Bedarfsgerechte Kennzeichnung von Windkraftanlagen

Bedarfsgerechte Befeuerung von Windkraftanlagen

Funktionsweise, Fehlerbilder und messtechnische Analyse möglicher Störursachen

Dokumenttyp: Interne technische Arbeitsunterlage
Geltungsbereich: Baden-Württemberg
Version: 1.1
Status: Entwurf (Sept. 2026)

1. Hintergrund und gesetzliche Grundlage

Windkraftanlagen (WKA) ab einer Höhe von 100 Metern müssen aus Sicherheitsgründen nachts mit Hindernisfeuer (Blinklichtern) gekennzeichnet sein, damit Piloten sie rechtzeitig erkennen. Bis vor wenigen Jahren leuchteten diese Lichter die gesamte Nacht hindurch – unabhängig davon, ob sich überhaupt ein Flugzeug in der Nähe befand. Das führte zu erheblichen Beschwerden der Anwohner wegen Lichtverschmutzung und Schlafstörungen.

Der Gesetzgeber reagierte darauf mit einer Änderung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG 2019): Seit dem 1. Januar 2025 müssen alle betroffenen Windkraftanlagen mit einem sogenannten bedarfsgesteuerten Nachtkennzeichnungssystem ausgestattet sein. Die Lichter dürfen ausschließlich dann eingeschaltet werden, wenn sich tatsächlich ein Flugzeug in einem definierten Radius und unterhalb einer definierten Höhe befindet. Bei fehlendem Flugzeugverkehr in der Umgebung müssen die Lichter aus Gründen des Immissionsschutzes ausgeschaltet bleiben.

Das hierfür eingesetzte System wird international als ADLS (Aircraft Detection Lighting System) bezeichnet – auf Deutsch: Flugzeugerkennungs-Beleuchtungssystem.

2. Funktionsprinzip des ADLS

2.1 Transponder-basierte Erkennung

Das ADLS nutzt die Funksignale, die Flugzeuge im Rahmen der Luftraumüberwachung ohnehin aussenden. Jedes verkehrsrelevante Flugzeug ist verpflichtet, einen Transponder (Kurzform für: Transmitter-Responder) an Bord zu haben. Dieser sendet auf der Frequenz 1.090 MHz Informationen über Position, Höhe, Geschwindigkeit und Kennung des Flugzeugs aus.

An den Masten oder Gondeln der Windkraftanlagen sind Empfänger installiert, die diese 1.090-MHz-Signale kontinuierlich auswerten. Das System berechnet daraus in Echtzeit, ob sich ein Flugzeug innerhalb des definierten Schutzbereichs befindet.

Typische Auslösekriterien:

• Entfernung des Flugzeugs: ≤ 10 km vom WKA-Standort
• Flughöhe: ≤ 2.000 Fuß (ca. 600 m über Grund)

Sind beide Kriterien erfüllt, schaltet das System die Hindernisbefeuerung ein. Verlässt das Flugzeug den Schutzbereich oder steigt es über die Höhengrenze, erlöschen die Lichter nach einem konfigurierbaren Nachlaufintervall wieder.

2.2 Arten der Transpondererkennung

Es gibt zwei technische Varianten des ADLS:

Einzelempfänger (Single Receiver):
Ein einziger Empfänger schätzt die Position des Flugzeugs anhand der Signalstärke und Richtung ab. Einfacher und kostengünstiger, aber weniger präzise.

Multilateration (MLAT):
Mehrere Empfänger an verschiedenen Standorten empfangen dasselbe Transpondersignal und berechnen die genaue Position des Flugzeugs aus den Zeitunterschieden des Signaleingangs (Time Difference of Arrival, TDOA). Deutlich präziser, aber aufwendiger in der Infrastruktur.

3. Rückfallebene und Sicherheitslogik

Das ADLS ist ein sicherheitskritisches System. Eine fehlerhafte Abschaltung der Befeuerung – also Lichter aus, obwohl ein Flugzeug in der Nähe ist – wäre ein gefährlicher Zustand für die Luftfahrt.

