Auf der Anhöhe Schwedenschanze bei Hillesheim in der Vulkaneifel ist es auffallend still. Unter der Erde allerdings passiert ständig etwas: In der Erdbebenmessstation Hillesheim der Universität zu Köln registriert ein empfindliches Seismometer selbst kleinste Bewegungen und nicht spürbare Beben. Täglich gibt es in der Region kleinere Erschütterungen. Beben, die etwa 10 bis 20 Menschen wahrnehmen, treten laut dem Seismologen Martin Zeckra schätzungsweise zwei- bis dreimal im Jahr auf.

Die Station gehört zur Erdbebenstation Bensberg und soll kleine wie große Erdbeben lückenlos überwachen. Seismographen zeichnen die Erdbebenwellen auf. Daraus lassen sich Lage und Tiefe des Erdbebenherdes bestimmen. Die Magnitude beschreibt die Stärke eines Bebens und wird unter anderem auf der Richter-Skala angegeben. Das Beben an der türkisch-syrischen Grenze vom 6. Februar erreichte eine Magnitude von 7,8. Die Mercalli-Skala wiederum beschreibt die Intensität, also die Auswirkungen an der Oberfläche: Das Beben vom 6. Februar wurde der Intensitätsstufe IX von XII zugeordnet.

18 Windräder und ein sehr leiser Messort

Einige Kilometer von Hillesheim entfernt sollen 18 Windräder des Projekts „Duppacher Rücken“ entstehen. Windenergieanlagen lösen keine Erdbeben aus. Ihre Schwingungen können aber empfindliche Messstationen stören. Rotor, Turm und Fundament werden vom Wind in Bewegung versetzt; ein Teil dieser Schwingungen gelangt über das Fundament in den Untergrund.

Für das Seismometer kann das wie ein dauerhaft angehobener Geräuschpegel wirken. Auch Verkehr, Maschinen, Baustellen, Sprengungen, Meeresbrandung sowie Bewegungen von Menschen und Tieren landen in den Messdaten. Werden Windenergieanlagen in der Umgebung lauter, steigt die Nachweisgrenze: Größere Erdbeben werden normalerweise weiterhin zuverlässig erkannt, sehr kleine lokale Beben können dagegen im Hintergrundrauschen verschwinden oder sich schlechter lokalisieren lassen.

Wie stark die Störung ausfällt, hängt von der Entfernung zur Station, aber auch von Größe, Leistung und Bauart der Anlagen sowie von den Bedingungen im Untergrund ab. Schwache Erdbebensignale könnten überlagert werden, Messdaten ungenauer werden oder fehlen. Die „Magnitude der Vollständigkeit“ bezeichnet dabei die kleinste Magnitude, ab der ein Erdbebenkatalog zuverlässig vollständig ist.

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Das klingt zunächst nach einer Fachfrage für einige wenige Spezialisten. Ist es aber nicht. Kleine Erdbeben liefern Hinweise auf aktive Störungszonen, Erdbebenschwärme, induzierte Seismizität, Veränderungen und Spannungen im Untergrund sowie auf vulkanische oder fluidbezogene Prozesse. Bei Geothermie, Bergbau oder anderen tiefen Eingriffen können sie frühe Warnzeichen für Veränderungen oder aktivierte Störungen sein. Auch langfristige Gefährdungsanalysen brauchen vollständige Erdbebenkataloge. Fehlen die kleinen Ereignisse, kann eine Region scheinbar ruhiger wirken, obwohl sich im Untergrund gar nichts verändert hat.

Vulkane, Bohrungen und ein offener Streit

In der Eifel gibt es zwei derzeit ruhende Vulkangebiete. Eine unmittelbare Ausbruchsgefahr besteht laut dem Geophysiker Joachim Ritter aktuell nicht. Langfristig müsse die Region trotzdem überwacht werden. Genau deshalb möchte Zeckra die möglichen Folgen des Windparks für Hillesheim und mögliche Gegenmaßnahmen derzeit nicht einfach abtun.

Er fühlt sich bei der Planung des Windparks nicht ausreichend beteiligt. Ein von ihm gefordertes Gutachten wurde als unbegründet eingestuft. Zeckra legte Widerspruch gegen das Verfahren ein und verwies außerdem auf die Messstation in Esch, die näher an den geplanten Windrädern liegt. Dort wurden Bohrungen für tiefere Sensoren genehmigt.

Solche Bohrlochstationen können oberflächennahe Störungen verringern. Sie sind allerdings teurer, wartungsintensiver und hängen von der Wellenlänge der Signale sowie vom Untergrund ab. Als weitere Möglichkeiten kommen zusätzliche oder verlegte Stationen, größere und besser verteilte Messnetze, Filterverfahren, Sensorgruppen beziehungsweise Arrays sowie bessere Modelle zur Prognose und Verarbeitung der Störsignale infrage. Welche Lösung passt, muss für jede Station einzeln geprüft werden.

