Die dunkle Seite der Windkraft: Infraschall und seine heimtückischen Folgen

Die Windenergie gilt als regenerativ und effizient zugleich. Die dazu erforderlichen Anlagen erzeugen allerdings einen erheblichen „Krach“, was bei der Standortwahl zu berücksichtigen ist und diese einschränkt. Die Geräusche, um die es hier geht, erstrecken sich über ein weites Frequenzspektrum, an dessen unteren Ende der langwellige, für uns nicht mehr hörbare Infraschall angesiedelt ist.

Aufmerksam wurde ich u.a. durch einen Beitrag im Deutschen Ärzteblatt aus dem Jahr 2019, welcher mit folgender Einleitung beginnt:

„Infraschall erreicht das Innenohr, raubt kardialen Myozyten ihre Kraft und schlägt sich im Gehirnscan nieder.“

Wer bei diesem Satz nicht aufwacht, weiß nicht welche Sprengkraft darin liegt.

Bevor ich auf diese Problematik näher eingehe, möchte ich kurz die wichtigen Begriffe Frequenz, Wellenlänge und Pegel erklären:

Schallwellen sind periodische Luftdruckschwankungen. Ohne ein Medium wie Gas oder Wasser können keine Schallwellen übertragen werden. Bei den Schwingungen, die unter unseren Füßen im Gestein übertragen werden, handelt es sich um seismische Wellen, die sich bis zu einem Erdbeben aufschaukeln können.

In der Luft breiten sich Schallwellen, je nach Dichte und Feuchtigkeit, mit circa 340 Meter pro Sekunde (1.200 Kilometer pro Stunde) aus. Die Frequenz in Hertz (Hz) und die Wellenlänge in Meter sind hier die wesentlichen Kennzahlen. Heinrich Rudolf Hertz war ein deutscher Physiker, er wurde am 22.02.1857 in Hamburg geboren und starb bereits am 01.01.1894 in Bonn.

Im Jahre 1886 hat Hertz zum ersten Mal elektromagnetische Wellen experimentell erzeugt und nachgewiesen. Ihm zu Ehren wurde das Hertz 1930 als internationale physikalische Einheit eingeführt. Sie bedeutet die Anzahl von Schwingungen pro Sekunde und stellt somit lediglich den Kehrwert der Sekunde (1/s) dar.

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Schall wird in die folgenden Bereiche eingeteilt:

„Hörschall“ umfasst die Frequenzen von 20 bis 20.000 Hz, wobei die sehr hohen Töne größer als 16.000 Hz von älteren Menschen nur selten wahrgenommen werden können.

Der „Tieffrequente Schall“ befindet sich unterhalb der Schwelle von 100 Hz und schließt somit den gesamten Infraschall mit ein.

Gemäß ISO 7196 1995 liegt „Infraschall“ unterhalb von 20 Hz, wo das menschliche Ohr nicht mehr empfindlich ist, wohl aber die Hörorgane von Elefanten oder Blauwalen, die die großen Wellenlängen des Infraschalls zur Kommunikation über große Distanzen nutzen.

Der Bezug zur Wellenlänge ergibt sich über eine sehr einfache Gleichung:

V = L x F

V: Ausbreitungsgeschwindigkeit, zum Beispiel 340 m/s

L: Wellenlänge in Meter

F: Frequenz in Hz (beziehungsweise 1/s)

Beispiel:

Ein Elefant, der mit 20 Hz kommuniziert, erzeugt in der Luft Wellenlängen um 17 Meter, im Wasser erreichen diese bereits 73 Meter und im Festgestein unter seinen Füßen mehr als 200 Meter.

Gesundheitsrisiken durch Windparks

Durch den Weltmarktführer China wurde zu diesem wichtigen Thema nur eine Studie beigesteuert. Deutschland war diesbezüglich mit zwei Exemplaren „doppelt so fleißig“. Ausgerechnet in Australien und Neuseeland, wo Windparks noch von untergeordneter Bedeutung sind, sind die Forscher am Thema ziemlich interessiert, denn Menschen, die über längere Zeit einer Ultraschall-Exposition ausgesetzt sind, berichten von einem intensiven Pulsieren oder Druckgefühl auf dem Trommelfell und/oder auf der Brust.

