kopf

STARTSEITE WORUM ES GEHT WER WIR SIND LEISTUNGEN TECHNIK ARBEITSBEISPIELE REFERENZEN KONTAKT

Strahlungsminimierte Mobilfunkversorgung –
Exposition durch Mobiltelefone und Basisstationen

   Gliederung:

Der wissenschaftliche Kenntnisstand über die möglichen langfristigen biologischen Wirkungen von hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung (wozu auch die Mobilfunkstrahlung gehört) ist trotz aller Forschungsbemühungen weiterhin unbefriedigend.

Auch ist es völlig ungeklärt, ob eher Mobiltelefone oder Mobilfunkbasisstationen zu langfristigen biologischen Wirkungen beitragen. Sicher ist nur, dass die von diesen beiden Quellen für einen typischen Anwender hervorgerufenen Strahlungsexpositionen völlig unterschiedliche Verläufe bezüglich Intensität und Zeit aufweisen.

Handys am eigenen Kopf führen im Allgemeinen zu einer Strahlungsexposition hoher Intensität über einen kurzen Zeitraum, wohingegen Basisstationen zu einer permanenten Exposition mit einer im Vergleich zu Handys eher geringen Intensität führen. Welche der beiden Belastungen größere gesundheitliche Relevanz besitzt, kann bisher wissenschaftlich nicht eindeutig beantwortet werden. Hinweise gehen in die Richtung, dass durch die hohen (aber: kurzzeitigen) Belastungen durch das Handy eher Turmorerkrankungen und degenerative Gehirnerkrankungen gefördert werden und durch die (niedrige) Dauerbelastung durch Basisstationen eher neurologische Effekte (Konzentrations- und Schlafstörungen) auftreten.

Die Höhe der Belastung durch das Handy richtet sich zum einen nach den Strahlungseigenschaften des eigenen Handys (SAR-Wert) und ganz entscheidend auch nach der Qualität der Verbindung zur nächsten Basisstation.

Selbst unter Berücksichtigung der sehr unterschiedlichen Einwirkungsdauer ergibt sich durch das Handy am eigenen Kopf im Allgemeinen ein größerer Gesamtenergieeintrag in den menschlichen Körper (sprich Erwärmung) als durch die permanente Einstrahlung geringerer Intensität durch die Basisstationen. Es sei aber darauf hingewiesen, dass dies in hochexponierten Lagen in der Nähe von Basisstationen keineswegs immer zutreffend ist.

Unterstellen wir trotzdem einmal, dass es für die meisten Nutzer zutreffend ist, dass der größere Gesamtenergieeintrag in den Körper durch das eigene Handy hervorgerufen wird, so ist damit überhaupt nicht entschieden, welcher Strahlungsanteil (Handy oder Basisstationen) die größere biologische Wirkung verursacht.

Die Beurteilung möglicher Langzeitwirkungen ausschließlich an Hand des Gesamtenergieeintrags (wie z.B. in der jüngsten Argumentation des IZgMF (Informationszentrums gegen Mobilfunk)) ist mit großer Wahrscheinlichkeit zu kurz gedacht. Diese Denkweise steht zwar in bester Tradition von ICNIRP und der darauf basierenden 26. BImSchV, die weiterhin unbeeindruckt von allen Forschungsergebnissen zu athermischen Wirkungen von der rein thermischen Wirkungsweise hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung ausgehen, vertrauenswürdiger wird diese Argumentation dadurch hingegen nicht.

Versorgung von außerhalb gelegenen Basisstationen

Einer der häufig genannten Kritikpunkte an einer Mobilfunkversorgung von Basisstationen außerhalb der Wohnbebauung bezieht sich auf die Strahlungsbelastung der Handynutzer.

