Informationsblatt des Arbeitskreises Schule Energie Inhalt: Vorwort

Informationsblatt des Arbeitskreises Schule Energie
Ausgabe 2
Inhalt:
September 2004
Vorwort
Informationen
Weltjahr der Physik 2005
Niederfrequente elektromagnetischer Felder
Vorwort
Die Geschäftsführung des Arbeitkreises Schule Energie möchte Sie alle im neuen Schuljahr
recht herzlich begrüßen. Wir hoffen, Sie hatten angenehme und erholsame Ferien. In dieser
Aussendung möchten wir nochmals unsere Wettbewerbe und sonstigen Angebote in Erinnerung rufen. Außerdem wollen wir Ihnen eine kurze Information zum Thema niederfrequente
elektromagnetische Felder anbieten. Diesem Thema wird sich auch eine Arbeitstagung beider PIs im Sommersemester 2005 widmen. Wir wünschen Ihnen einen angenehmen Start in
das neue Schuljahr.
Die Geschäftsführung des Arbeitskreises Schule Energie
Prof. Mag. Gerold Haider
Christian Moosmann
Informationen
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Ausschreibung der beiden Wettbewerbe (Schubkraft; Physik im Schaufenster), wir
hoffen auf eine zahlreiche Teilnahme bei diesen Bewerben.
‚Sicherer Umgang mit Elektrizität’, die bekannten Unterlagen für Volksschulen und
Unterstufen können direkt beim ASE angefordert werden.
Nützen Sie den Verleih von Versuchsgeräten (siehe Broschüre der letzten Aussendung bzw. Homepage des ASE)
Homepage des ASE für alle Informationen: http://ase.vkw.at
Weltjahr der Physik 2005
Die Vereinten Nationen stellten das Jahr 2005 am 10. 06.
2004 unter das Motto „Internationales Jahr der Physik“.
Physik soll einem großen Publikum präsentiert werden.
Das ist die Idee des Weltjahres der Physik. Physik soll in
das Bewusstsein der Menschen gebracht werden, um sie
für die Physik zu begeistern.
Seit der Antike haben physikalische Erkenntnisse und darauf basierende Technik „die Welt bewegt“. Auch im
3.Jahrtausend unserer Zeitrechnung wird erwartet, dass
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die Physik gemeinsam mit anderen wissenschaftlichen Disziplinen wesentliche Beiträge dazu leisten kann, die sich abzeichnenden globalen Probleme besser einschätzen zu lernen
und die großen Aufgaben der nahen Zukunft anzugehen: für eine ausreichende und effiziente Energieerzeugung zu sorgen, den Umwelt- und Klimaschutz und die Ernährungssituation
zu verbessern, zur Anhebung der Gesundheit beizutragen durch weitere Leistungen in der
medizinischen Diagnostik und Therapie.
Im Jahr 1905 verfasste Albert Einstein seine berühmt gewordenen Schriften. Der bevorstehende „Geburtstag“ wird weltweit als großes Ereignis gewürdigt werden.
Das wird zum starken, und wie der ASE hofft, auch in unserer Region zum mitreißenden Impuls, kreativ zu werden und zu zeigen, womit Physik „die Welt bewegte und womit sie sie
bewegt“.
Die Österreichische Physikalische Gesellschaft (ÖPG) beteiligt sich mit vielen Projekten an
diesem Weltjahr und ruft alle Schulen auf, sich ebenfalls mit diesen Themen verstärkt auseinander zu setzen. Nähere Informationen finden Sie auf der Homepage zum Weltjahr der
Physik: http://www.wyp2005.at/index.html
Der ASE wird im Rahmen dieses Weltjahres der Physik den Wettbewerb ‚Physik im Schaufenster’ ausschreiben (siehe Informationen).
Wir hoffen auf verstärkte Aktivitäten der Schulen, die wir in unserem Rahmen auch gerne
begleiten und unterstützen.
Niederfrequente elektromagnetischer Felder
Seit mehr als 40 Jahren stellt sich die Frage, ob elektromagnetische Felder der menschlichen Gesundheit sicher nicht schaden.
Begonnen hat es in den 60er Jahren, als Mitarbeiter eines russischen Elektrizitätsunternehmens einen Zusammenhang zwischen unspezifischen Symptomen
(Stresssymptomen) und elektrischen Feldern sahen. In
den 70er Jahren stellte die amerikanische Epidemiologin Nancy Wertheimer einen statistischen Zusammenhang zwischen kindlicher Leukämie und der Nähe zu
Leitungen der elektrischen Energieversorgung her. In
den 80er Jahren stufen Baubiologen elektromagnetische Felder in die Reihe der Wohngifte ein. Seit den
90er Jahren gibt es Bürgerinitiativen (auf Grund der Errichtung der Mobilfunknetze), die den Beweis der Unschädlichkeit der Felder fordern.