Deshalb gilt der Grundsatz „Fail-Safe": Bei jedem technischen Fehler, Systemausfall oder Signalverlust schalten sich die Lichter automatisch dauerhaft ein und bleiben eingeschaltet, bis der Fehler behoben ist. Diese Betriebsart wird als Rückfallebene bezeichnet.

Wichtige Konsequenz: Ein dauerhaft leuchtendes Windrad ist kein Beweis dafür, dass das ADLS korrekt arbeitet. Es kann genau das Gegenteil bedeuten – nämlich dass das System ausgefallen ist und sich in der Rückfallebene befindet.

Für Außenstehende und auch für viele Betreiber ist dieser Zustand von außen nicht erkennbar. Das System sieht in beiden Betriebszuständen identisch aus: Lichter an.

4. Beobachtetes Fehlerbild

In der Praxis wird zunehmend beobachtet, dass WKA-Befeuerungsanlagen dauerhaft oder über sehr lange Zeiträume eingeschaltet bleiben, obwohl kein Flugzeug in der definierten Schutzzone nachweisbar ist. Dieses Fehlerbild ist aus immissionsschutzrechtlicher Sicht problematisch, da es den Zweck der bedarfsgesteuerten Befeuerung vollständig untergräbt.

Für dieses Fehlerbild kommen grundsätzlich zwei Ursachenkategorien in Betracht:

Option A – Rückfallebene aufgrund eines Systemfehlers

Das ADLS hat einen internen Fehler erkannt und schaltet deshalb korrekt auf Dauerbetrieb. Das System verhält sich technisch einwandfrei, ist aber defekt und wartungsbedürftig.

Mögliche Auslöser:

• Ausfall des Empfängers oder der Antenne
• Verbindungsabbruch zur Auswertungseinheit
• Softwarefehler oder abgelaufene Zertifikate
• Ausfall der Kommunikationsverbindung zwischen Empfänger und Lichtsteuerung

Erkennbar durch: Fehlermeldung im internen Systemlog des ADLS. Ein seriöses System sollte diesen Zustand protokollieren und den Betreiber informieren.

Option B – Fehlinterpretation durch Fremdsignale

Das ADLS befindet sich nicht in der Rückfallebene und meldet keinen Fehler. Es interpretiert aber andere, nicht von Flugzeugen stammende Funksignale irrtümlich als Transponder-Aktivität und löst dadurch die Befeuerung aus.

Erkennbar durch: Kein Fehler im Systemlog, Lichter leuchten dennoch ohne nachweisbares Flugzeug im Schutzbereich.

Diese Option ist technisch komplex und wird im folgenden Abschnitt ausführlich erläutert.

5. Technischer Hintergrund: Warum können Fremdsignale ein ADLS fälschlicherweise auslösen?

5.1 Das Frage-Antwort-Prinzip des Transponders

Ein Flugzeugtransponder sendet nicht kontinuierlich von sich aus. Er antwortet auf Anfragen – sogenannte Interrogationen. Diese Anfragen werden ausgesendet von:

• Bodenstationen der Flugsicherung (Sekundärradaranlagen, SSR): senden auf 1.030 MHz
• Flughafenradaranlagen (Approach Radar, ASR): senden auf 1.030 MHz
• Kollisionswarnsystem TCAS (Traffic Collision Avoidance System): Jedes Verkehrsflugzeug fragt aktiv andere Flugzeuge in seiner Umgebung ab – ebenfalls auf 1.030 MHz

Der Transponder im Flugzeug empfängt diese Anfragen und antwortet auf 1.090 MHz. Das ADLS hört auf 1.090 MHz – der Antwortfrequenz. Die Fragefrequenz 1.030 MHz ist für das ADLS eigentlich nicht relevant.

5.2 Senderlandschaft auf 1.030 MHz in Baden-Württemberg

1.030 MHz ist in BW kein seltenes Signal – es ist ein dauerhaft präsentes Hintergrundsignal aus mehreren Quellen gleichzeitig.

