5G-Wahn(sinn)

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Die wichtigsten Fachbegriffe und Einheiten

Elektromagnetische Strahlung wird manchmal in „ionisierende“ und „nicht-ionisierende“ Strahlung eingeteilt. Dabei bezeichnet man eine Strahlung als ionisierend, wenn sie in der Lage ist, Elektronen aus der Atomhülle herauszuschlagen. Das sind die radioaktive Gammastrahlung, Röntgenstrahlung, teilweise auch UV-Licht (UV-C) und bestimmte Teile der kosmischen Strahlung. Alle andere elektromagnetische Strahlung, insbesondere auch die uns hier interessierende Funkstrahlung, wird als nicht-ionisierend bezeichnet. Funkstrahlung kann sowohl als Welle als auch als Strahlung aufgefasst werden, die man sich als Strahl einzelner Teilchen vorstellt, die Photonen genannt werden. Das besagt der berühmte „Welle-Teilchen-Dualismus“. Eine Welle hat eine gewisse Höhe (oder Amplitude) und eine Wellenlänge. Eine dritte wichtige Größe beschreibt, wie oft sie in einer Sekunde schwingt. Diese Zahl nennt man Frequenz. Im Andenken an Heinrich Hertz, den Entdecker der Funkstrahlung, wird sie in Hertz angegeben, abgekürzt Hz. Dabei ist 1 Hz gleich 1 Schwingung pro Sekunde. Wir verwenden meist Gigahertz (GHz): 1 GHz bezeichnet eine Milliarde Schwingungen pro Sekunde. Häufig begegnet man auch der Bezeichnung Megahertz (MHz). 1 MHz bedeutet eine Million Schwingungen pro Sekunde.

Beispiel: Wenn sich eine Funkwelle in der Luft in 1 Sekunde 300.000 Kilometer fortbewegt und dabei 100.000 Schwingungen macht (also eine Frequenz von 100.000 Hz hat), dann legt sie bei einer Schwingung einen Weg von 300.000 km/100.000 = 3 km zurück. Die Wellenlänge ist dann 3 Kilometer.

Man sieht: Je höher die Frequenz, desto mehr Schwingungen müssen in die zurückgelegte Strecke passen, desto kleiner ist also die Wellenlänge. Ein paar Beispiele:

	Frequenz	Wellenlänge
UKW-Rundfunk	0,1 GHz	3 m
Mobilfunk der 4. Generation (LTE), zu Beginn mit	0,7 GHz	43 cm
D-Netz	0,9 GHz	33,3 cm
E-Netz	1,8 GHz	16,7 cm
Mobilfunk der 3. Generation (UMTS), zu Beginn mit	2 GHz	15 cm
Neu versteigerte Frequenzen für 5G	3,4–3,8 GHz	7,8–8,8 cm
Künftige Frequenzen von 26 GHz für 5G	26 GHz	1,1 cm

Für den Mobilfunk verwendet man Wellenlängen, die wesentlich kürzer sind als die für Rundfunk und Fernsehen. Deshalb spricht man hier auch von Mikrowellen, bei den höchsten Frequenzen auch von Millimeterwellen (ab 30 GHz, entsprechend einer Wellenlänge unter 1 cm).

Für die Diskussion der Funkstrahlung und ihrer Wirkungen sind noch zwei weitere Begriffe wichtig, die zwar einfach zu begreifen sind, aber mit sehr langen Wörtern bezeichnet werden: „Leistungsflussdichte“ und „Spezifische Absorptions-Rate“ oder kurz SAR.