Offenbar verlagert sich die Wahrnehmung des Ultraschalls vom Hören zum Fühlen der Vibrationen. In der Folge stellen sich unter anderem diese Symptome ein, wertet man die vielen Berichte von Betroffenen aus:

• Atemnot
• Depressionen
• Erschöpfung
• Herzrhythmusstörungen
• Hör- und Sehstörungen
• Kopfschmerzen
• Ohrenschmerzen
• Schlaflosigkeit
• Schwindel
• Tinnitus
• Übelkeit

Der klinische Psychologe Prof. Dr. Keith J. Petrie (Universität Auckland / Neuseeland) ging mit seinen Mitarbeitern der Frage nach, ob möglicherweise auch die menschliche Psyche auf die Existenz eines Windrades in unmittelbarer Nähe reagiert und solche unspezifischen körperlichen Reaktionen auslöst.

Negativ-Informationen über Windräder können ungute Erwartungen triggern, was unter Umständen mehr körperliche Symptome verursacht als der Infraschall selbst, siehe auch „Wind Turbine Syndrome – A natural Experiment“ (Buchtitel, 2009).

Die Arbeitsgruppe um Petrie fertigte mehrere Studien über „Placebo-Infraschall“ an, die tatsächlich belegen, dass negative Erwartungshaltung Krankheitssymptome hervorrufen oder verstärken können (Crichton F, Dodd G, Schmid G, et al.: Can expectations produce symptoms from infrasound associated with wind turbines? Health Psychol 2014; 33 (4): 360–4 CrossRef MEDLINE).

Allerdings kann Infraschall tatsächlich messbare Beschwerden an den unterschiedlichsten Organen auslösen. Relativ gut untersucht wurden die Auswirkungen von Infraschall auf das Innenohr. Das Team um Prof. Dr. Alec Salt (Washington University School of Medicine, St. Louis) konnte zum Beispiel aufzeigen, dass die äußeren Haarzellen der Cochlea auf Änderungen der Tektorialmembran im Innenohr aufgrund ihrer Kopplung reagieren. Die Bewegung der inneren Haarzellen wird dagegen über eine Flüssigkeit vermittelt, was sie gegen Infraschall praktisch unempfindlich macht.

Vorerkrankungen können uns empfindlicher für Infraschall machen. Bei „Morbus Menière“ handelt es sich um einen endolymphatischen Hydrops im Innenohr, aber auch ein Barotrauma oder ein vergrößertes vestibuläres Aquädukt kann dazu führen, dass Ohren deutlich empfindlicher auf Infraschall reagieren.

In der Folge kann es zu Schwindel, Übelkeit und Augenzittern (Nystagmus) kommen, fand der kanadische Otolaryngologe Robert V. Harrison (Universität Toronto) heraus und fasste das Phänomen unter dem Begriff „Wind Turbine Syndrome“ zusammen. Im Rattenmodell wurden die Tiere drei Tage hintereinander jeweils zwei Stunden lang einem Infraschall von 8 Hz und 140 Dezibel ausgesetzt. Dabei erlitten die Ratten vermehrte Zellapoptosen im Hippocampus.

Prof. Dr. Simone Kühn leitet die Arbeitsgruppe „Neuronale Plastizität“ der „Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie“ am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE). Sie erläutert, dass im sogenannten „resting state“, also wenn sich das Gehirn in Ruhe befindet, eine Stimulation mit Infraschall, der sich dicht an der Hörschwelle befindet, nachweislich zu veränderten neuronalen Aktivitäten in mehreren Arealen des Gehirns führt. Davon betroffen sind dann meistens:

• der superiore temporale Gyrus, der für die sekundäre Hörverarbeitung zuständig ist
• der anteriore cinguläre Kortex, der in aller Regel für eine erhöhte Aufmerksamkeit oder die Verarbeitung von Konfliktsituationen zuständig ist
• die rechte Amygdala, die für die Verarbeitung von Stress und Emotionen aktiv wird
• Was macht die mechanische Energie des Infraschalls mit den Zellen des Herzmuskels?

