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Zum aktuellen Stand der WEA-Bewertung im Umfeld von Drehfunkfeuern
„Aktuelle Herausforderungen der Windenergienutzung“
Neven Josipovic
Hannover, 04.04.2017
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Gliederung
1. Warum gibt es Probleme bei
Drehfunkfeuern?
2. Was wissen wir über Einflüsse von WEAs?
3. Was schreibt die ICAO vor?
4. Wie wird derzeit geprüft?
5. Was sind die grundlegenden
wissenschaftlichen Anforderungen? https://www.thalesgroup.com/sites/default/files/medi
as/documents/DVOR%20432%20Datasheet.pdf
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Warum gibt es Probleme bei Drehfunkfeuern?
01
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Warum gibt es Probleme bei Drehfunkfeuern?
Aus rechtlicher Sicht:
• unbestimmter Rechtsbegriff „stören“ (§ 35 Abs. 3 Nr. 8 BauGB)
• unklares Tatbestandsmerkmal „gestört werden können“ (§ 18a Abs. 1 S. 1 LuftVG)
• gesetzlich fixierte Beauftragung der DFS (§ 18a Abs. 1 S. 2 LuftVG)
• verbindliche völkerrechtliche Vorgaben (Art. 37, 38 Chicagoer Abkommen)
• potenziell betroffene Schutzgüter (Art. 2 Abs. 2 S. 1 GG)
• Aufgaben der Flugsicherung (§ 27c Abs. 1 S. 1 LuftVG)
• …
01
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• Einigkeit besteht über Nutzung der ICAO-Vorgaben für die Auslegung des
Tatbestandsmerkmals „gestört werden können“
• ICAO macht aber konkrete Vorgaben nur für ex post Bewertung, keine Vorgehen für
Prognose explizit (detailliert) beschrieben
Warum gibt es Probleme bei Drehfunkfeuern? 01
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• tatsächliche Einflüsse von WEAs werden vermutet
WEA WEA
WEA
WEA
Warum gibt es Probleme bei Drehfunkfeuern? 01
Greving/Spohnheimer, in: IFIS Proceedings 2010, 183 (189).
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• Methoden zur Vorhersage von Einflüssen in der Diskussion
???
Warum gibt es Probleme bei Drehfunkfeuern? 01
Greving/Biermann/Mundt, Systemtechnische Untersuchung und Beurteilung der Effekte von 10 Windenergieanlagen ENERCON E115 im Windpark „Taunuskamm“ vom 16.04.2015;
Greving/Biermann/Mundt, Beschreibung, Technische Analyse und Bewertung der DFS-Plausibilitätsmethode („Prognoseberechnung“) für CVOR/DVOR (Drehfunkfeuer), Stand 19.02.2016
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Zusammenfassung
• unbestimmter Rechtsbegriff („gestört werden können“)
• fehlende Prognose-Vorgaben der ICAO
• vermutete Einflüsse von WEAs auf DVOR/VOR-Signale
• Diskussion um Prognosemethoden
Warum gibt es Probleme bei Drehfunkfeuern? 01
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Gliederung
1. Warum gibt es Probleme bei
Drehfunkfeuern?
2. Was wissen wir über Einflüsse von WEAs?
3. Was schreibt die ICAO vor?
4. Wie wird derzeit geprüft?
5. Was sind die grundlegenden
wissenschaftlichen Anforderungen? https://www.thalesgroup.com/sites/default/files/medi
as/documents/DVOR%20432%20Datasheet.pdf
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Beispiel: DVOR Michaelsdorf
Was wissen wir über Einflüsse von WEAs? 02
Greving/Spohnheimer, in: IFIS Proceedings 2010, 183 (189).
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Beispiel: DVOR Michaelsdorf
ca. 35 WEAs
Entfernung ca. 9,5 –
11,5 km (5 – 6,3 NM)
ca. 15 WEAs
Entfernung
ca. 1,8 – 4 km
(1 – 2,2 NM)
R199
2008
2007
2006
2005
2004
Was wissen wir über Einflüsse von WEAs? 02
Greving/Spohnheimer, in: IFIS Proceedings 2010, 183 (189).
