Bewährte Technik widersteht Blitzen von über 100 Kiloampere
Trotz Blitz kein Donnerwetter: Spezielles Blitzschutzkonzept verhindert, dass Wetterstationen selbst dem Wetter zum Opfer fallen
Damit wir heute schon wissen, wie morgen das Wetter wird, ist deutschlandweit ein ganzes Netz von Wetterstationen im Einsatz. Vor allem auf Bergspitzen sammeln die Sensoren trotz Wind, Regen und Schnee ihre Daten. Problematisch wird das bei Gewitter, denn die Sensoren in dieser exponierten Lage ziehen Blitze an – und die gibt es ab 1.000 Metern Höhe deutlich häufiger. Um die empfindlichen Geräte seines jüngsten Projekts auf dem Wendelstein zu schützen, griff Deutschlands führender Ausrüster von Wetterstationen, Thies Clima, deshalb zu einem besonderen Blitz- und Überspannungsschutz. Das Konzept der Stuttgarter Leutron GmbH basiert auf der Bündelung der Sicherungsmaßnahmen an einem zentralen Punkt und hat sich an anderen blitzgefährdeten Standorten bereits bewährt.
Bewährte Technik widersteht Blitzen von über 100 Kiloampere Trotz Blitz kein Donnerwetter: Spezielles Blitzschutzkonzept verhindert, dass Wetterstationen selbst dem Wetter zum Opfer fallen Damit wir heute schon wissen, wie morgen das Wetter wird, ist deutschlandweit ein ganzes Netz von Wetterstationen im Einsatz. Vor allem auf Bergspitzen sammeln die Sensoren trotz Wind, Regen und Schnee ihre Daten. Problematisch wird das bei Gewitter, denn die Sensoren in dieser exponierten Lage ziehen Blitze an – und die gibt es ab 1.000 Metern Höhe deutlich häufiger. Um die empfindlichen Geräte seines jüngsten Projekts auf dem Wendelstein zu schützen, griff Deutschlands führender Ausrüster von Wetterstationen, Thies Clima, deshalb zu einem besonderen Blitz- und Überspannungsschutz. Das Konzept der Stuttgarter Leutron GmbH basiert auf der Bündelung der Sicherungsmaßnahmen an einem zentralen Punkt und hat sich an anderen blitzgefährdeten Standorten bereits bewährt. „Wir hörten schon während der Planung, dass es auf dem Wendelstein oft blitzt“, berichtet Diplom-Ingenieur Stefan Helten von Thies Clima. Der 1.838 Meter hohe Berg in den bayerischen Alpen ragt weit aus dem umgebenden Gebirgsmassiv heraus und ist damit das bevorzugte Ziel der Gewitter, die hier aus dem Zusammenprall warmer Luft aus dem Süden mit kühleren Nordwinden entstehen. Für eine Wetterstation eigentlich die ideale Position, weshalb auf dem Wendelstein auch schon seit 1804 Wetterbeobachtungen gemacht werden und der Deutsche Wetterdienst seit 1957 eine eigene Wetterwarte auf dem Gipfel unterhält. Für die hochsensiblen Messanlagen, die an der neu gebauten Station künftig Daten für ein Forschungsinstitut sammeln sollen, ist die Lage inmitten der Gewitter-fronten allerdings eher ungünstig.
Besonders die an exponierter Stelle installierte Windsensorik, die Windstärke und -richtung misst, ist durch Blitzeinschläge sehr gefährdet, weiß Joachim Beinhorn, Entwicklungsleiter bei Thies Clima aus seiner Erfahrung zu berichten. „Aber auch die Datenlogger, mit denen die erfassten Werte aufge-zeichnet werden, und die Übertragungstechnik können durch die Überspannung von Blitzentladungen beschädigt werden.“ Bis zu 40 Prozent der Gesamtkosten einer neuen Anlage können diese Defekte ausmachen. Bei direkten Einschlägen kommen noch Schäden an der Verkabelung hinzu, aber auch ein Blitzschlag in der Umgebung reicht, um die High-Tech-Anlagen empfindlich zu stören. An der Wetterstation des Wetterdienstes von Jörg Kachelmann (meteomedia) auf dem Belchen im Schwarzwald verursachten die Entladungen früher zweimal jährlich erhebliche Schäden. Immer wieder mussten Servicemitarbeiter bei Regen und Wind auf den Gipfel steigen, um die Geräte zu reparieren.
Schutzwall am Nadelöhr: Alle Leitungen bündeln sich an einem Sicherungspunkt
Seit 2005 blitzt es auf dem Belchen nur noch ohne Donnerwetter und zerstörte Elektronik. Damals installierte die Leutron GmbH aus Leinfelden-Echterdingen einen neuartigen Blitzschutz an der Wetterstation. Normalerweise müssten bei der Wetterstation alle Komponenten einzeln mit Schutzgeräten abgeschirmt werden, da sich das bei Gebäuden übliche Blitzschutzzonenkonzept nicht anwenden lässt. Die Ingenieure von Leutron griffen stattdessen auf das so genannte „Zentrale Eintrittspunkt-Prinzip“ (ZEP) zurück. Sensoren, Übertragungsgeräte und Netzanschlüsse werden dabei zu einem Schutzbereich zusammengefasst, in die alle Leitungen am selben Punkt eintreten. „An dieser Stelle befinden sich alle Sicherungselemente des Blitz-und Überspannungsschutzes und von hier geht eine einzige Ableitung zum Erder“, erklärt Helmut Zitzmann, Verkaufsingenieur bei Leutron.
Als äußerer Blitzschutz dient daneben eine Franklin-Stange, die über ein spezielles ERICO-Kabel mit dem Erdungssystem verbunden ist. Durch seinen besonders breiten Querschnitt kann dieses Ableiterkabel auch sehr starke Blitzströme bewältigen. Hinzu kommen seine geringe elektromagnetische Kopplung und seine hohe Isolationsfähigkeit, die zusätzlich zur Absicherung beitragen. Das System wurde auf dem Belchen erstmals an einer Wetterstation erprobt – und das unter erschwerten Bedingungen, blitzt es doch auf diesem Gipfel doppelt sooft wie im übrigen Deutschland. Gleich in den ersten vier Monaten registrierte der Blitzzähler der Anlage zwei schwere Einschläge. 2007 erfasste der Blitz-Informationsdienst von Siemens (BLIDS) insgesamt 231 Blitzeinschläge im Umkreis von drei Kilometern um den Gipfel. Die stärkste Entladung lag bei 110 Kiloampere. Dennoch gab es seither keine Schäden mehr an der Messstation, wie Diplom-Ingenieur Beinhorn bestätigt. „Nachdem das System auf dem Belchen so gut funktioniert, empfehlen wir unseren Kunden mittlerweile immer einen Blitzschutz nach dem ZEP-Prinzip, wenn es um einen blitzgefährdeten Standort geht“, erklärt auch Helten. Er plante deshalb schon beim Entwurf der neu gebauten Anlage auf dem Wendelstein den speziellen Blitzschutz mit ein, damit die Wetterstation nicht selbst ein Opfer des Wetters wird.