Dieser Frage gingen die „Arbeitsgruppe Infraschall“ und der Klinik-Direktor Prof. Dr. med. Christian Vahl an der „Klinik und Poliklinik für Herz-, Thorax- und Gefäßchirurgie“ an der Universitätsmedizin in Mainz nach.

Herausgefunden wurde, dass sich in Abhängigkeit von der Frequenz und der Schalldruckamplitude die Kontraktionskraft isolierter Herzmuskelpräparate bis zu 20 Prozent reduzierte, das heißt, Infraschall übt tatsächlich eine Wirkung auf Myokardgewebe aus.

Über die so ausgelöste Reduktion der Pumpleistung des Herzens stehen mehrere Arbeitshypothesen zur Debatte. Zum Beispiel könnten die Vibrationen die Interaktion der beiden kontraktilen Proteine Myosin und Aktin behindern oder in den Myozyten auf die mechanosensitiven (Kalzium-)Ionenkanäle einwirken.

Sehr wahrscheinlich trägt eine Infraschall-Exposition zu erhöhtem oxidativem Stress bei, der dazu führt, dass die Ladungsverteilung im Kalziumstrom in den Kardiomyozyten verändert wird und sich in der Folge eine perivaskuläre Fibrose am Herzen entwickeln kann.

Infraschallquellen

Niederfrequente Schallwellen haben viele verschiedene, auch natürliche Quellen. Außer Windenergieanlagen emittieren zum Beispiel Traktoren oder Traktor-gekoppelte Erntemaschinen Infraschallsignale, die den Schallschutz am Ohr (Kopfhörer) geradezu obsolet machen. Das Umweltbundesamt (UBA) schließt Gesundheitsschäden durch Infraschall nicht aus.

Natürliche Infraschallquellen:

• Erdbeben und Vulkanausbrüche
• Hoher Seegang und die Meeresbrandung
• Lawinen
• Sturm und Gewitter
• Aurora (Nord- und Südlichter)
• Meteore und Meteoriten
• Anthropogene beziehungsweise technische Infraschallquellen:
• Industrie-Anlagen (zum Beispiel große Gasturbinen)
• Pumpen, Kompressoren oder Rüttler
• Windenergieanlagen
• Heizungs- oder Klima-Anlagen
• Waschmaschinen und Kühlschränke
• Schwere Verkehrsmittel wie Schiffe, Flugzeuge oder Lkw
• Große Lautsprecheranlagen
• Sprengungen, Explosionen und Raketenstarts

Bestimmt haben Sie schon einmal das tiefe Grollen wahrgenommen, das entsteht, wenn ein Flugzeug gerade landet und die Turbinen auf Gegenschub umschaltet. Diese niedrigen Frequenzen werden noch weit entfernt vom Flughafen gespürt. Zur Überwachung des Kernwaffenteststoppabkommens wurden weltweit spezielle Infraschall-Messstationen installiert. Koordiniert werden diese Arbeiten von der CTBTO in Wien:

• https://www.ctbto.org/

Infraschall erreicht extrem große Reichweiten und kann unseren Planeten sogar mehrfach umrunden, denn bei Verdoppelung der Entfernung nimmt der Schallpegel nur um 6 Dezibel ab. Die Infraschallsignale eines Windparks mit 60 Turbinen können zum Beispiel noch in knapp 100 Kilometer Entfernung gemessen werden. So kann ein besonders ruhiger Wohnort sogar von Nachteil sein. Der normale hörbare Schall wird durch Mauern und Fenster recht effektiv gedämpft, dies gilt aber nicht für Infraschall. Nicht einmal das dicke Kissen auf dem Ohr kann da helfen.

Erzeugung von Infraschall an großen Windturbinen

Die Bewegung der Schaufelblätter durch ein circa 200 Meter mächtiges, vertikales Windprofil erfolgt relativ langsam. Dabei ändert sich die Anströmgeschwindigkeit auf die einzelnen Schaufelblätter beachtlich.