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Beispiel: DVOR Michaelsdorf
Auffällig hoher Winkelfehler
Was wissen wir über Einflüsse von WEAs? 02
Greving/Spohnheimer, in: IFIS Proceedings 2010, 183 (189);
Bredemeyer, Gutachten zur Interaktion zwischen Windenergieanlagen und DVOR-Anlagen der Flugsicherung, Braunschweig, 06.03.2014
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Beispiel: DVOR Michaelsdorf
ca. 15 WEAs
Entfernung ca. 1,8 – 4 km (1 – 2,2 NM)
R182
ca. 35 WEAs
Entfernung ca. 9,5 –
11,5 km (5 – 6,3 NM)
ca. 15 WEAs
Entfernung
ca. 1,8 – 4 km
(1 – 2,2 NM)
R199
Was wissen wir über Einflüsse von WEAs? 02
Bredemeyer, Gutachten zur Interaktion zwischen Windenergieanlagen und
DVOR-Anlagen der Flugsicherung, Braunschweig, 06.03.2014
Radial 199
Höhe: 180 m
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Beispiel: DVOR Michaelsdorf
ca. 35 WEAs
Entfernung ca. 9,5 –
11,5 km (5 – 6,3 NM)
ca. 15 WEAs
Entfernung
ca. 1,8 – 4 km
(1 – 2,2 NM)
R199
Was wissen wir über Einflüsse von WEAs? 02
Bredemeyer, Gutachten zur Interaktion zwischen Windenergieanlagen und
DVOR-Anlagen der Flugsicherung, Braunschweig, 06.03.2014
Radial 199
Höhe: 300 m
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Vergleich Radialmessung / Orbitmessung (DVOR TAU)
Was wissen wir über Einflüsse von WEAs? 02
Greving/Biermann/Mundt, Systemtechnische Untersuchung und Beurteilung der Effekte von 10 Windenergieanlagen ENERCON E115 im Windpark
„Taunuskamm“ auf die DVOR TAU (Taunus) der DFS, Gutachten im Auftrag der ESWE Taunuswind GmbH vom 16.04.2015
Orbit
Radial
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Zusammenfassung
• Einfluss von WEA wurde in Winkelfehler-Verläufen noch nicht nachgewiesen
• Orbit-Messungen liefern größere Fehler als Radialmessungen
(nicht einfach ein Wechsel der „Perspektive“)
Ursachen für eindeutig identifizierte Einflüsse:
• große Objekte in unmittelbarer Nähe zur Anlage
Ursachen für vermutlich identifizierte Einflüsse von WEAs:
• Ausgeprägte Wirkung von Doppler-verschobenen Reflexionen bei sehr geringem Abstand
zw. WEA und Empfänger (Flugzeug)
Was wissen wir über Einflüsse von WEAs? 02
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Gliederung
1. Warum gibt es Probleme bei
Drehfunkfeuern?
2. Was wissen wir über Einflüsse von WEAs?
3. Was schreibt die ICAO vor?
4. Wie wird derzeit geprüft?
5. Was sind die grundlegenden
wissenschaftlichen Anforderungen? https://www.thalesgroup.com/sites/default/files/medi
as/documents/DVOR%20432%20Datasheet.pdf
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03 Was schreibt die ICAO vor?
Insb. einschlägig:
ICAO EUR Doc 015
Empfehlungen für Bauwerksbewertung/Bauverbotsbereiche
ICAO Annex 10
Vorgaben (“Standards”) und Empfehlungen (“Guidance”) für Funknavigationstechnik
ICAO Doc 8071
Empfehlungen für Boden- und Flugtests von Funknavigationsanlagen
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Vorgehen gem. ICAO Doc 015
“6.2 The BRA is considered to provide worst case protection.”
03 Was schreibt die ICAO vor?
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Vorgehen gem. ICAO Doc 015
“4.4 For Step 2:
The ATSEP should carry out detailed analysis. This
should cover all aspects of the CNS facility to be protected
and the possible effects of the proposed building on the
signal in space provided by these facilities.”
Aber: keine konkreten Vorgaben, wie die
Untersuchung erfolgen soll!
„The procedure may cover theoretical analysis, numerical
simulation and modelling in order to identify significant
effects of the proposed building in the current
environment.”