Stellen wir uns einen runden Scheinwerfer vor, der einen Lichtkegel mit einer gewissen Leistung, sagen wir 100 W, erzeugt. Der Scheinwerfer hat einen Durchmesser von 10 cm, also eine Fläche von knapp 80 cm². Unmittelbar am Scheinwerfer konzentriert sich das Licht auf diese Fläche; wir haben also eine „Leistungsflussdichte“ von 100 W/80 cm² = 1,25 W/cm². Weiter vom Scheinwerfer entfernt wird der Lichtkegel größer. Ist sein Durchmesser beispielsweise an einer Stelle 2 m, so ist dort die Leistungsflussdichte nur noch 100 W/3,14 m² ≈ 32 W/m² = 0,0032 W/cm². Man sieht also, dass die Leistungsflussdichte in solchen Fällen sehr schnell mit dem Abstand abnimmt.

Es hat sich eingebürgert, nicht die Einheit W/cm² zu verwenden, sondern W/m². Weil 1 m² 10.000 cm² hat, gilt natürlich: 1 W/cm² = 10.000 W/m². Aber 1 W/m² ist eine sehr große Einheit. Deshalb verwenden wir meist ein Millionstel davon als Maß, in Symbolen µW/m². Es gilt also 1 W/m² = 1.000.000 µW/m².

In der Literatur wird oft statt der Leistungsflussdichte die elektrische Feldstärke verwendet. Sie wird in Volt pro Meter, in Formeln V/m, gemessen. Ist man weit genug von der Antenne des Senders entfernt, gilt:

1 µW/m² = 0,019 V/m

100 µW/m² = 0,194 V/m

1.000 µW/m² = 0,614 V/m

1 W/m² = 1.000.000 µW/m² = 19,42 V/m

4,5 W/m² = 4.500.000 µW/m² = 41,19 V/m

10 W/m² = 10.000.000 µW/m² = 61,4 V/m

Man beachte, dass die doppelte Feldstärke das Vierfache an Leistungsflussdichte ergibt und die zehnfache Feldstärke das Hundertfache. (Die Leistungsflussdichte I, gemessen in µW/m², und die elektrische Feldstärke E, gemessen in V/m, lassen sich mit der Formel I = 2.652,52 E² ineinander umrechnen. Diese Formel gilt aber nur im sogenannten Fernfeld, also weit genug von der Antenne entfernt.)

Trifft der oben erwähnte Lichtkegel auf eine Glasscheibe, passiert er diese ohne große Verluste. Dagegen wird sein Licht von einem massiven schwarzen, undurchsichtigen Körper vollständig verschluckt. Dabei wird seine Energie letztlich in Wärme verwandelt. Wie stark sich dieser Körper dadurch erwärmt, hängt von seiner Masse ab: Eine große Masse braucht viel Energie zum Aufheizen, eine kleine wenig. Deshalb ist es sinnvoll zu betrachten, wie viel Energie (oder Leistung) von einem Kilogramm absorbiert wird. Das ist die „Spezifische Absorptions-Rate“, abgekürzt SAR. Sie wird in W/kg gemessen. Würde man also nur die Wärmewirkung der Funkstrahlung betrachten, wäre der SAR-Wert ein geeignetes Maß. Für kleine mobile Sender wie Handys und Smartphones gilt in Deutschland der Richtwert von maximal 2 W/kg, wobei als absorbierende Masse das Ohr und der anliegende Teil des Gehirns gewählt wird.

Quellen von Funkstrahlung

Dieses Buch beschäftigt sich mit den Wirkungen von sogenannten „elektromagnetischen Wellen“, die als Funkstrahlung, Wärme, Licht, Röntgenstrahlen und radioaktive Gammastrahlung bekannt sind. Uns interessiert hier aber nur die Funkstrahlung, also elektromagnetische Wellen mit Schwingungszahlen (= Frequenzen) zwischen 100 kHz (d. h. 100.000 Schwingungen pro Sekunde) und 300 GHz (d. h. 300 Milliarden Schwingungen pro Sekunde).

Wir unterscheiden nicht zwischen Wellen und Strahlen (aufgrund des Welle-Teilchen-Dualismus in der Physik, siehe auch Seite 15). Die Begriffe „Funkstrahlen“, „Radiowellen“ und „Hochfrequenzwellen“ sind gleichbedeutend.

