlagen. Im LuftVG wird zwar der Umgang mit Hindernisse nach § 12 bis § 15 und § 18a geregelt, diese gehen aber nicht auf das Thema „Störwirkung durch Blendung“ ein. Selbiges gilt für die Richtlinien, welche auf der Internetseite der Deutschen Flugsicherung zur Verfügung gestellt werden. Bzgl. dieser The- matik wurde von Seiten des Ingenieurbüros bei der Deutschen Flugsicherung nachgefragt, welche sich wie folgt äußert:

„Da der Luftfahrer sich doch relativ schnell bewegt, ist grundsätzlich davon auszugehen, dass es zu keinen unverträglichen Blendwirkungen kommen kann – zumindest wenn der Standort nicht in unmittelbarer Nähe des Flugplatzes liegt.“

Die geplante PV-Anlage der TU Braunschweig befindet sich allerdings in nächste Nähe zu dem Flughafen Braunschweig-Wolfsburg, weswegen mögliche Reflexionen des Sonnenlichtes an der PV-Anlage als potentiell blendend in Betracht gezogen und untersucht werden.

Die Störwirkung gegenüber ständig besetzten Arbeitsplätzen wird durch die LAI geregelt. Für die Beurteilung der Blendwirkung durch Photovoltaikanlagen sollen i.d.R. nur Standorte berücksichtigt werden, welche sich in einem Radius von 100 m um die PV-Anlage herum befinden. Diese Einschränkung hat den Grund, dass die LAI für eine erhebliche Belästigung im Sinne des BImSchG eine Dauer der Blendung von 30 Minuten am Tag oder 30 Stunden im Jahr fordert und diese Blenddauer für weit entfernte Standorte nur selten erreicht wird.

3.4 Grundlagen der Untersuchung

Bei vielen Photovoltaik-Anlagen kommen Gläser zum Einsatz, welche über eine glatte Oberfläche verfügen. Für solche glatte Glasoberflächen gilt der physikalische Zusammenhang, dass Licht unter dem gleichen Win- kel am Glas gespiegelt wird mit welchem es auf das Glas trifft. Umgangssprachlich wird dieser Zusammen- hang mit „Eingangswinkel gleich Ausgangwinkel“ bezeichnet. Kommt so ein glatte Oberfläche bei der PV- Anlage der TU-Braunschweig zum Einsatz, so sind Blendungen des Flugverkehrs, insbesondere Segelflugver- kehr und jeglicher Verkehr der Piste 08/26, nicht auszuschließen.

Um dennoch die geplante PV-Anlage ohne Beeinträchtigung des Flugverkehrs oder des Flughafenpersonals umsetzen zu können, muss die Glasoberfläche der PV-Module strukturiert sein. Aus der Erfahrung des Inge- nieurbüros empfiehlt sich sogenanntes Pyramidal-Glas um das Auftreten störender Reflexionen grundlegend zu reduzieren. Als beispielhaftes Produkt wird an dieser Stelle das SECURIT ALBARINO P Glas von Saint Gobain genannt, welches über solch eine strukturierte Pyramidal Oberfläche verfügt, siehe Abbildung 11.

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Abbildung 11: Oberflächenbeschaffenheit des Albarino P Glas

Im weiteren Verlauf des Gutachtens wird von der Nutzung des SECURIT ALBARINO P Glas oder eines gleich- wertigen Produktes ausgegangen.

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Ergebnisse und Auswertung

4.1 Ergebnisse der Simulation

Um das Reflexionsverhalten eines Pyramidal-Glases, wie es z.B. das ALBARINO P Glas ist, zu analysieren, kam eine Strahlenoptik-Simulations-Software zum Einsatz. Innerhalb dieser Software wurde so ein Glas anhand der Daten des ALBARINO P Glas approximiert nachgebaut.

Abbildung 12: Simulation eines Standard-Glasses mit glatter Oberfläche bei steilerem Einfallswinkel des Lichts

Abbildung 13: Simulation einer, des Albarino P-Glas ähnlichen, strukturierten Oberfläche bei steilerem Einfallswinkel des Lichts

Abbildung 12 zeigt das Reflexionsverhalten von normalem Glas während Abbildung 13 das Reflexionsverhal- ten eines Albarino P ähnlichem Glas zeigt. Während sich das glatte Glas verhält wie erwartet, ist unter steilen Winkel bei Pyramidal-Glas zu erkennen, das die Reflexionen sich auf einem sehr großen Winkelbereich ver- teilen und keine gerichtete Reflexion zu erkennen ist.

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Dieses Reflexionsverhalten ist von ganz steilen Winkeln bis zu einem Winkel von ca. 15° zu beobachten. Ab einem Winkel von ca. 15° ändert sich das Reflexionsverhalten insoweit, als das eine geringe gerichtete Refle- xion im Bereich von 5-10° zu beobachten ist, siehe Abbildung 15.

Abbildung 14: Simulation einer, des Albarino P-Glas ähnlichen, strukturierten Oberfläche bei flacherem Einfallswinkel des Lichts

Würden nun große Leuchtdichten auf das strukturierte Pyramidal-Gals unter einem Winkel von ca. 15° oder weniger treffen, so könnte die gering gerichtete Reflexion ausreichend Licht reflektieren um eine Blendung hervorzurufen. Die dafür benötigten großen Leuchtdichten treten allerdings in Deutschland nur bei sehr ho- hen Sonnenständen auf.