In der Folge kommt es zu sogenannten Strömungsablösungen, die ein Rauschen aufgrund der Druckfluktuationen nach sich ziehen. Die Dopplerfrequenzen im Infraschallbereich werden schließlich durch Modulationen im Zusammenhang mit der Rotation der Schaufelblätter erzeugt.

Welchen Einfluss hat Infraschall auf unseren Schlaf?

Mit dieser Frage beschäftigten sich Forscher des „Woolcock Institute of Medical Research. Als Probanden an der Studie wurden 37 gesunde, aber lärmempfindliche Erwachsene ins Schlaflabor geschickt, wo sie drei Nächte hintereinander einem Infraschallpegel von 90 dB ausgesetzt wurden. Dies entspricht in etwa der Intensität eines Windparks mit acht Windturbinen, der sich in knapp 400 Meter Entfernung befindet.

Eine Gruppe wurde simuliertem Infraschall ausgesetzt, der jenem von Windturbinen sehr nahekommt. Die zweite Gruppe wurde mit Verkehrslärm beschallt und die dritte Gruppe hatte ihre Ruhe, musste aber davon ausgehen, dass sie sehr wohl dem unhörbaren Infraschall ausgesetzt sein könnte.

Zu den Symptomen des Wind-Turbinen-Syndroms (WTS) zählen Kopfschmerzen, Übelkeit, Schwindelgefühl, Schlafstörungen, erhöhte Reizbarkeit und Tinnitus, wobei manche argumentieren, dass die Symptome psychologischen Ursprungs sein können, ein sogenannter Nocebo-Effekt.

Der Leiter der Studie war Associate Professor Nathaniel Marshall und interpretierte die Ergebnisse der Experimente dahingehend, dass Infraschall von Windturbinen weder Übelkeit noch Schwindel hervorruft und auch den Schlaf, die Herzgesundheit und die psychische Gesundheit in keiner Weise tangiert. Dazu sollte man allerdings wissen, dass Marshall ein begeisterter Anhänger dieser „sauberen Energiequelle“ ist.

Wie auch immer, die Ergebnisse einer dreitägigen Studie mit nur 37 Teilnehmern wird ein seriöser Wissenschaftler wohl kaum ernst nehmen wollen, wenngleich auch Experten des Schweizer Bundesamts für Umwelt zu einer ganz ähnlichen Einschätzung gelangt sind.

Fakt ist, dass eine kurzzeitige Beschallung von Probanden nicht zielführend sein kann, da die Wirkungen von Infraschall eine Art von „Generationszeit“ benötigen. Erst dann können sich Konzentrationsstörungen, chronische Kopfschmerzen, verminderte Leistungsfähigkeit, Schlafstörungen und erhöhter Blutdruck entwickeln. Einige Langzeitbetroffene berichteten auch von einem ständigen Kribbeln in den Gliedmaßen und sogar Suizidgedanken sind einigen gekommen.

Ausblick

Durch eine aktive Blattverstellung, die man mit dem Start- und Landeklappensystem eines Flugzeugs vergleichen könnte, kann der Luftstrom gezielter um die Schaufelblätter geführt und die Erzeugung des Infraschalls minimiert werden.

Dazu sind aber noch Forschungsanstrengungen nötig, die zum Beispiel gut von den Fachhochschulen für Verfahrenstechnik in enger Kooperation mit medizinischen Forschungseinrichtungen geliefert werden könnten. Diese werden aber leider nicht gefragt, weil die Politik die Forschungsförderung ausschließlich auf die großen, teuren Player wie DLR, Fraunhofer und einige Exzellenzhochschulen fokussiert hat.

Wer weiterlesen möchte: Das Thema Infraschall wurde in folgendem Beitrag ebenfalls kritisch beleuchtet: Infraschall durch Windräder – Gefahr für unsere Gesundheit? (zusammen-ist-es-klimaschutz.de)

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Dieser Beitrag wurde am 10.7.2024 erstellt.