Mobilfunk-Türme

Übliche Sendeleistung für 2G bis 4G: 30.000–80.000 mW (d. h. 30–80 W). Diese Zahl täuscht aber, weil die Sendeleistung stark gebündelt wird. Würde man diese gebündelte Leistung rund um die Antenne abstrahlen, so bräuchte man oft mehrere Kilowatt (mehrere 1.000.000 mW).

Auch wenn keine Funkverbindungen für Mobilfunkgespräche oder Datenübertragungen genutzt werden, wird ein Signal gesendet, das von den Benutzern ständig empfangen werden kann und zur Organisation des Datenverkehrs dient.

In dicht besiedelten Gebieten und entlang wichtiger Straßen sollen Kleinstsender für 5G mit einer Sendeleistung von bis zu 10.000 mW (10 W) aufgestellt werden, und das in Abständen von 100–250 m. Ihre Leistung scheint zwar gering zu sein, aber auch hier gilt, dass trotzdem der geringe Abstand zu den Menschen von wenigen Metern zu einer starken Belastung führen kann.

Beim Mobilfunk unterscheidet man verschiedene Generationen:

→1G, die erste Generation, war noch analog und wurde schon 1958 als „öffentlicher beweglicher Landfunkdienst“ eingeführt. Ein Funkgerät kostete damals mehr als ein Kleinwagen.

→2G, auch GSM genannt, wurde in Deutschland am 1. Juli 1992 in Betrieb genommen. Mit ihm wurde der Mobilfunk für die breite Masse erschwinglich. In Deutschland arbeitet es auf den Frequenzen 0,9 GHz (D-Netz) und 1,8 GHz (E-Netz).

→3G oder UMTS begann in Deutschland im Jahr 2000 mit der Versteigerung der Frequenzen, ist aber erst seit 2004 kommerziell verfügbar. Es war von vorneherein so konzipiert, dass es mehrere Übertragungskanäle bündeln kann. Das ermöglichte Videotelefonie und ein schnelleres Herunterladen von Filmen. Am 30. Juni 2021 hat dieser Standard endgültig ausgedient.
3G nutzte in Deutschland zunächst Frequenzen um 2 GHz; später kamen weitere dazu, die aber unter 3 GHz liegen.

→4G oder LTE mit noch höheren Übertragungsgeschwindigkeiten startete in Deutschland im Jahr 2010 mit rund 0,7 GHz; auch hier kamen später höhere Frequenzen bis etwa 2,6 GHz dazu.

→5G begann im Jahr 2019 – 2G-, 3G- und teilweise auch 4G-Basisstationen werden Schritt für Schritt auf 5G umgerüstet.

Handys/Smartphones

Übliche maximale Sendeleistung (für 2G bis 4G): bis zu 2.000 mW (d. h. 2 W). Bei gutem Empfang wird diese Leistung heruntergeregelt.

Normalerweise hat auch ein nicht benütztes Smartphone recht häufig Kontakt mit dem Internet, z. B. um Updates durchzuführen oder Hintergrunddienste auszuführen. Die Funkkontakte werden deutlich weniger, wenn „mobile Daten“ ausgeschaltet werden, solange man sie nicht benötigt. Auch im Flugmodus funken einige Smartphones unter bestimmten Voraussetzungen, wenn er lediglich über die Schnell-Bedienungsleiste eingeschaltet wird. Sicher ist es, wenn man den Flugmodus über das Menü anschaltet.

Auch ein ausgeschaltetes Handy kann durch die Polizei ferngesteuert eingeschaltet werden. Obwohl das gesetzlich nur sehr eingeschränkt erlaubt ist, passiert es häufiger, als man vermuten würde (siehe z. B. stern.de vom 14. Juli 2007).