Der Vorwurf lautet, dass durch die weiter von der Wohnbebauung entfernten Basisstationen zwar die Immissionsbelastung der Wohnbevölkerung durch die Strahlung der Basisstationen reduziert wird, auf der anderen Seite aber die Handys mehr Sendeleistung aufbringen müssten, um die weiter entfernten Basisstationen zu erreichen. Und diese erhöhte Sendeleistung der Handys führe dann zu einer höheren Strahlungsbelastung der Handynutzer.

Die dieser Argumentation zu Grunde liegende Überlegung ist vom Grundgedanken her richtig, und der Kritikpunkt wäre angebracht, wenn man bei der Entwicklung einer strahlungsminimierten Mobilfunkversorgung wirklich nichts anderes tun würde, als eine „normale“ Basisstation von einem Standort innerhalb der Wohnbebauung an einen Standort außerhalb der Wohnbebauung verschieben.

 

Ungeeignete Variante einer „Versorgung von außen“

Der genannte Kritikpunkt an einer Mobilfunkversorgung von außerhalb der Wohnbebauung gelegenen Basisstationen ist nicht neu und wird vor allem von Seiten der Mobilfunkbetreiber regelmäßig vorgebracht.
Der Vorwurf richtet sich gegen die simpelste denkbare Variante einer Mobilfunkversorgung von außerhalb der Wohnbebauung. Man nimmt dabei an, dass man bei einer solchen „Versorgung von außen“ nichts anderes tut, als die üblichen Basisstationen von Standorten innerhalb der Wohnbebauung an Außenstandorte verlagert, ansonsten aber die Montagehöhe der Antennen und auch den Antennentyp beibehält. In diesem Fall ergibt sich tatsächlich die Situation, dass zwar die Strahlungsbelastung für die Wohnbevölkerung verringert wird, aber im Gegenzug die Strahlungsbelastung für die Handynutzer deutlich erhöht wird. Trotz der ungeklärten biologischen Auswirkungen, auf die zu Anfang eingegangen wurde, ist ein solches Resultat einer Mobilfunkversorgungsplanung schon aus Vorsorgegesichtspunkten unerwünscht.

Eine derartige Vorgehensweise (nur Verschiebung der Basisstationen nach außen) wird zwar weder von unserem Institut praktiziert noch ist uns ein solches Vorgehen von einem der anderen Institute bekannt, die ernst zu nehmende Mobilfunkversorgungskonzepte erstellen. Ungeachtet dessen wird der Vorwurf aber immer wieder vorgebracht, so dass hier eine nähere Betrachtung angebracht erscheint.

 

Sinnvolle Variante einer „Versorgung von außen“

Ein ernsthaftes Mobilfunkversorgungskonzept beschränkt sich auf keinen Fall darauf, „normale Basisstationen“ von Standorten innerhalb der Wohnbebauung an Standorte außerhalb der Wohnbebauung zu verschieben. Wegen der größeren Entfernung zwischen Basisstation und Handy müssten – bei ansonsten unveränderten Bedingungen – beide Kommunikationspartner (Basisstation und Handy) mit höherer Sendeleistung arbeiten.

Nun wird die Qualität des Funkkanals aber nicht nur durch die Entfernung zwischen Basisstation und Handy bestimmt, sondern ganz entscheidend auch dadurch, welche Hindernisse sich zwischen Basisstation und Handy befinden. Innerörtliche Basisstationen befinden sich häufig nur wenige Meter oberhalb der typischen Dachhöhe der Bebauung. Mobilfunknutzer, die sich nur ein oder zwei Straßenzüge entfernt von der Basisstation aufhalten, haben häufig keine direkte Sicht zu den Antennen ihrer „zugehörigen“ Basisstation und das Funksignal erreicht daher nur nach mehreren Reflexions- und oder Beugungsvorgängen sein Ziel, wobei es entsprechend abgeschwächt wird.

