Elektronisk kommunikasjon

Om vindkraft og elektronisk kommunikasjon

Vindturbiner kan forstyrre og forringe kvaliteten på trådløse elektroniske kommunikasjonstjenester, som for eksempel mobiltelefoni, radar, TV- og radiokringkasting.

Graden av sårbarhet for forstyrrelser fra vindkraftverk er avhengig av flere ulike faktorer, deriblant hvilken type kommunikasjonsteknologi som benyttes, avstand mellom ekomsender og vindturbiner, vindturbinenes høyde, vindturbinens plassering i forhold til mottaker og sender, vindturbinenes utforming, topografi, atmosfæriske forhold og signalstyrke.

Erfaring viser at TV-signaler som sendes via det digitale bakkenettet for TV, radiolinjer og værradarer fremstår som mer utsatt for forstyrrelser fra vindturbiner enn andre trådløse kommunikasjonsteknologier, som mobiltelefoni, bredbånd og DAB-radio. De mest utsatte tjenestene er ikke laget for mobilt mottak (mottakeren må være i ro), og har dermed lavere toleranse for tidsforsinkelse enn andre signaler. Denne nettsiden vil derfor omhandle radiolinjer og det digitale bakkenettet for TV. Virkninger for værradarer og radarer generelt er omtalt på egen nettside. 

Nasjonal kommunikasjonsmyndighet (Nkom) og NVE har utarbeidet Retningslinjer for ivaretakelse av elektronisk kommunikasjon ved vindkraftutbygging . De beskriver mulige løsninger på utfordringer ved at vindkraftverk kan påvirke og forstyrre trådløse elektroniske kommunikasjonstjenester. Retningslinjene beskriver også mulige tiltak for å motvirke forstyrrelser, og mulige avbøtende tiltak dersom det oppstår skadelig interferens. De er laget for vindkraftaktører, aktørene i ekomsektoren (ekomaktører), sluttbrukere av ekomtjenester og relevante myndigheter. Retningslinjene gjelder for alle planlagte, påbegynte og idriftsatte vindkraftverk, og skal ivareta ekomnett som allerede er etablert og utbygd før det er gitt konsesjon til vindkraftverket.

Hvordan kan elektronisk kommunikasjon påvirkes av vindkraftverk?

Elektronisk kommunikasjon kan påvirkes av et vindkraftverk når et radiosignal treffer en vindturbin. Fysisk størrelse på vindturbin, plassering av vindturbin og antall vindturbiner er viktige faktorer som er med på å avgjøre hvorvidt det blir forstyrrelser. I tillegg kan vindretning og turbinens rotorhastighet påvirke graden av forstyrrelser.

Det er i hovedsak tre fysiske mekanismer som kan skape forstyrrelser for mottakeren av radiosignalet. Disse er

• Nærfelteffekter
• Diffraksjon
• Refleksjon/spredning

Nærfelteffekter

Nærfelteffekter kan oppstå dersom en vindturbin plasseres innenfor nærfeltsonen til en sender- eller mottaker-antenne. Dersom store metalliske objekter som er gode reflektorer plasseres nær senderantennen, kan dette føre til at nærfeltet påvirkes, noe som videre virker inn på fjernfeltet og overføringen langt fra antennen. Siden nærfelteffekter er vanskelig å forutsi og karakterisere, er det vanlig å definere en klareringssone rundt senderantennen der større objekter ikke kan plasseres (1) (se referanseoversikt i boks til høyre på siden). 

Diffraksjon

Diffraksjon kan oppstå dersom vindturbiner står nær eller i signalveien mellom en sender- og mottakerantenne. Turbinen(e) kan utgjøre en fysisk hindring som kan svekke signalet. Dette kalles diffraksjon (1 og 2)

Refleksjon og spredning i radiolinjer

Radiolinjer baseres som oftest på fri sikt mellom sender- og mottakerantenne. Fordi det benyttes direktive antenner, kan signalene konsentreres innenfor et relativt smalt geografisk område. Når et radiosignal treffer en vindturbin, kan disse signalene reflekteres og/eller spres. Refleksjon oppstår når refleksjonsoverflaten er stor sammenlignet med bølgelengden til den innkommende radiobølgen. Spredning inntreffer når bølgelengden til radiobølgen er på størrelse med overflaten bølgen treffer. Da vil det reflekterte/spredte signalet danne en ny signalvei som kan forstyrre hovedsignalet i mottakerpunktet.

Refleksjon og spredning i digitalt bakkenett for TV

I motsetning til radiolinjer, benyttes det ved kringkasting senderantenner som sender i flere retninger. Slike senderantenner er utformet slik at TV-signalene kan nå frem til et større areal innenfor en gitt avstand senderen.

Foroverrettet spredning av signalet

Dersom senderantennen, vindturbinen og mottakerantennen er på tilnærmet linje med hverandre, kan det oppstå en foroverrettet spredning av signalet. Dette gir en sone med redusert TV-signal mellom vindturbinen og mottakeren. Roterende turbinblader kan også gi en hurtig variasjon i det mottatte signalet, som kan gi problemer for mottakeren.

I lignende tilfeller hvor det ikke er fri sikt mellom sender og mottaker i utgangspunktet, se figuren nedenfor, vil signalet som når frem til mottakerantennen være svakere enn tilfellet hadde vært ved fri sikt. Dersom en vindturbin plasseres mellom sender og mottaker slik at det er fri sikt mellom vindturbin og sender, vil signalstyrken kunne reduseres ytterligere.