Schnurlostelefon (DECT)

Übliche Sendeleistung: 250 mW

Es stellt in vielen Wohnungen die stärkste Strahlungsquelle dar und reicht meist auch in die benachbarten Wohnungen. Die meisten Schnurlostelefone funken rund um die Uhr, auch wenn sie nicht benützt werden. Sie funken außerdem immer mit voller Leistung. Es gibt aber Modelle, bei denen sich diese beiden Funktionen abschalten lassen, die dann also nicht ständig funken und wenn, dann nur mit der benötigten Leistung.

Bei allen Funkquellen in der Wohnung (DECT, WLAN, funkende Strom-, Wasser-, Gas- und Heizungszähler) gilt: Auch wenn die Sendeleistung klein ist, verursachen sie meist eine sehr starke Strahlung, weil außer der Leistung auch der Abstand entscheidend ist. Innerhalb einer Wohnung beträgt die Entfernung zwischen der Funkquelle und den Menschen nur einige Zentimeter bis einige Meter, bei außen liegenden Quellen ist sie viel größer.

Quelle	Entfernung	Belastung in µW/m2
WLAN-Router	0,2 m	149.204
	1,0 m	12.838
	1,5 m	1.009
	3,5 m	566
Laptop	0,5 m	27.161
	1,0 m	2.650
Typisches Gerät mit WLAN (Client)	0,2 m	205.411
	1,0 m	8.216

Strahlenbelastungsspitzenwerte durch WLAN (2,45 GHz) Tabelle nach: Hensinger, Peter und Teuchert-Noodt, Gertraud (Hrsg.): Smart City, Digitale Bildung, Elektromagnetische Felder.²

WLAN

Übliche Sendeleistung: bei 2,4 GHz: 100 mW, bei 5–6 GHz: 200 mW und 1.000 mW. Künftig soll es WLAN bis zu 6,875 GHz geben.

Auch WLAN (engl. Wi-Fi; drahtlose Datenverbindung in den Wohnungen, auf öffentlichen Plätzen usw.) gehört in den Wohnungen zusammen mit den Schnurlostelefonen meist zu den stärksten Strahlungsquellen. Wenn man unbedingt eine Funkverbindung statt eines Kabels verwenden will, sollte man WLAN zumindest nachts abschalten.

Vorsicht! Viele WLAN-Router sind so voreingestellt, dass sie auch die angrenzenden Bereiche „mitversorgen“, dass sie also auch die Funkverbindung zu Geräten auf der Straße oder in angrenzenden Wohnungen herstellen. Selbst wenn der Router nachts abgeschaltet ist, kann es sein, dass er noch weiter funkt, um in der Umgebung WLAN zur Verfügung zu stellen. Das kann man jedoch bei den Einstellungen des Routers mit dem angeschlossenen Computer abstellen. Bei Updates wird diese Funktion aber meist automatisch wieder angeschaltet. Deshalb sollte man sie regelmäßig kontrollieren.

Bluetooth

Übliche Sendeleistung: bisher 1 mW; jetzt auch bis 100 mW Hier geht es um Funk für Kurzstreckenverbindungen, z. B. Funkmäuse, Funktastaturen, schnurlose Kopfhörer, Sportuhren (sogenannte Wearables) sowie körpernahe medizinische Überwachung. Hat man die Tastatur oder die Maus eines Computers auf dem Tisch, an dem man arbeitet, so wirkt die Strahlung direkt auf die Fortpflanzungsorgane. Ähnliches gilt übrigens, wenn man den Laptop auf dem Schoß hat und die Daten per WLAN oder Mobilfunk gesendet werden.

Mikrowellenherde

Sie arbeiten auf einer Frequenz von 2,45 GHz. Eigentlich sollten ihre Türen, die mit Metall hinterlegt sind, keine Strahlung nach außen lassen. Praktisch misst man aber trotzdem vor dem Herd immer eine beträchtliche Belastung. Deshalb ist es sinnvoll, während des Betriebs einen Abstand von ein bis zwei Metern einzuhalten. Eine Bemerkung am Rande: Die Proteine reagieren im Mikrowellenherd etwas anders als auf der Kochplatte (siehe „Proteinfaltung“, Seite 36/37). Daher schmecken bestimmte Speisen unterschiedlich, je nachdem, wo sie erhitzt wurden. Bei hart gekochten Eiern ist das besonders deutlich. Aber Vorsicht! Ein rohes Ei, das im Mikrowellenherd erhitzt wird, explodiert und verschmutzt dabei den Herd.