Zielsetzung einer strahlungsminimierten Mobilfunkversorgung ist es hingegen immer, für die außerhalb der Wohnbebauung gelegenen Standorten solche Antennenpositionen zu finden, die sich erheblich oberhalb der Dachhöhe der zu versorgenden Siedlungsbereiche befinden, sich also an hochgelegenen, exponierten Standorten befinden. Häufig können hierfür topographische Gegebenheiten wie zum Beispiel natürliche Erhebungen in der Umgebung ausgenutzt werden, ansonsten muss auf entsprechend hohe Masten zurückgegriffen werden. Durch die von solchen Standorten mögliche Versorgung „von außen“ und „von oben herab“ gelingt es, die sogenannten „Pfadverluste“ – also die Schwächung des Funksignals auf dem Weg vom Sender zum Empfänger – erheblich zu reduzieren. Im Ergebnis ist dann bei einem gut gewählten Außenstandort (wegen seiner exponierten Lage) die Gesamtdämpfung des Funksignals geringer als bei einem typischen innerörtlichen Standort, der sich nur wenige Meter oberhalb der typischen Dachhöhe befindet – und dies trotz der größeren Entfernung zwischen Basisstation und Handy.

Hieraus ergibt sich dann unmittelbar, dass die Handynutzer keinen höheren Strahlungsexpositionen als bei innerörtlichen Basisstationen ausgesetzt sind und die Wohnbevölkerung von der größeren Entfernung der Basisstationen profitiert. Diese Überlegungen wurden – wie nachfolgend dargestellt – auch bereits in einer Simulationsrechnung überprüft.

Praktische Überprüfung der erforderlichen Sendeleistung bei Außenstandorten

Das Mobilfunkversorgungskonzept für die Stadt Attendorn wurde bereits im Jahr 2004 einer Überprüfung durch eine unabhängige Studie des Instituts für Hochfrequenztechnik der Universität Stuttgart unterzogen. Dabei wurden unter anderem die Sendeleistungen der Handys in einem Netz entsprechend der Planung eines Netzbetreibers und in einem Netz entsprechend dem Attendorner Mobilfunkversorgungskonzept verglichen. Die Details sind u.a. auf den Mobilfunkseiten der Stadt Attendorn dargestellt. Hier sei nur kurz auf ein wesentliches Ergebnis für die Handynutzer eingegangen, das mittels einer dynamischen Systemsimulation eines UMTS-Netzes gewonnen wurde. Die mittlere Sendeleistung der Handy war in beiden untersuchten Netzen sehr gering, der Unterschied betrug weniger als 1/1000 Milliwatt. Die maximale Sendeleistung des Handys (am ungünstigsten Ort des Handynutzers) betrug hingegen beim Netz entsprechend der Planung des Netzbetreibers ca. 32 mW und beim Netz entsprechend dem Attendorner Mobilfunkversorgungskonzept ca. 25 mW. Hieraus ist klar zu erkennen, dass sich auch für die Handynutzer aus dem strahlungsminimierten Mobilfunknetz keineswegs eine höhere Strahlungsbelastung ergibt, sondern ganz im Gegenteil auch für die Handynutzer die Strahlungsexposition reduziert wird.

Es sei noch darauf hingewiesen, dass es sich bei den hier ermittelten Sendeleistungen um eine reine Sprachverbindung (d.h. niedrige Datenrate) im UMTS-Netz handelte und die Sendeleistung der Mobilteile (Handys) für Sprachverbindungen in der Simulation auf 32 mW (15 dBm) beschränkt war. Trotzdem wurde diese Handy-Sendeleistung bei den exponierten Standorten entsprechend der strahlungsminimierte Mobilfunkkonzeption nicht ausgenutzt, wohingegen bei den innerstädtischen „Standard“-Basisstationen die vorgegebene Obergrenze von 32 mW an ungünstigen Nutzerstandorten ausgereizt wurde.