03 Was schreibt die ICAO vor?
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Insb. einschlägig:
ICAO EUR Doc 015
Empfehlungen für Bauwerksbewertung/Bauverbotsbereiche
ICAO Annex 10
Vorgaben (“Standards”) und Empfehlungen (“Guidance”) für Funknavigationstechnik
ICAO Doc 8071
Empfehlungen für Boden- und Flugtests von Funknavigationsanlagen
03 Was schreibt die ICAO vor?
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Vorgaben (SARP) aus Annex 10
Regelmäßige Flug- und
Bodenvermessungen
Anlagenfehler < 2°
Operationelle Nutzbarkeit als Referenz
Keine Winkeländerung von mehr als 1°
in Monitoring-System
http://www.lycti.com/attachments/Slider/07496187-4186-7b23-6177-
5ef38e1b37e6/DVOR%202.jpg?template=generic
03 Was schreibt die ICAO vor?
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Guidance Material aus Annex 10 (Attachment C)
Status von Empfehlungen
3.7.1 Purpose. The following guidance material is intended to assist in the use of VOR systems.
Erklärung der Methodik
3.7.3.2 errors … when considered on a system basis (not any one radial) are independent variables, they may be combined on a
root-sum-square method (RSS) when the same probability level is given to each element. …
Empfehlungen für Toleranzwerte und ihre Verknüpfung
03 Was schreibt die ICAO vor?
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Guidance Material aus Annex 10 (Attachment C)
Die Angaben haben zwar den Charakter von Empfehlungen, aus physikalischer und
mathematischer gibt es aber keinen besseren Weg
Die Bewertung der Systemgenauigkeit hat auf stochastischer Grundlage
(95%-Wahrscheinlichkeit) zu erfolgen
Die mittlere Gesamtabweichung („Gesamtfehler“) ist immer mittels RSS-Formel
zu berechnen
Grundlage sind die tatsächlichen Werte eines VOR/DVOR („Vorbelastung“)
03 Was schreibt die ICAO vor?
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Begründung für RSS-Formel
LoS
Zeitpunkt 1
Zeitpunkt 2
𝑠𝑔𝑒𝑠 = 𝑠𝑎2 + 𝑠𝑏
2 + 𝑠𝑐2 + ⋯
03 Was schreibt die ICAO vor?
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„Fehlerbudget“ für weitere WEAs
Herleitung nach Wortlaut von ICAO Annex 10, Att. C führt zu:
genannter Wert ist keine feste Vorgabe!
03 Was schreibt die ICAO vor?
𝑅𝑆𝐸 = 𝐴𝑛𝑙𝑎𝑔𝑒𝑛𝑓𝑒ℎ𝑙𝑒𝑟2 + 𝑊𝐸𝐴12 + 𝑊𝐸𝐴2
2 + ⋯ + 𝑤𝑒𝑖𝑡𝑒𝑟𝑒 𝐸𝑖𝑛𝑓𝑙ü𝑠𝑠𝑒2 < 3°
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Insb. einschlägig:
ICAO EUR Doc 015
Empfehlungen für Bauwerksbewertung/Bauverbotsbereiche
ICAO Annex 10
Vorgaben (“Standards”) und Empfehlungen (“Guidance”) für Funknavigationstechnik
ICAO Doc 8071
Empfehlungen für Boden- und Flugtests von Funknavigationsanlagen
03 Was schreibt die ICAO vor?
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Inhalt von ICAO Doc 8071
Heranzuziehen ist der tatsächliche Alignmentfehler
03 Was schreibt die ICAO vor?
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Inhalt von ICAO Doc 8071
zulässige Gesamtabweichung an einer Stelle x entlang des Radials (3,5°+3°=6,5°)
Aber: 95%-Regel nicht erwähnt (Anwendung zu prüfen!)
03 Was schreibt die ICAO vor?
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Stehen Annex 10, Att. C und Doc 8071 im Widerspruch?
Annex 10: Bezug: allgemeine Signalgenauigkeit
Methode: stochastische Bewertung
Basis: die einzelnen Fehlerbeiträge
Doc 8071: Bezug: tatsächlich genutztes Radial, operative Auswirkungen
Methode: absolute Maximalwerte
Basis: Vermessungsergebnisse („Flight Testing“)
zwei verschiedene Zwecke!
beide geeignet für WEA-Bewertung!
