Warum ist die Windgeschwindigkeit so wichtig?

Die geplante Seilbahntrasse (Netzmodell E (2,9) wird nach derzeitigem Planungsstand etwa 20 m südlich des Posttowers verlaufen (siehe rote Linie im Bild). Die rote Linie bezeichnet die Mitte der Trasse. Laut Machbarkeitsstudie S. 38 ist mit einer Trassenbreite von 22 m zu rechnen, d.h. die Gondeln führen dann in der Mitte der Gebäudefront etwa 10 m vom Gebäude entfernt in N-O-O Richtung vorbei. An den beiden Enden des Gebäudes beträgt der Abstand dann 45 m bzw. 35 m. Diese Zahlen wurden mit Hilfe von Google Earth aus dem Trassenverlauf ermittelt.

 

Das Bild links ist aus Google Earth, die rote Linie ist die Trassenmitte. Schon aus der Geometrie erkennt man die Gefahren bei Starkwind.

 

 

 

Wind

Laut Machbarkeitsstudie ist eine 1-S-Seilbahn leerzufahren und der Betrieb einzustellen, wenn die Gefahr von Windböen von 60 km/h (16,6 m/s) besteht. „Gefahr von Windböen“ bedeutet, dass der Fall bereits bei wesentlich niedrigeren Winddurchschnittsgeschwindigkeiten als 60 km/h auftreten kann.

 

 

Abbildung: Posttower von oben: Längste horizontale Ausdehnung ca. 120 m, vertikale Ausdehnung ca. 50 m, Höhe 162 m. 
Der Querschnitt besteht geometrisch aus zwei Kreissegmenten, die ca. 8m gegeneinander versetzt sind.

 

 

Problemszenario:

Fall 1: Es weht ein Wind in nordöstlicher Richtung mit einer Geschwindigkeit unter 60 km/h, laut Vorschrift darf die Seilbahn fahren. Der Wind trifft das Gebäude in voller Breite und staut sich davor. Aufgrund der Geometrie entstehen dabei sowohl ein Rückstau als auch Turbulenzen (Verwirbelungen), die die Windverhältnisse in unmittelbarer Gebäudenähe komplex und unübersichtlich machen. So ist mit Strömungen in verschiedenen Richtungen bei weit höheren Geschwindigkeiten als 60 km/h zu rechnen, die auf die vorbeifahrenden Gondeln einwirken. So können die Gondeln, die sich nach der windabgewandten Seite neigen, plötzlich starkem Wind seitlich oder aus entgegengesetzter Richtung ausgesetzt sein und sich hochschaukeln. Die geforderte Windgeschwindigkeit unter 60 km/h kann dann in Gebäudenähe leicht überschritten werden und Gondeln und Passagiere in Gefahr bringen.

 

Fall 2: Es weht ein Wind in südwestlicher Richtung  mit einer Geschwindigkeit unter 60 km/h, laut Vorschrift darf die Seilbahn fahren. Der Wind trifft das Gebäude in voller Breite und umströmt es. An der im obigen Bild rechten Außenflanke wird im „Windschatten“ eine Turbulenz entstehen, da der Wind das Gebäude an dieser Stelle nicht laminar umströmen kann, es kann dort zum Strömungsabriss kommen. Der verbleibende nichtturbulente Anteil der Strömung biegt in Richtung Gebäudemitte ab und läuft laminar etwa parallel zur Gebäude-Hinterkante.

An der linken Gebäudeseite entsteht vor dem Gebäude geometriebedingt ein Stau, dahinter umströmt der Wind das Gebäude zunächst laminar (=ohne Verwirbelungen) etwa parallel zum Wandverlauf. Trifft diese Teilströmung nun auf die von der anderen Seite heranführende Strömung, bildet sich eine starke Verwirbelung (Turbulenz) mit unterschiedlichen Richtungen und Geschwindigkeiten; in größerem Abstand hinter dem Gebäude entsteht eine Stromzunge aus den beiden Teilströmungen, die in südwestlicher Richtung verläuft. Aufgrund der kleineren Querschnittsfläche dieser Strömung wird eine entsprechend höhere Geschwindigkeit erzeugt.