 

Anmerkungen

Konzentration auf die Wohnbevölkerung, aber keine Verschlechterung für Handynutzer

Kommunale Konzepte zur strahlungsminimierten Mobilfunkversorgung werden meist durch die Besorgnis vor der Strahlung der Basisstationen initiiert und konzentrieren sich daher auf die Erzielung von Verbesserungen (d.h. Immissionsreduzierungen) für die Wohnbevölkerung. Bei einem sinnvoll erarbeiteten Mobilfunkversorgungskonzept wird aber unabhängig von der primären Zielsetzung stets auch darauf geachtet, dass sich die Immissionssituation für die Handynutzer zumindest nicht verschlechtert, sondern möglichst ebenfalls verbessert.

Die Konzentration auf die Wohnbevölkerung insgesamt (anstatt auf die Handynutzer) hat u.a. folgende Gründe:

·         Die Exposition durch Mobiltelefone ist durch jeden Nutzer individuell steuerbar. Jeder kann frei entscheiden, ob er sich der Strahlungsexposition durch ein Mobiltelefon am eigenen Kopf aussetzen möchte oder nicht. Auch wegen der durch Handynutzer in der Umgebung hervorgerufenen Expositionen sollte bei jedem Mobilfunkkonzept darauf geachtet werden, dass sich die Immissionssituation für Handynutzer nicht verschlechtert.
Die Exposition durch Basisstationen ist demgegenüber nicht individuell zu beeinflussen und betrifft auch möglicherweise besonders empfindliche Personen.

·         Die Strahlungsexposition durch Basisstationen erfolgt rund um die Uhr und betrifft damit auch die besonders schutzwürdigen nächtliche Ruhe- und Erholungszeiten. Gerade in diesen Zeiträumen geringer Auslastung der Mobilfunknetze wird an GSM-Basisstationen der Basiskanal (BCCH) mit voller Leistung ausgestrahlt, wohingegen der Basiskanal bei manchen (sinnvoll konfigurierten) Basisstationen bei Gesprächsauslastung (wegen Leistungsregelung) zeitweise mit geringerer Sendeleistung arbeitet. (Bei GSM-Basisstationen, die typischerweise weniger als acht gleichzeitige Gespräche pro Sektor abwickeln, kann sich dadurch die paradoxe Situation ergeben, dass sie während der nächtlichen Nichtbenutzung mit größerer Leistung senden als bei mäßiger Gesprächsauslastung tagsüber.)

 

(A)symmetrie des Funkkanals

Zur Begründung ihrer häufig ablehnenden Haltung gegenüber Basisstationen außerhalb der Wohnbebauung weisen die Mobilfunkbetreiber häufig auf die Symmetrie des Funkkanals hin. Dies bedeutet, dass die Funksignale vom Handy zur Basisstation (Uplink) der gleichen Dämpfung unterliegen wie die Funksignale in umgekehrter Richtung (Basisstation zum Handy = Downlink). Hieraus wird (richtigerweise) der Schluss gezogen, dass es keinen Sinn macht, bei weit vom Nutzer entfernt befindlichen Basisstationen die wegen der Entfernung höheren Pfadverluste durch eine höhere Sendeleistung der Basisstation auszugleichen, da in der Gegenrichtung die Funksignale des Handys den gleichen Pfadverlusten unterliegen. Die Handys müssten dann entweder ihre Sendeleistung erhöhen (wodurch sich die Strahlungsexposition des Benutzers erhöht) oder stießen an die Grenze ihrer Sendeleistung, was dann letztendlich zum Verbindungsabbruch führe.

Soweit ist diese Argumentation zutreffend.

Falsch ist es hingegen, hieraus zu folgern, außerhalb der Wohnbebauung befindliche Basisstationen seien für eine insgesamt (d.h. für Nutzer und Nichtnutzer) strahlungsminimierte Mobilfunkversorgung ungeeignet.