Seither gibt es zig-tausend Untersuchungen mit zum
Teil sehr unterschiedlichen Ergebnissen.
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Grundlagen
Was sind überhaupt elektromagnetische Felder bzw. elektromagnetische Wellen. Dazu muss
man einmal zwischen elektrischen und magnetischen Feldern unterscheiden.
Elektrische Felder werden durch Ladungen hervorgerufen, d.h. jede Spannung führende Lei-
r
r F
tung erzeugt ein elektrisches Feld. Die Feldstärke ist definiert als: E =
(E … elektrische
Q
Feldstärke; F … Kraft; Q … Ladung), die Einheit der elektrischen Feldstärke wird in V/m (Volt
pro Meter) angegeben. Im Alltag auftretende Feldstärken liegen etwa bei 10 bis 1000 V/m.
Das magnetische Feld entsteht erst, wenn sich Ladungen bewegen, d.h. wenn Strom fließt.
Die magnetische Flussdichte wird in Tesla (T), benannt nach Nikola Tesla, angegeben. Im
Alltag auftretende Flussdichten liegen bei sehr kleinen Werten von ca. 1.10-9T (nT … Nanotesla) bis ca. 1.10-3T (mT … Millitesla). Das Erdmagnetfeld hat eine Stärke von ca. 40µT
(Mikrotesla … 40.10-6T)
Werden nun elektrische Ladungen zu Schwingungen angeregt, so entstehen elektromagnetische Wellen. Ab einer Frequenz von 30 kHz (30.000 Schwingungen pro Sekunde) werden
das elektrische und das magnetische Feld gemeinsam als elektromagnetische Welle betrachtet. Frequenzen ab ca. 30 kHz bis ca. 2 GHz spielen bei Sendeanlagen (vom Rundfunk
bis zum Mobilfunk) eine große Rolle, dies soll jedoch in diesem Artikel nicht behandelt werden. Auch Licht zählt zu den elektromagnetischen Wellen. Licht hat eine sehr hohe Frequenz
von ca. 1016Hz.
Die elektrischen und magnetischen Felder in der Energieversorgung haben eine Frequenz
von 50 Hz, dazu kommt die Stromversorgung der ÖBB mit einer Frequenz von 16,67 Hz.
Grenzwerte
Die WHO (Weltgesundheits-Organisation) hat im Zusammenhang mit der International
Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) Richtlinien für die Begrenzung
der Exposition durch zeitliche veränderliche elektrische, magnetische und elektromagnetische Felder (bis 300 GHz) ausgearbeitet. Die Referenzwerte für die Exposition der Bevölkerung (keine berufliche Exposition) bei 50 Hz betragen für das elektrische Feld 5 kV/m und für
das magnetische Feld 100 µT. Die Empfehlung des Europäischen Rates L199/59 vom 12.
Juli 1999 bezieht sich ebenfalls auf die Empfehlungen der ICNIRP.
Akute, unmittelbar feststellbare Wirkungen sind sowohl im Bereich der Wechselfelder als
auch der elektromagnetischen Wellen gut erforscht. Die Größenordnungen der Felder, denen wir im täglichen Leben ausgeEl e k t r i sc he s Fe l d i n de r U m ge bung e i ne r S t e c k dose
setzt sind, liegen weit unter den
von ICNIRP empfohlenen Grenz160
werten.
140
Der Mensch ist im täglichen Leben …
... von vielen elektrischen Geräten
umgeben. Alle Geräte, ja alle elektrischen Leitungen erzeugen,
sobald sie an das Stromnetz angeschlossen sind ein elektrisches
Feld. Sind die Geräte in Betrieb,
120
100
80
60
40
20
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
E nt f er nung ( m)
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erzeugen sie zusätzlich Magnetfelder, denen wir laufend ausgesetzt sind.
Als Beispiel sei hier das elektrische Feld einer Steckdose (230V) aufgezeichnet (siehe S. 3).
An diese Steckdose ist kein Gerät angeschlossen, es liegt jedoch Spannung an der Steckdose. Der WHO Grenzwert liegt weit über dem Feld der Steckdose.