Abbildung 15: Zurückgelegter Weg des Sonnenlichtes durch die Atmosphäre in Abhängigkeit des Sonnenstandes Quelle:www.renac.de

Die Begründung dessen liefert das Beersche Gesetz, auch als Bouguer-Lambertsches Gesetz bekannt. Dieses besagt vereinfacht gesagt, das umso länger der Weg des Lichts durch die Atmosphäre ist, desto größer ist der Anteil des Lichts, welcher in der Atmosphäre gestreut wird, siehe Abbildung 16.

Je nach Aufständerungswinkel gibt es bei einem Albarino P-Glas oder gleichwertigem Glas einen kleinen Win- kelbereich für Beobachter, in welchem eine Blendung möglich ist.

Für die PV-Anlage der TU Braunschweig ist für die meisten PV-Module eine Aufständerung um 10° geplant. Für diese Module ist eine gering gerichtete Reflexion in den oberen Halbraum oder in die Horizontale nur für Sonnenhöhenwinkel von 5° oder weniger möglich. Bei diesen geringen Sonnenhöhen ist die Lichtstärke der

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Lichttechnisches Gutachten zur Blendungsbewertung der geplanten PV-Anlagen der TU Braunschweig

Sonnen aufgrund der Atmosphärentrübung allerdings nicht ausreichend stark genug, um eine Blendung zu ermöglichen.

Zwei Reihen der PV-Anlage sind mit einem Winkel der Aufständerung von 30° geplant. Für diese Module ist eine gering gerichtete Reflexion in den oberen Halbraum oder in die Horizontale nur für negative Sonnenhö- henwinkel möglich, welche jedoch nicht auftreten bzw. die Sonne durch den Horizont verdeckt ist.

Schlussendlich kann eine Beeinträchtigung durch Blendung für den Flugverkehr entlang der Piste 08/26, für die potentiellen Low Approach Flugrouten der Luftfahrt-Crews, für das Personal des Towers inkl. der dort geplanten Kameras sowie den Flugverkehr der Segelflugzeuge unter der Voraussetzung der Verwendung des SECURIT ALBARINO P Glases oder einem gleichwertig Glas ausgeschlossen werden.

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04.11.2024

Lichttechnisches Gutachten zur Blendungsbewertung der geplanten PV-Anlagen der TU Braunschweig

Schlusswort

In dem vorliegenden Gutachten werden die möglichen Lichtimmissionen der geplanten Photovoltaik-Anlage, aufgeteilt in 57 Teilflächen mit einer Gesamtfläche von ca. 2560 m², im Gebiet der Technischen Universität Braunschweig auf den Dächern des geplanten Neubaus „Center for Circular Production of Next Batteries and Fuel Cells“ (CPC), dem angrenzend geplanten Carport sowie auf dem bereits bestehenden Gebäude „BLB Halle“ an der Hermann-Blenk-Straße in Braunschweig auf den Flughafen Braunschweig-Wolfsburg und des- sen Flugverkehrsteilnehmer untersucht.

Bei vielen Photovoltaik-Anlagen werden Gläser mit einer glatten Oberfläche verwendet. Diese glatten Ober- flächen reflektieren das Licht gemäß „Eingangswinkel gleich Ausgangswinkel“. Wenn eine solche glatte Glas- oberfläche in der PV-Anlage der TU Braunschweig zum Einsatz käme, könnten Blendungen des Flugverkehrs, insbesondere des Segelflugbetriebs und sämtlichen Verkehrs auf der Piste 08/26, nicht ausgeschlossen wer- den. Um die geplante PV-Anlage ohne Beeinträchtigung des Flugverkehrs oder des Flughafenpersonals zu realisieren, ist eine strukturierte Glasoberfläche der Module erforderlich. Basierend auf den Erfahrungen des Ingenieurbüros wird Pyramidal-Glas, welches störende Reflexionen deutlich minimieren kann, für die Ergeb- nisse dieses Gutachtens vorausgesetzt. Ein Beispiel für ein solches Produkt ist das SECURIT ALBARINO P Glas von Saint-Gobain, das über eine strukturierte, pyramidal geformte Oberfläche verfügt.

Offenbach, 04. November 2024 …………………………. (Nils Schreck)

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Lichttechnisches Gutachten zur Blendungsbewertung der geplanten PV-Anlagen der TU Braunschweig

Anhangsverzeichnis Seite

Anhang 1 Entwurfsplanung Elektrotechnik Forschungsbau CPC - Stand 09.07.2024 26

Anhang 2 Entwurfsplanung Blitzschutz/Erdungsanlage Grundriss DA Forschungsbau CPC - Stand 09.07.2024 27

Anhang 3 Entwurfsplanung Elektrotechnik Forschungsbau CPC - Stand 09.07.2024 28

Anhang 4 Entwurfsplanung Forschungsbau CPC Übersicht Ausrichtung & Aufständerung 36

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20241104_IBDP_Blendungsbewertung_PV_TU_Braunschweig_A4.pdf

Lichttechnisches Gutachten

zur Blendungsbewertung der geplanten

PV-Anlagen der TU Braunschweig in der Hermann-Blenk-Straße in

Braunschweig