Vorstellung der Untersuchungsergebnisse Fachgespräch 20.09.2002 "Elektromagnetische Felder von Mobilfunk-Sendeanlagen" (Messprogramm des MUNLV NRW) Vorstellung der Untersuchungsergebnisse Dr. Christian Bornkessel, Dr. Dirk Heberling, Michael Neikes, Annette Schramm, Dr. Jürgen Kunisch, Jörg Pamp; IMST GmbH Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 1

Gliederung Charakterisierung der Mobilfunk Immissionen Untersuchung von Einflussfaktoren mit numerischem Modell Ergebnisse der Vorort-Messungen Mobilfunkimmissionen Immissionen durch andere externe und interne HF-Quellen 24-Stunden-Messung Typbildung: Unterteilung der Anlagen in Klassen Vereinfachte Abschätzung der Immissionen möglich? Immissionsminimierung: ortsbezogen und global Möglichkeiten zur Minimierung und Auswirkung auf Netzstruktur Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 2

Einflussfaktoren für die Immission Anlagenbezogene Faktoren: Sendeleistung Höhe Antennen und Ausrichtung Downtilt Immissionsortbezogene Faktoren: lateraler Abstand Höhe horizontale Ausrichtung Sichthindernisse Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 3

Einflussfaktor Sendeleistung Höhendifferenz 5 m, Antenne K 735147, 0° mechanischer Downtilt Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 4

Einflussfaktor Antennentyp Elevation Ortsbezogene Immission Azimut Sendeleistung 20 W, Höhendifferenz 5 m, 0° mechanischer Downtilt Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 5

Einflussfaktor Höhenunterschied Sendeleistung 20 W, Antenne K 735147, 0° mechanischer Downtilt Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 6

Einflussfaktor Downtilt Sendeleistung 20 W, Höhendifferenz 5 m, Antenne K 735147 Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 7

Einflussfaktor Ausrichtung 3 Antennen K 735147 versetzte Ausrichtung um 120° Maximum der Immission in Sektormitten Minimum der Immission in Überlappungs-bereichen Minimum kann bei Verwendung anderer Antennen höher oder niedriger ausfallen Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 8

Einflussfaktor Sichtverbindung Quelle: N. Geng, W. Wiesbeck, Planungsmethoden für die Mobilkommunikation, Springer-Verlag 1998. Dämpfung des Signals durch Sichthindernisse Beugungs- und Reflexionserscheinungen berücksichtigen! Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 9

Durchführung der Messungen 10 Kommunen: AC, BI, BN, DO, D, KR, MS, OB, SI, W Standorte in unmittelbarer Nähe der Anlagen Messung mit frequenzselektiven Geräten Extrapolation der gemessenen Augenblickswerte auf maximale Anlagenauslastung Angabe der Messdaten als: Immission durch Hauptsendeanlage (HSA) Mobilfunk gesamt (HSA + umliegende Sendeanlagen) Andere HF-Quellen (extern: z.B. Rundfunk- und Fernsehsender, intern: DECT) Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 10

Messergebnisse: AC, BI Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 11

Messergebnisse: BN, DO Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 12

Messergebnisse: D, KR Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 13

Messergebnisse: M, OB, SI Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 14

Messergebnisse: W Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 15

Vergleich mit internen HF: DECT Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 16

Auswertung Grenzwerte der 26. BImSchV überall eingehalten Ein Messpunkt (MP) überschreitet Vorsorgewert NISV (OmeN), einige MP liegen knapp darunter Große Schwankungsbreite der Messwerte: Faktor 100.000 bezüglich Leistungsflussdichte Numerisch abgeleitete allgemeine Zusammenhänge spiegeln sich in den Ergebnissen wider Einflussfaktoren wirken komplex zusammen; keine isolierte Betrachtung möglich! Immissionsbeiträge anderer HF-Quellen können größer, vergleichbar oder geringer sein als die von Mobilfunk-BS Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 17