03 Was schreibt die ICAO vor?
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Zusammenfassung
• Prüfung des Einflusses nur, wenn Objekt im Bauschutzbereich liegt
• Stochastische Bewertung der Systemgenauigkeit von VOR
• Operative Bewertung auf Radialen
03 Was schreibt die ICAO vor?
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Gliederung
1. Warum gibt es Probleme bei
Drehfunkfeuern?
2. Was wissen wir über Einflüsse von WEAs?
3. Was schreibt die ICAO vor?
4. Wie wird derzeit geprüft?
5. Was sind die grundlegenden
wissenschaftlichen Anforderungen? https://www.thalesgroup.com/sites/default/files/medi
as/documents/DVOR%20432%20Datasheet.pdf
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04 Wie wird derzeit geprüft?
Aktuelles Verfahren:
1. Liegen die Bauwerke im Bauverbotsbereich („Anlagenschutzbereich“)?
2. Ist im Schutzbereich ausreichend Spielraum („Budget“) für den Einfluss weiterer
WEAs vorhanden?
3. Würden zusätzliche WEAs dazu führen, dass der Spielraum überschritten wird?
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1. Liegen die Bauwerke im Bauverbotsbereich („Anlagenschutzbereich“)?
welcher Radius wird herangezogen?
04 Wie wird derzeit geprüft?
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2. Ist im Anlagenschutzbereich ausreichend „Budget“ für den Einfluss weiterer WEAs vorhanden?
wie kommt das „Budget“ zustande?
DFS: „worst case“ für den Anlagenfehler
2° + 𝑊𝐸𝐴1,𝑊𝑃 + ⋯ + 𝑊𝐸𝐴𝑛,𝑊𝑃2
+ 𝑤𝑒𝑖𝑡𝑒𝑟𝑒 𝐸𝑖𝑛𝑓𝑙ü𝑠𝑠𝑒2 < 3°
04 Wie wird derzeit geprüft?
𝐴𝑛𝑙𝑎𝑔𝑒𝑛𝑓𝑒ℎ𝑙𝑒𝑟2 + 𝑊𝐸𝐴12 + 𝑊𝐸𝐴2
2 + ⋯ + 𝑤𝑒𝑖𝑡𝑒𝑟𝑒 𝐸𝑖𝑛𝑓𝑙ü𝑠𝑠𝑒2 < 3°
ICAO Annex 10: radial displacement error als ein stochast. unabh. Fehlerbeitrag
BVerwG, Urt. v. 07.06.2016 – 4 C 1.15, juris, Rn. 20; zuvor bereits: OVG Lüneburg, Urt. v. 04.12.2014 – 12 LC 30/12, juris, Rn. 63.
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𝐴𝑛𝑙𝑎𝑔𝑒𝑛𝑓𝑒ℎ𝑙𝑒𝑟2 + 𝑊𝐸𝐴12 + 𝑊𝐸𝐴2
2 + ⋯ + 𝑤𝑒𝑖𝑡𝑒𝑟𝑒 𝐸𝑖𝑛𝑓𝑙ü𝑠𝑠𝑒2 < 3°
2. Ist im Anlagenschutzbereich ausreichend „Budget“ für den Einfluss weiterer WEAs vorhanden?
wie kommt das „Budget“ zustande?
DFS: Annahme stochastisch abhängiger Effekte (z.B. bei WEAs in einem Windpark)
2° + 𝑊𝐸𝐴1,𝑊𝑃 + ⋯ + 𝑊𝐸𝐴𝑛,𝑊𝑃2
+ 𝑤𝑒𝑖𝑡𝑒𝑟𝑒 𝐸𝑖𝑛𝑓𝑙ü𝑠𝑠𝑒2 < 3°
04 Wie wird derzeit geprüft?
ICAO Annex 10: variable errors jeweils stochastisch unabhängig
VG Düsseldorf, Urt. v. 24.07.2014 – 11 K 3648/12, juris, Rn. 107; VG Oldenburg, Beschl. v. 05.02.2014 – 5 B 6430/13, juris, Rn. 44
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2. Ist im Anlagenschutzbereich ausreichend „Budget“ für den Einfluss weiterer WEAs vorhanden?
wie kommt das „Budget“ zustande?