Läuft nun eine Seilbahngondel in diesen Bereich ein, so kommt sie aus dem vollen Wind (mit entsprechender Neigung windabwärts) in den Windschatten und schließlich im Bereich der Turbulenz möglicherweise sogar in Strömungen in entgegengesetzter Richtung. Sie kann somit in starke Lageänderungen und ins Schwingen geraten. Im Bereich der Stromzunge kann sie auf Starkwind weit über 60 km/h in südwestlicher Richtung geraten mit der Gefahr des weiteren gefährlichen Aufschaukelns und entsprechender Schräglage, so dass die Sicherheit der Passagiere nicht mehr gewährleistet ist.

 

Fall 3: Der Wind weht in westlicher oder östlicher Richtung: Je nach relativer Richtung zur Gebäudeachse kann sich nahe am Gebäude eine höhere Windgeschwindigkeit als in freiem Feld ausbilden; in dem gebogenen südlichen Teil entlang der Trasse können sowohl Kräfte vom Gebäude weg (vorn am Wind) als auch Kräfte zum Gebäude hinten (hinten am Wind) auftreten, die beide von der Seilbahn durchfahren werden. Somit besteht auch hier zuerst ein Stau vom Gebäude weg, später ein Sog zum Gebäude hin und damit die Gefahr des Aufschaukelns. Bei anderer Wind- oder Fahrtrichtung dreht sich das um, also erst ein Sog zum Gebäude, dann ein Stau vom Gebäude weg.

 

Die Abstände und die Mächtigkeit der Turbulenzen, die Geschwindigkeit in der Stromzunge wie auch die Mächtigkeit der Staus und Soge hängen ab von: 

· der meteorologischen Windgeschwindigkeit

· der meteorologischen Windrichtung

· der Geometrie des Gebäudes

· dem jeweiligen Abstand zum Gebäude (ergibt sich aus dem Trassenverlauf).

 

Da die Gondel bei Vorbeifahrt auch noch verschiedene Abstände vom Gebäude durchläuft, sind die kritischen Windgeschwindigkeiten, bei denen Gefahr besteht, kaum aus der meteorologischen Windgeschwindigkeit und -richtung analytisch zu ermitteln und ändern sich auch noch bei Durchfahrt entlang der Trasse von Meter zu Meter.

Somit greifen die allgemeinen Sicherheitsvorschriften für Seilbahnen bei Wind nicht (die allein auf der in 10 m Höhe gemessenen Geschwindigkeit des Windes im freien Feld beruhen), sobald eine Vorbeifahrt nahe an derartig großen Gebäuden stattfindet.

 

Daher müssten, bevor die Nutzen-Kosten-Analyse weitergeführt wird, zuerst Windkanalmessungen an einem Modell des Posttowers mit der geplanten Trasse durchgeführt werden. Erst danach ist eine seriöse Abschätzung der windbedingten Risiken, Ausfälle (Nutzenreduzierung), der durch Wind bedingten geringeren Akzeptanz der Seilbahn (Nutzenreduzierung) und/oder der Kosten für die Risikoreduzierung (andere Trasse) abschätzbar.

 

Auch stellt sich die Frage, ob nicht im späteren Betrieb eine in situ Messung der Windgeschwindigkeit auf jeder Gondel notwendig wäre, da die analytische Methode der Ermittlung von möglichen Windböen über 60 km/h allein aus Windmessungen in 10 m Höhe im freien Feld in diesem komplexen Fall nicht zum Ziel führt. Dies böte sich allein aus Gründen der Betriebssicherheit der Seilbahn.

Daraus ergibt sich aber im Umkehrschluss, dass alle im Vorfeld gemachten Abschätzungen der Betriebssicherheit bzw. der wetterbedingten Ausfälle nicht zu befriedigenden Ergebnissen führten. Damit wären die Betriebskostenabschätzungen entsprechend unsicher und fehlerbehaftet.

 

Fazit: In der jetzigen Planungssituation ohne irgendeine Risikoabschätzung in Bezug auf die Windverhältnisse ist es unverantwortlich, die Trasse so nah am Post-Tower vorbei zu führen.