Spezialfall: Innenräume Messung unter Laborbedingungen: Scannersystem Frequenz: 1,9 GHz Sendeantenne im OG Empfangsantenne (omnidirektional) im EG kleinstskalige Schwankungen (> Faktor 100 bezüglich Leistungsflussdichte) Maximumsuche!! Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 18

Langzeitmessung (24 h) Messung mit Breitbandmessgerät 1 Messwert pro Minute Starke Abhängigkeit von Tageszeit Nachts: kleine Schwankungsbreite und niedriger Pegel Tags: große Schwankungsbreite (Leistungsregelung!) Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 19

Typisierbarkeit Ziel: Vorabkenntnis der zu erwartenden Immission Messungen oft sehr aufwändig; bei noch nicht bestehenden Anlagen lediglich mittels Musteranlagen möglich Vereinfachungen durch Einteilung von Anlagen in Typen? Schwierigkeit: große Anlagenvielfalt Idee: Einbeziehung morphographischer Parameter Anlage Innenstadt ist anders konfiguriert als Anlage Dorf 3 Grundtypen: Hochhaus (Innenstadt), Normalhaus Großstadt, Kleinstadthaus Höhenunterschied (Hauptstrahlrichtung!) als Unterklasse Sichtverhältnisse, Abstand als freie Parameter Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 20

Beispiel: Typ 1.1-1.3 Hochhaus 1.1: in HSR 1.2: außerhalb HSR 1.3: unter Anlage Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 21

Ergebnisse: Typ "Unter Antenne" Innenstadt Großstadt Kleinstadt Schwankungen von mehr als drei Zehnerpotenzen trotz vergleichbarer Lage des Messpunktes Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 22

Ergebnisse: Typ "Nicht in HSR" Innenstadt Großstadt Kleinstadt Ebenfalls sehr große Schwankungen für Messpunkte gleichen Typs Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 23

Ergebnisse: Typ "In HSR" Innenstadt Großstadt Kleinstadt Ebenfalls sehr große Schwankungen für Messpunkte gleichen Typs Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 24

Zusammenfassung Typbildung Offensichtlich ist die Varianz der unterschiedlichen Anlagenparameter der möglichen Immissionsorte im Umkreis der Anlage zu groß für eine stark vereinfachte Typbildung und damit für eine vereinfachte Immissionsbetrachtung Sehr viel feinere Typgliederung wäre notwendig Aber: Dies entspräche dann einer Einzelfallprüfung Fazit: Einzelfallbetrachtung unumgänglich, in Zweifelsfällen begleitende Messungen Beachte: Alle Messwerte deutlich unter 26. BImSchV Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 25

Immissionsminimierung Motivation: Aufbau des MF-Netzes so, dass Immissionen (ortsbezogen und gesamt) minimiert werden Frage: Spiegelt sich eine Grenzwertveränderung in vollem Umfang in einer Reduzierung der Gesamtimmission wider? Nein! Grenzwertabsenkung um 20 dB führt nicht zu einer um 20 dB verringerte Gesamtimmission, sondern Reduzierung fällt wesentlich geringer aus ortsbezogenen Immissionen oft weit unter Grenzwert Maßnahmen zur Reduzierung der ortsbezogenen Immission nur notwendig an denjenigen Anlagen, die schärfere Grenzwerte überschreiten, und dort in wesentlich geringerem Umfang als Grenzwertsenkung Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 26

Möglichkeiten zur Reduzierung der ortsbezogenen Immission Reduzierung der Sendeleistung Sendeleistung pro Kanal bei gleicher Kanalzahl Auslagern von Kanälen Auflösung von gemeinsam genutzten Standorten Vergrößerung der Höhendifferenz Sender – Immissionsort Reduzierung des Downtilts Optimierung der Abstrahlcharakteristik der Sendeantennen Berechnung mit WA-Modell für Stadt (COST-WI) Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 27

Reduzierung der Kanalsendeleistung (1) Parameter: Kleinstadtszenario, PS = 5 W, Antenne K 735147, COST-WI Modell, NLOS Normierung der Sendeleistung auf Ausgangssituation Änderung der Sendeleistung  Veränderung des Zellradius Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 28