Der Landeserdbebendienst hält es für möglich, Hillesheim und Esch bei der Planung gemeinsam zu berücksichtigen. Nach Angaben des Dienstes könnten Bohrungen erwartete Einschränkungen ausgleichen. Lage und Ausführung müssten allerdings noch mit Blick auf beide Stationen untersucht werden. Ziel ist der Erhalt eines funktionierenden Messnetzes.

Der Projektierer erklärt, die von den Behörden geforderten Untersuchungen ordnungsgemäß durchgeführt zu haben. Die Struktur- und Genehmigungsdirektion Nord sowie der Betreiber prüfen die Sachlage weiter und betonen, die Bedenken ernst zu nehmen. Alle Beteiligten gehen davon aus, dass der Ausbau der Windenergie trotz möglicher Konflikte fortgesetzt werden soll. Der Landeserdbebendienst will an Lösungen arbeiten, die Windenergieausbau und zuverlässige Erdbebenüberwachung ermöglichen. Zeckra zufolge wurde bislang immer eine Lösung gefunden.

Ein Problem, das über die Eifel hinausreicht

Rheinland-Pfalz hat den Landeserdbebendienst evaluieren lassen. Das Messnetz ist grundsätzlich gut aufgebaut, soll aber unter anderem in der Westeifel, im Hunsrück/Nahe-Raum und im Oberrheingraben erweitert werden. Laut Landesamt für Geologie und Bergbau werden nahezu alle seismologischen Stationen bereits durch Windenergieanlagen beeinflusst. Wegen leistungsstärkerer Anlagen werden künftig stärkere Einflüsse erwartet.

Wie deutlich das werden kann, zeigt die Station Riveris-Talsperre nahe der saarländischen Grenze: In einem Radius von zehn Kilometern stehen dort laut Landesamt für Geologie und Bergbau 56 Windenergieanlagen mit bis zu 131 Megawatt Gesamtleistung. Bei starkem Wind steigt das Rauschniveau besonders; sehr kleine Ereignisse sind dann schlechter erkennbar. Die Auswirkungen betreffen damit auch die Erdbebenüberwachung im Saarland.

Rheinland-Pfalz arbeitet mit Prüfbereichen um seismologische Stationen – grundsätzlich fünf Kilometer, bei besonders wichtigen Stationen bis zu zehn Kilometer. Diese Bereiche schließen Windenergieanlagen nicht automatisch aus. Mögliche Auswirkungen müssen aber geprüft und gegebenenfalls ausgeglichen werden.

In Nordrhein-Westfalen wird der Konflikt ebenfalls seit Jahren diskutiert. Die Niederrheinische Bucht zählt zu den wichtigsten Erdbebenzonen Deutschlands. Wegen der hohen Bevölkerungs- und Industriedichte ist die Überwachung dort auch für den Bevölkerungsschutz wichtig, während NRW zugleich gute Bedingungen für Windenergie bietet. Der Energieatlas NRW sieht stationsbezogene Beteiligungsradien von zwei, fünf oder zehn Kilometern vor. Innerhalb dieser Radien müssen Betreiber seismologischer Stationen an Genehmigungsverfahren für Windenergieanlagen beteiligt werden. Entscheidend ist, ob die Funktionsfähigkeit einer Station rechtserheblich beeinträchtigt würde.

Seit 2022 untersucht das Forschungsprojekt DB MISS den Einfluss moderner Windenergieanlagen auf Erdbebenmessstationen. Laut FDSN läuft das Projekt bis 2027. Beteiligt sind unter anderem der Geologische Dienst NRW, das Karlsruher Institut für Technologie und DMT. Untersucht werden die Schwingungsstärke verschiedener Anlagentypen, ihre Ausbreitung im Untergrund, die Vorhersagbarkeit und Filterbarkeit der Störsignale sowie die Auswirkungen auf einzelne Stationen und ganze Messnetze. Anlass für die neuen Untersuchungen ist, dass ältere Studien oft kleinere und anders konstruierte Anlagen betrachteten.

Vom Gräfenberg-Array bis zum Kernwaffenteststopp

Selbst hochwertige Messnetze bleiben nicht automatisch verschont. Das Gräfenberg-Array in Bayern wurde zwischen 1976 und 1980 aufgebaut und verfügt bis heute über eine kontinuierliche Datenreihe. Windenergieanlagen in der Umgebung erzeugen an einzelnen Stationen messbare Signaturen. Bei höheren Windgeschwindigkeiten verschlechtert sich laut einer Veröffentlichung von 2021 die Empfindlichkeit des gesamten Arrays für weit entfernte Erdbeben um mehr als 0,1 Magnitudeneinheiten.

Das Array dient vor allem der Untersuchung weit entfernter Erdbeben, der Wellenausbreitung und der Struktur des Erdinneren. In der Nähe liegt außerdem die Messanlage GERES. Sie ist eine der 50 seismischen Primärstationen des International Monitoring System zur Überwachung des Kernwaffenteststoppvertrags. Die Daten werden nahezu in Echtzeit an internationale und deutsche Datenzentren übermittelt. Laut Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe ist GERES die empfindlichste Station dieser Art in Mitteleuropa. Eine Beeinträchtigung durch Windenergieanlagen besteht