Sendertyp	Beispielstandorte in BW	Sendeleistung	Betriebszeit
DFS Sekundärradar (En-Route)	2–4 Standorte, u. a. Raum Filderstadt, Karlsruhe	bis 2.000 Watt	24 h / 7 Tage
Flughafenradar SSR	Stuttgart (STR), Karlsruhe/Baden-Baden (FKB), Friedrichshafen (FDH)	bis 2.000 Watt	während Betriebszeiten
Bundeswehr / NATO	Standorte nicht öffentlich, mehrere in BW	variabel	24 h / 7 Tage
TCAS (Flugzeuge selbst)	jedes Verkehrsflugzeug im Überflug	variabel	bei Flugbetrieb

Die DFS betreibt deutschlandweit rund 30 Radaranlagen mit sich überlappenden Erfassungsbereichen. Jede Anlage sendet bei jeder Antennenumdrehung (typisch 5–12 Sekunden) Interrogationspulse auf 1.030 MHz mit bis zu 2.000 Watt Spitzensendeleistung. Reichweiten von 100 bis 400 km sind bei exponierten Standorten problemlos erreichbar. Ein WKA-Standort in BW liegt damit gleichzeitig im Empfangsbereich mehrerer SSR-Stationen.

5.3 Vier Mechanismen, durch die Fremdsignale ein ADLS stören können

Mechanismus 1: MLAT-Bodenstationen senden auf 1.090 MHz und werden als Flugzeuge erkannt

Einschätzung: wahrscheinlichste Ursache – durch DFS schriftlich belegt

Dies ist nach aktuellem Kenntnisstand der technisch plausibelste und folgenreichste Störmechanismus. Er ist durch eine schriftliche Stellungnahme der Deutschen Flugsicherung (DFS) zum MLAT-System Stuttgart ausdrücklich dokumentiert.

Was ist MLAT?

MLAT (Multilateration) ist ein Verfahren zur präzisen Positionsbestimmung von Flugzeugen. Mehrere Bodenstationen empfangen dasselbe Transpondersignal eines Flugzeugs und berechnen dessen genaue Position aus den Laufzeitunterschieden des Signals (Time Difference of Arrival, TDOA). Dieses Verfahren funktioniert grundsätzlich passiv – die Bodenstationen empfangen, sie senden nicht.

Das Problem: Aktive MLAT-Bodenstationen senden selbst auf 1.090 MHz

Damit das MLAT-System auch ältere Flugzeuge ohne automatische Selbstaussendung erfassen kann und um die zeitliche Synchronisation der verteilten Bodenstationen sicherzustellen, betreiben MLAT-Systeme sogenannte aktive Sendestationen (Transmitter, TX) sowie Remote Transmitter (RMTR). Diese Stationen senden auf 1.090 MHz – exakt auf der Frequenz, auf der ein ADLS-Empfänger nach Flugzeugtranspondern sucht.

Diese Bodensendestationen sind mit festen ICAO-Codes (Mode-S Adressen) ausgestattet – demselben Identifikationssystem, das auch echte Flugzeuge verwenden. Für einen ADLS-Empfänger sind diese Signale von einem echten Flugzeug technisch nicht zu unterscheiden, sofern das System keine Plausibilitätsprüfung der empfangenen Position und Höhe durchführt. Eine Bodenstation bewegt sich nicht, fliegt auf 0 Fuß Höhe und befindet sich an einem festen geografischen Punkt – ein qualitativ hochwertiges ADLS könnte diese Merkmale zur Filterung nutzen. Viele Systeme tun dies jedoch nicht.

Konkrete Belege für den Raum Stuttgart

Die DFS hat in einer schriftlichen Stellungnahme zum MLAT-System Stuttgart dokumentiert, dass das System insgesamt 6 Bodenstationen mit eigenen ICAO-Codes betreibt, die vom MLAT-System selbst fälschlicherweise als Luftobjekte klassifiziert werden:

Stationsbezeichnung	ICAO-Code (Mode-S Adresse)
TX00	3C83A2
TX01	3C83A3
TX02	3C83A4
TX03	3C83A5
RMTR01	3C83A6
RMTR00	3C83A7

Die DFS hält ausdrücklich fest, dass diese Bodenstationen keine Luftobjekte sind, vom System aber als solche behandelt werden – und dass dies kein lokales Stuttgarter Sonderproblem darstellt, sondern ein bundesweit und weltweit verbreitetes Phänomen bei MLAT-Systemen ohne ausreichende Qualitätskontrolle der Ortungssignale.