Betrachten wir nun das Magnetfeld eines Radioweckers im Schlafzimmer. Dieser Radiowecker ist immer in Betreib, d.h. es fließt immer
ein Strom. Dadurch entsteht laufend ein magnetisches Feld, das direkt beim Radiowecker ca. 1,5µT beträgt. Auch hier sind wir deutlich
unter dem WHO-Grenzwert.
Beide Beispiele sollen exemplarisch zeigen, dass jedes Elektrogerät Felder hervorruft. Die
Feldverteilung hängt sehr stark von der Bauform des elektrischen Gerätes, von der Führung
der Kabel, etc. ab. Auch die Umgebung beeinflusst die Feldgeometrie stark. Daher kann nur
eine genaue Messung in der Wohnung exakte Aufschlüsse über die Größe der elektrischen
und magnetischen Felder geben.
Hochspannungsleitungen
Wie sieht es nun mit elektrischen und magnetischen Feldern rund
um Hochspannungsleitungen aus?
Betrachten wir zuerst Freileitungen mit einer Spannung von 380kV
und einer Stromstärke von 50A (transportierte Leistung 33 MW).
Elektrisches Feld: Das elektrische Feld ist ein Quellenfeld, es bildet sich daher zwischen den verschiedenen Leitern aus. Direkt
unter einer Hochspannungsleitung treten typische elektrische
Feldstärken von 0,1 – 5kV/m auf. Gebäude beeinflussen das Feld
sehr stark, da sie eine abschirmende Wirkung haben.
Magnetisches Feld: Das Magnetfeld direkt unter der Leitung beträgt 0,5 - 5µT. Auch dieses Feld nimmt quadratisch mit der Entfernung ab. Diese Felder können keine Kraftwirkungen ausüben. Ein aus der Schule bekannter Versuch, der mit einem Magneten zeigt, dass sich Eisenfeilspäne bewegen, benötigt mindestens 10000 mal
stärkere Magnetfelder (ca. 10mT).
Was ändert sich, wenn man anstelle von Freileitungen
Erdkabel verwendet? (Im Bild sehen Sie die Verlegung eines 110kV-Erdkabels beim Umspannwerk Brederis) Die
elektrische Feldstärke sinkt praktisch auf Null, da sie durch
die Abschirmwirkung der Kabelhüllen nicht hindurch
kommt. Das Magnetfeld ist ca. um den Faktor 10 niedriger
als bei einer Freileitung. Dies kommt dadurch zustande,
dass die einzelnen Leiter näher aneinander liegen und
dadurch eine Selbstabschirmung vorliegt. Insgesamt haben Erdkabel geringere Feldstärken als Freileitungen, sind
jedoch näher bei den Menschen verlegt. Dadurch wird der
Vorteil des geringeren Magnetfeldes eines Erdkabels im
Vergleich zur Freileitung weitgehend aufgehoben. In der
Nähe von Erdkabel kann das Magnetfeld sogar größer als
unter Freileitungen sein.
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Studien zur Gefährdung
Mögliche Gefährdungen durch Hochspannungsleitungen wurden in zahlreichen epidemiologischen Studien untersucht. Das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) schreibt, dass seit
1979 epidemiologische Arbeiten über einen möglichen Zusammenhang zwischen Krebserkrankungen und der Nähe von Hochspannungsleitungen vorliegen. Die in großer Zahl vorliegenden Ergebnisse von Studien wurden von Wissenschaftlern in vielen Ländern bewertet.
Weltweit anerkannte Strahlenschutzgremien wie die Internationale Strahlenschutzkommission für Nichtionisierende Strahlung (ICNIRP), die englische Strahlenschutzbehörde (NRPB)
oder die deutsche Strahlenschutzkommission (SSK) und das Bundesamt für Strahlenschutz
(BfS) kamen zu dem Schluss, dass ein Zusammenhang zwischen einer Exposition durch
magnetische Felder, wie sie im Alltag auftritt, mit einem vermehrten Auftreten von Krebs
nicht erwiesen ist, auch nicht im Fall vom Leukämie bei Kindern.
Herr Prof. Jörg Michaelis gilt als einer der führenden Epidemiologen in Deutschland. Er ist
Direktor des Instituts für medizinischen Statistik und Dokumentation der Universität Mainz.
Zu seinen Hauptforschungsgebieten zählt die Krebsepidemiologie.
Leukämierisiko?