Bei der vorgenannten Argumentation werden nämlich folgende Punkte nicht berücksichtigt:

·         Wie bereits oben dargestellt befinden sich im Sinne einer strahlungsminimierten Mobilfunkversorgung sinnvoll platzierte Basisstationen außerhalb der Wohnbebauung an hochgelegenen, exponierten Standorten. Die geringeren Pfadverluste durch die Versorgung „von oben herab“ führen zu Verbesserungen der Funkverbindung, die die Verluste durch die größere Entfernung (mindestens) ausgleichen.

·         Bei einer Versorgung von außerhalb gelegenen Standorten kommen häufig (schon wegen der aus Kapazitätsgründen erforderlichen Aufteilung des Versorgungsgebietes in mehrere Funkzellen) Sektorantennen mit einem geringeren horizontalen Öffnungswinkel als bei innerörtlichern Basisstationen zum Einsatz. Diese Sektorantennen haben einen größeren Antennengewinn, der zum Ausgleich der höheren Verluste durch die größere Entfernung beiträgt. Dieser höhere Antennengewinn kommt (wegen der Symmetrie des Funkkanals) beiden Übertragungsrichtungen zu Gute, d.h. es erlaubt auch den Handys, mit geringerer Leistung zu senden.

 

Beim Vergleich der integralen Strahlungsbelastungen durch Handys und Basisstationen sollte weiterhin folgender Punkt beachtet werden, der bei der Argumentation mit der „Symmetrie des Funkkanals“ häufig übersehen wird:

Die beiden Übertragungsrichtungen „Downlink“ (Basisstation zum Handy) und „Uplink“ (Handy zur Basisstation) werden – auch bei Betrachtung der für nur ein einzelnes Gespräch erforderlichen Sendeleistungen – mit sehr unterschiedlicher Strahlungsintensität abgewickelt. Die Basisstation strahlt (nur für die Funkverbindung zu einem Handy) in einem typischen Fall ca. 30 bis 50 mal mehr Sendeenergie ab als das Handy dies für die Funkverbindung in Gegenrichtung tut. Diese starke Asymmetrie der aufgewandten Sendeleistungen (und damit auch der z.B. in einer Stadt durch Basisstationen und Handys verursachten Gesamtimmissionen) entsteht dadurch, dass die Basisstationen Antennen mit großem Antennengewinn einsetzen, die Handys hingegen nicht.

Besser verständlich wird der Effekt an einem akustischen Analogon:
Die Basisstationen müssen laut rufen, damit die Handys mit ihren schlechten Mikrofonen (einfache ungerichtete Dipolantennen) die Basisstationen verstehen. Die Handys können hingegen leise reden, da die Basisstationen hochempfindliche Richtmikrofone (Richtantennen mit hohem Antennengewinn) einsetzen, und daher auch die leise sprechenden Handys gut verstehen können.

Bezüglich der aufgewandten Sendeleistungen und insbesondere der für die Gesamtbevölkerung verursachten Immissionen zeigt sich hier eine starke Asymmetrie des Funkkanals, verursacht durch die völlig unterschiedlichen Antennensysteme bei Basisstation und Handy. Dies führt im Ergebnis dazu, dass (z.B. für die Wohnbevölkerung einer Stadt) die Gesamtimmissionen durch das „System Mobilfunk“ weitgehend durch die Mobilfunkbasisstationen verursacht werden und für die gerade nicht selbst mobil-telefonierenden Personen die Strahlungsbelastung durch die mobil-telefonierenden Menschen in ihrer Umgebung nur eine untergeordnete Rolle spielt.

Unabhängig von dieser für die Gesamtbevölkerung geltenden Überlegung sollte jeder Handynutzer aber beachten, dass während eines Mobilfunkgesprächs wegen der Benutzung des Handys praktisch an der Körperoberfläche für den Nutzer selbst in den meisten Situationen durch das eigene Handy die überwiegende Strahlungsexposition verursacht wird. Siehe hierzu aber auch die Hinweise zur biologischen Wirkung am Anfang diese Beitrags.

 

Peter Nießen