Warum ist das für ADLS-Systeme besonders problematisch?

Ein ADLS-Empfänger empfängt diese Bodenstationssignale genauso wie ein echtes Flugzeug. Da die Stationen ortsfest und dauerhaft aktiv sind, senden sie kontinuierlich – keine Ruhezeit, keine Nacht, kein Wochenende. Ein ADLS, das auf einen dieser Codes reagiert, schaltet die Befeuerung dauerhaft ein.

Erschwerend: Im ADLS-Systemlog erscheint ein gültiger ICAO-Code als Trigger – das System meldet keinen Fehler, weil es technisch korrekt auf ein empfangenes Signal reagiert hat. Das Fehlerbild ist für Betreiber und Hersteller nahezu unsichtbar, solange keine gezielte Analyse der Trigger-ICAO-Codes erfolgt.

Mechanismus 2: Bandnähe – unzureichende Filterung

1.030 MHz und 1.090 MHz liegen nur 60 MHz auseinander. Für einen Hochfrequenzempfänger, der auf eine bestimmte Frequenz eng gefiltert sein muss, ist das eine technische Herausforderung.

Ein ADLS-Empfänger ohne ausreichend steilen Bandpassfilter am Eingang lässt das 1.030-MHz-Signal mit einer Dämpfung von typischerweise nur 10 bis 20 dB durch. Bei 2.000 Watt Sendeleistung eines SSR-Radars in 50 km Entfernung kommt am Empfänger immer noch ein Signal an, das mehrere Größenordnungen über dem Rauschpegel liegt – stark genug für eine Fehlauslösung.

Alltagsanalogie: Ein Radio, das nicht exakt abgestimmt ist, empfängt den Nachbarsender mit – insbesondere wenn dieser stärker sendet als der gewünschte.

Mechanismus 3: Intermodulation – Signalüberlagerung im Empfänger

Treffen zwei starke Signale gleichzeitig auf einen Empfänger, kann die Eingangsschaltung nichtlinear reagieren. Dabei entstehen Intermodulationsprodukte auf Frequenzen, die im ursprünglichen Spektrum nicht vorhanden waren.

Das relevante Differenzprodukt aus 1.090 MHz und 1.030 MHz beträgt:

1.090 MHz − 1.030 MHz = 60 MHz

Dieses Mischprodukt kann direkt in die Signalverarbeitungselektronik des ADLS einstreuen und Fehlfunktionen verursachen. Der Effekt ist besonders schwer zu diagnostizieren:

• Er tritt nur unter Feldbedingungen auf, wenn beide Signale gleichzeitig mit ausreichendem Pegel ankommen
• Im Labor ist er kaum reproduzierbar, da dort kein echtes Bodenradar mit 2.000 Watt verfügbar ist
• Er kann intermittierend auftreten – abhängig von Radarrotationsstand, Tageszeit und Verkehrsdichte

Mechanismus 4: Pulsstrukturähnlichkeit – Fehlinterpretation im Decoder

Luftfahrttranspondersignale werden als kurze Impulse in definierten zeitlichen Mustern übertragen. Die Pulsstruktur eines SSR-Interrogationssignals auf 1.030 MHz ähnelt der Präambel einer gültigen Mode-S-Transponderantwort auf 1.090 MHz erheblich.

Wertet das ADLS nicht die vollständige kodierte Nachricht aus, sondern prüft nur ob ein Puls mit passendem Zeitmuster empfangen wurde, kann ein Bodenradar-Interrogationssignal auf 1.030 MHz irrtümlich als gültige Transponderantwort eines Flugzeugs klassifiziert werden.

Hansjörg und Thomas Jung Mörikestr. 14   71083 Herrenberg Tel. 07032/6934