Bakoverrettet spredning av signalet

Dersom signaler fra senderantennen når mottakerantennen via refleksjoner fra vindturbiner, kan det oppstå en bakoverrettet spredning. De spredte signalene får en lengre vei frem til mottakerantennen, og kan nå frem til antennen på et senere tidspunkt enn det direkte signalet (3). Dette er avhengig av hvor vindturbinen står i forhold til senderantennen og mottakerantennen. Figuren under viser et eksempel fra feltmålinger hvor vi kan se hvordan fire vindturbiner gir opphav til bakoverrettet spredning, og dermed tidsforskyvning av signalet fra senderantennen.

Erfaringer fra vindkraftverk som er bygget

Erfaringer fra tilfeller hvor vindturbiner har forstyrret TV-signaler, viser at problemene som oftest oppstår der fri sikt mellom sender og mottaker er redusert, fraværende eller hvor TV-signalet i utgangspunktet er nær nedre grense for mottak.

I tilfeller hvor fri sikt er fraværende, er det reflekterte signaler som mottas. Her er mottakerantenne gjerne pekt mot det som reflekterer signalet, typisk en fjellvegg, og TV- signalet er gjerne nær nedre grense for at mottaker kan benytte signalet. Ved å plassere vindturbiner i eller nær signalbanen vil dette kunne medføre at signalet blir ytterligere redusert, og signalstyrke og/eller signalkvalitet blir så lav at det kan havne under minimumsgrensen for mottak. Når roterende turbinblader skaper ujevne refleksjoner i signalbanen vil det mottatte signalet kunne være redusert og ha stor variasjon i signalstyrke. Vindturbiner kan i slike tilfeller være plassert direkte i mottakers antenneretning eller på siden av antennen.

Redusert fri sikt vil si tilfeller hvor sikten mellom sender og mottaker er delvis brutt. Her er mottakerantenne som oftest rettet mot senderen. Dersom signalstyrken på mottakersiden allerede er nær nedre grense for mottak, vil en eller flere vindturbiner kunne skape problemer og mottaket blir forstyrret.

Der slike forstyrrelser har oppstått, har det vært viktig å kontrollere at mottakerantenne er posisjonert mot retningen med best signalstyrke. God antennekabel og gode skjøter/konnektorer mellom antenne og dekoder kan også forbedre mottaksopplevelsen. 

Hvilke avbøtende tiltak kan være aktuelle? 

Det primære formålet med avbøtende tiltak er at ekomsignalet ivaretas, det vil si at forstyrrelser unngås eller opphører. Valg av egnet avbøtende tiltak vil ofte være avhengig av hvilken fase den aktuelle vindkraftutbyggingen er i. Det skyldes at man i planleggingsfasen fortsatt har mulighet til å bruke alternative turbinplasseringer, mens et slik avbøtende tiltak vil være uforholdsmessig dersom de(n) aktuelle turbinen(e) allerede er under bygging eller i drift. Det er viktig at ekomaktørene involveres og ivaretas i alle fasene av vindkrafturbyggingen.

Nkom og NVE har sammen utarbeidet retningslinjer for ivaretakelse av elektronisk kommunikasjon ved vindkraftutbygging. De avbøtende tiltakene som foreslås under er et utdrag derfra, og mer utfyllende informasjon om de avbøtende tiltakene finnes i retningslinjen.

Dersom vindkraftverket er i planleggingsfasen, kan følgende tiltak være aktuelle:

• Unngå turbinplasseringer som gir sannsynlighet for skadelig interferens
• Begrense størrelsen på vindturbiner
• Planlegge eller etablere midlertidig(e) eller permanent(e) sendestasjon(er) for ekomnettet

For det digitale bakkenettet for TV er det utfordrende å beregne om et planlagt vindkraftverk vil ha negative virkninger i forkant av utbyggingen.

Dersom vindkraftverket er under utbygging eller i drift, og skadelig interferens oppdages, kan følgende tiltak være aktuelle:

• Optimalisere mottaker-antenner
  • Endre antenneretning
  • Flytte antenner
  • Etablere nye antenner
• Øke sendereffekt på sendestasjon
• Etablere tilgang på en mobil sendestasjon som en midlertidig løsning, eventuelt etterfulgt av etablering av en fast, permanent sendestasjon
• Midlertidig stans av en eller flere vindturbiner
• Plattformbytte/bytte av leverandør av ekomtjeneste

Hva trenger vi mer kunnskap om? 

I flere konsesjonssaker har det vært til dels stor usikkerhet rundt hvor store forstyrrelser vindkraftverket faktisk vil forårsake for elektronisk kommunikasjon. Dette gjelder spesielt for det digitale bakkenettet for TV. Selv om man kjenner vindturbiners plassering og høyde, TV-senders lokasjon, sendereffekt og antennehøyde, er det ikke kjente beregningsmodeller som med god sannsynlighet kan forutsi om vindkraftverk vil medføre så store forstyrrelser at TV-signaler i et gitt område blir for svakt/dårlig.

I tillegg til å utføre beregninger så har det vist seg at det har vært nødvendig og også utføre målinger. Erfaring fra bygging og drift av vindkraftverk i Norge har nå ført til økt kunnskap og bedre forutsigbarhet, men det er fortsatt stor usikkerhet på dette området.