Herr Michaelis hat zusammen mit Herrn Schüz eine epidemiologische Studie zur Assoziation
von Leukämieerkrankungen bei Kindern und häuslicher Magnetfeldexposition, Abschlussbericht vom Dezember 2000 erstellt. Das zusammenfassende Ergebnis dieser Studie wurde in
der Pressemitteilung vom 05.03.2001 veröffentlicht. Grundlage für die Studie waren Messungen, welche im Zeitraum von Ende 1997 bis Ende 1999 in ganz West-Deutschland
durchgeführt wurden. Letztendlich konnten Messungen für 514 Kinder mit Leukämie und
1301 nicht an Leukämie erkrankten Kindern durchgeführt und ausgewertet werden. Die Studie ergab keinen deutlichen Hinweis, dass durchschnittliche Magnetfelder ≥ 0,2 µT mit dem
Auftreten von Leukämie im Kindesalter assoziiert sind. Es wurde ein höheres Leukämierisiko
bei Magnetfeldstärken ≥ 0,4 µT, das aufgrund der kleinen Fallzahl allerdings nur eine geringe
Aussagekraft hatte, beobachtet. Kinder, die während der Nacht einem höheren Magnetfeld ≥
0,4 µT ausgesetzt waren, hatten ein etwa 3-fach erhöhtes Leukämierisiko.
Aufgrund der Beobachtungen für die nächtliche Magnetfeldexposition kann die Studie als
Hinweis auf eine statistische Assoziation zwischen magnetischen Feldern und Leukämien im
Kindesalter gewertet werden. Eine biologische Erklärung für diese Beobachtung ist nicht bekannt. Sollte die beobachtete Beziehung kausal sein, wäre dennoch nur etwa 1 % aller Leukämien bei Kindern in Deutschland der Exposition durch elektromagnetische Felder zuzuschreiben. Die Aussage gilt aber nur, wenn der beobachtete statistische Zusammenhang ursächlicher (kausaler) Natur ist, worauf es aus experimentellen Studien bisher aber keine überzeugenden Daten gibt. Die Ursache für die große Mehrheit aller Leukämiefälle bei Kindern bleibt damit unklar. Laut Prof. Michaelis ist es auch nicht sinnvoll das Thema Magnetfelder und Leukämie nochmals mit einer epidemiologischen Studie zu untersuchen, denn
man sei an der Grenze dessen angekommen, was man überhaupt erkennen kann. Es gehe
maximal um 3-4 Erkrankungsfälle in Deutschland die man epidemiologisch kaum erkennen
kann und praktisch im statistischen Rauschen untergehen.
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Links zum Thema Elektromagnetische Felder:
Weltgesundheitsorganisation WHO:
http://www.who.int/health_topics/electromagnetic_fields/en/
International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection ICNIRP:
http://www.icnirp.de/
Strahlenschutzkommission SSK:
http://www.ssk.de/
Bundesamt für Strahlenschutz BfS:
Vorsorgemaßnahmen im Haushalt:
http://www.bfs.de/bfs/presse/pr01/pr0111.html
Hochspannungsleitungen:
http://www.bfs.de/elektro/faq/faq_hochspannung.html
Landesanstalt für Umweltschutz; Baden Württemberg
Elektromagnetische Felder im Alltag
http://www.lfu.baden-wuerttemberg.de/lfu/abt3/e-smog/start.htm
Forschungszentrum für Elektro-Magnetische Umweltverträglichkeit (Medizin)
http://www.femu.de/
Land Salzburg
EMF und gesundheitliche Wirkungen:
http://www.salzburg.gv.at/emfaktuell2002.pdf
Infomappe Elektrosmog:
http://www.salzburg.gv.at/infomappe-elektrosmog.doc
Universität Graz: Institut für Theoretische Physik, Abteilung Fachdidaktik Univ. Prof. Dr. Leopold Mathelitsch (Vortrag von Dipl. Ing. Andreas Abart, TU Graz)
http://www.cis.tugraz.at/ifea/EMVU/facphy/inhalt.htm
ASE-Veranstaltung zum Thema Elektromagnetische Felder:
Im Sommersemester 2005 (voraussichtlich am Freitag, 4.3.2005) wird der Arbeitskreis Schule Energie in Zusammenarbeit mit den beiden Pädagogischen Instituten des Landes eine
Veranstaltung zum Thema von niederfrequenten elektrischen und magnetischen Feldern
veranstalten. Bitte entnehmen Sie den genauen Termin dieser Veranstaltung dem jeweiligen
Semesterprogramm des PIs des Landes bzw. des PIs des Bundes.
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