DFS: fester Grenzwert für den Radial Signal Error
2° + 𝑊𝐸𝐴1,𝑊𝑃 + ⋯ + 𝑊𝐸𝐴𝑛,𝑊𝑃2
+ 𝑤𝑒𝑖𝑡𝑒𝑟𝑒 𝐸𝑖𝑛𝑓𝑙ü𝑠𝑠𝑒2 < 3°
04 Wie wird derzeit geprüft?
ICAO Annex 10: 3° als Planungsvorschlag, relevant ist der Gesamtfehler des Systems
𝐴𝑛𝑙𝑎𝑔𝑒𝑛𝑓𝑒ℎ𝑙𝑒𝑟2 + 𝑊𝐸𝐴12 + 𝑊𝐸𝐴2
2 + ⋯ + 𝑤𝑒𝑖𝑡𝑒𝑟𝑒 𝐸𝑖𝑛𝑓𝑙ü𝑠𝑠𝑒2 < 3°
OVG Lüneburg, Urt. v. 04.12.2014 – 12 LC 30/12, juris, Rn. 64
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3. Würden zusätzliche WEAs dazu führen, dass das Budget überschritten wird?
wie wird der Einfluss geplanter WEAs berechnet?
• Skalierung und Verschiebung der Maxima theoretischer Fehleroszillationskurven
• Ergebnis: theoretischer „worst case“-Winkelfehler
04 Wie wird derzeit geprüft?
Greving/Biermann/Mundt, Beschreibung, Technische Analyse und Bewertung der DFS-Plausibilitätsmethode („Prognoseberechnung“) für
CVOR/DVOR (Drehfunkfeuer), NAVCOM Consult GmbH, Stand 19.02.2016
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Zusammenfassung
• Abweichung von den Werten für den Bauschutzbereich
• Abweichungen von der vorgeschriebenen stochastischen Bewertung
• nicht validierbares Modell für die Berechnung einzelner Fehlerbeiträge
04 Wie wird derzeit geprüft?
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Gliederung
1. Warum gibt es Probleme bei
Drehfunkfeuern?
2. Was wissen wir über Einflüsse von WEAs?
3. Was schreibt die ICAO vor?
4. Wie wird derzeit geprüft?
5. Was sind die grundlegenden
wissenschaftlichen Anforderungen? https://www.thalesgroup.com/sites/default/files/medi
as/documents/DVOR%20432%20Datasheet.pdf
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05 Was sind die wiss. Anforderungen?
Hintergrund:
„Es muss … ausreichen, dass die entsprechenden Annahmen in der … gutachtlichen
Stellungnahme der Deutschen Flugsicherung (DFS) … wissenschaftlichen Ansprüchen
genügen und durch wissenschaftliche Gegenpositionen in ihren Grundannahmen, ihrer
Methodik und ihren Schlussfolgerungen jedenfalls nicht substanziell in Frage gestellt werden.
Denn die Möglichkeit einer Störung ist damit dargetan.“
– BVerwG, Urt. v. 07.06.2016 – 4 C 1.15, Rn. 23
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05 Was sind die wiss. Anforderungen?
Was bedeutet hier „Wissenschaftlichkeit“?
Transparenz: nichts auslassen,
vollständige Darstellung
Überprüfbarkeit: Zugang zu Informationen,
evtl. Zugang zu Daten
Validierbarkeit: Übereinstimmung zwischen
Theorie und Praxis
(qualitativ und quantitativ) https://ukraine-nachrichten.de/Wissenschaft_in_der_Ukraine.jpg/596/
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Zusammenfassung
• Annahmen genügen nicht wissenschaftlichen Ansprüchen
05 Was sind die wiss. Anforderungen?
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Zusammenfassung des Vortrags
• Der Einfluss von WEAs auf VOR/DVOR-Signale ist faktisch irrelevant, da er im Messrauschen
und anderen Einflüssen untergeht.
• Aktuell wird von den Vorgaben der ICAO abgewichen: bei Einhaltung der ICAO-Vorgaben
könnten zahlreiche WEAs problemlos genehmigt werden, ohne die Toleranzwerte zu
überschreiten.
• Das jetzige Verfahren ist – unbegründeter Weise – zu streng.
• Probleme ergeben sich aus Diskrepanzen zwischen Meinung von DFS/BAF und Anderen,
nicht aus unterschiedlichen Meinungen in der Wissenschaft.
• Die Annahmen in der gutachtlichen Stellungnahme genügen nicht wissenschaftlichen
Ansprüchen.
Fazit