Natürliche Blitze als Schlüssel für die Energietechnik der Zukunft
Blitze zählen zu den energiereichsten Naturphänomenen und stellen eine wesentliche Herausforderung für elektrische Energienetze, Hochspannungstechnik und den Blitzschutz dar. Am Lehrstuhl für Elektrische Energienetze und Hochspannungstechnik der Universität der Bundeswehr München werden an der Blitzmessstation Peißenberg natürliche Blitze unter realen Bedingungen untersucht. Die gewonnenen Messdaten leisten einen wichtigen Beitrag zum Verständnis physikalischer Blitzprozesse und bilden eine Grundlage für die Weiterentwicklung von Blitzschutzkonzepten sowie die Validierung wissenschaftlicher Modelle.
Die Blitzmessstation am Hohen Peißenberg
Der Hohe Peißenberg, eine knapp 1.000 Meter hohe Erhebung im bayerischen Voralpenland, liegt etwa zehn Kilometer südöstlich von Weilheim. Auf seinem Gipfel befindet sich seit 1978 ein heute 150 Meter hoher Fernsehturm. Bereits mit der Inbetriebnahme des Senders wurde dort in Zusammenarbeit der Universität der Bundeswehr München und der Technischen Universität München eine Blitzmessstation eingerichtet.
An der Turmspitze wurden eine Blitzfangeinrichtung sowie Sensoren zur Messung von Blitzstrom und Stromsteilheit installiert. Im Turmfuß befindet sich eine Messkabine mit den Auswerte- und Aufzeichnungssystemen. Ergänzend wurde rund 200 Meter vom Turm entfernt eine Feldmessstation aufgebaut, die elektrische und magnetische Felder erfasst. Hochgeschwindigkeitskameras ermöglichen zudem die optische Aufzeichnung von Blitzeinschlägen aus mehreren Perspektiven.
Von den ersten Messungen zur modernen Forschungsplattform
Die Blitzmessstation wurde ab 1978 schrittweise in Betrieb genommen. In den folgenden Jahren konnten mehrere Hundert Blitzeinschläge erfasst und ausgewertet werden. Trotz der für damalige Verhältnisse leistungsfähigen Messtechnik waren die Messungen durch die verfügbare Rechnertechnik begrenzt. Die eingesetzten Messwandler verfügten über eine Auflösung von 8 Bit, gleichzeitig war der verfügbare Speicherplatz stark eingeschränkt. Dadurch mussten Kompromisse bei der zeitlichen Aufzeichnung und der Signalauflösung eingegangen werden.
Dennoch entstanden über nahezu zwei Jahrzehnte wissenschaftliche Messergebnisse, die breite Anerkennung fanden. Aufgrund der zunehmenden technischen Alterung sowie organisatorischer Gründe wurde die Messstation 1999 außer Betrieb genommen. Mit Ausnahme der Messkabine im Turm und der Sensoren an der Turmspitze wurden die Anlagen demontiert.
Im Zuge der Erneuerung der Turmspitze im Jahr 2007 konnten neue Sensoren und Messkabel installiert und die Station technisch vollständig modernisiert werden.
Heute verfügt die Blitzmessstation über eine leistungsfähige Messinfrastruktur mit einer vertikalen Auflösung von 14 Bit, Abtastraten bis zu 200 MS/s, GPS-gestützter Zeitsynchronisation sowie Aufnahmedauern von bis zu etwa 2,5 Sekunden. Erfasst werden Blitzströme sowie elektrische und magnetische Felder. Ergänzt wird das Messsystem durch Highspeedkameras aus mehreren Blickwinkeln. Gemeinsam mit der Feldmessstation ermöglichen diese Systeme eine detaillierte Charakterisierung natürlicher Blitze und die Feinjustierung wissenschaftlicher Blitzmodelle.