Reduzierung der Kanalsendeleistung (2) Änderung der Sendeleistung  Veränderung der Zellfläche Anzahl der Basisstationszahl ~1/Änderung der Zellfläche Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 29

Reduzierung der Kanalsendeleistung (3) Flächenbezogene Emission P/A: Verhältnis von Sende- leistung P zur ausgeleuchteten Fläche A Maß für Effizienz des Senderkonzeptes Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 30

Schlussfolgerungen Durch mehr Basisstationen, die mit gegenüber der Ausgangssituation verringerter Kanalsendeleistung senden, sinkt die Gesamtsendeleistung des Netzes und damit auch die Gesamtimmission (Kanalzahl pro Anlage konstant) Trend verstärkt sich, wenn zusätzlich Kanäle ausgelagert werden, so dass Systemkapazität konstant bleibt Rückbau von gemeinsam genutzten Standorten auf Einfachnutzung hat keinen Einfluss auf Gesamtimmission Sendeleistung nicht beliebig reduzierbar, da sonst Versorgungslücken Zahl der Basisstationen steigt an: Probleme bei Standortsuche, Kosten, Vermittelbarkeit des Konzepts in Bevölkerung! Konstruktive Zusammenarbeit Betreiber und Kommune!! Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 31

Erhöhung des Senders (1) Parameter: Kleinstadtszenario, PS = 5 W, Antenne K 735147, COST-WI Modell, NLOS Senderhöhe normiert auf Ausgangszustand Höhersetzen des Senders  Vergrößerung des Zellradius Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 32

Erhöhung des Senders (2) Höhersetzen des Senders  Vergrößerung der Zellfläche  Verminderung der Zahl der Basisstationen Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 33

Erhöhung des Senders (3) Höhersetzen des Senders  Verringerung der flächenbezogenen Emission P/A Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 34

Schlussfolgerungen Eine Erhöhung des Senders führt zu einer Vergrößerung der Zellen und zu einer Verringerung der Zahl der Basisstationen. Die Gesamtemission (= Gesamtimmission) verringert sich. Sender nicht beliebig hochsetzbar, da folgende Probleme: Interferenz mit Nachbarzellen Systemkapazität sinkt Standortsuche Baurechtliche Aspekte Städtebild "Sichtbarkeit" der Anlage nimmt zu Konstruktive Zusammenarbeit Betreiber und Kommune!! Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 35

Zusammenfassung Immissionsminimierung Immissionsminimierung durch Veränderung der Einflussparameter möglich, aber Praktikabilität beachten : Folgende Ansätze (mit erheblichen Einschränkungen!) Anlagen auf hohe, frei stehende Gebäude Systemkapazität sinkt, Interferenzprobleme, Baurecht, Städtebild Verteiltes Anlagenkonzept in Innenstädten Kosten, Standortsuche!! (Kommunen + Betreiber zusammen) Site sharing: nein, falls in dicht bebauten Gebieten kein Standort nach 1. gefunden werden kann, sonst ja Standortsuche!! (Kommunen + Betreiber zusammen) Optimierung der Sendeantennen Entwicklungsaufwand, primär für Neuanlagen Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 36

Zusammenfassung Untersuchung von Einflussfaktoren für Immission Messergebnisse in den Kommunen große Schwankungsbreite (Faktor 100.000 bezüglich S) Einflussfaktoren nicht isoliert, sondern komplex betrachten Immission durch andere HF-Quellen unterschiedlich Starke tageszeitliche Schwankungen Kleinstskaligkeit der Immission in Innenräumen Versuch einer vereinfachten Typbildung durch Zusammenfassung von typischen Parametern Ergebnis: Anlagenvielfalt und Varianz der Lage möglicher Immissionsorte zu groß für vereinfachte Typenbildung Praktikable Ansätze für Immissionsminimierung nur unter großen Einschränkungen und deswegen fallbezogen Studie Immissionen Mobilfunk MUNLV, Fachgespräch 20.09.2002, Folie 37