Babyphone

Die Geräte sollten, wenn überhaupt, im Abstand von einigen Metern von Babys und Kleinkindern aufgestellt werden. Beim Kauf eines Babyphons raten wir Ihnen nachzufragen, ob es dauerhaft oder nur im Bedarfsfall (beim Schreien) strahlt.

Funkende Heizungs-, Elektrizitäts-, Gas- und Wasserzähler

(sogenannte „Smart Meter“ oder „intelligente Zähler“)

Sie funken oft im Abstand von wenigen Sekunden. Ihre Leistung ist zwar sehr klein (meist im Milliwatt-Bereich), aber das ist nicht entscheidend. Wichtig ist, was beim Menschen ankommt. Wenn z. B. der Heizungszähler direkt neben dem Bett oder neben dem Arbeitsplatz angebracht ist, so kann wegen des geringen Abstands die Belastung durch die Strahlung erheblich sein.

Es gibt „intelligente“ Heizungszähler, die während des Ablesens ein Funksignal empfangen und daraufhin nur kurze Zeit senden, sonst aber nicht. Die Elektrizitäts- und Gaszähler müssen jedoch überhaupt nicht funken. Nach dem Gesetz³ muss immer eine nicht-funkende Alternative angeboten werden, etwa über eine Telefonleitung oder – weniger empfehlenswert – über Powerline.

Radar

Radar an Flughäfen und an militärischen Anlagen arbeitet meist mit sehr hohen Leistungen. Speziell militärisches Radar für bodennahe Überwachung führt oft noch in sehr großen Abständen zu erheblichen Schäden.

Für Radar werden sehr unterschiedliche Frequenzen genutzt. Die meisten davon liegen zwischen 2,3 und 11 GHz. Obwohl viele Breitband-Messgeräte Radar schlecht oder überhaupt nicht erfassen können, macht es manchmal elektrohypersensiblen Menschen sehr zu schaffen. Das gilt besonders im Anflugbereich von Flughäfen.

Radar, Bluetooth und andere Funkanwendungen in Autos

Viele Autos haben Seiten-, Abstands- und Rückfahrradar. Das trägt zweifellos zur Verkehrssicherheit bei. Nicht vergessen werden darf dabei aber die Funkbelastung der Fußgänger und Radfahrer am Straßenrand. Speziell Schwangere, Säuglinge in Kinderwagen und Kleinkinder sind stark betroffen. Noch schlimmer ist die Strahlung von selbstfahrenden Autos. Auch die Personen im Innenraum können gefährdet sein, denn die meisten Autos sind mit WLAN und Bluetooth ausgerüstet. Durch die Metallkonstruktion der Karosserie können „Brennpunkte“ der Strahlung entstehen, an denen sie besonders hoch ist. Das gilt übrigens auch für das Telefonieren mit Handys im Auto. Außerdem sei auf die Magnetfelder der Sitzheizungen hingewiesen, die zwar keine Funkstrahlung darstellen, aber in diesem Zusammenhang nicht vergessen werden dürfen.

Heizungssteuerung, Rollläden etc.

Hier besteht eine Funkbelastung nur für die kurze Zeit der Steuerung. Deshalb geht von ihnen im Allgemeinen keine Gefahr aus.

RFID

Hier geht es ums Auslesen von Daten auf Gebrauchsartikeln, Pässen usw. ähnlich wie bei einem Strichcode. Oft sind die Schaltkreise in einem kleinen weißen Plastikteil untergebracht, auf dem oben der Strichcode aufgedruckt ist. Die meisten RFID-„Transponder“ sind passiv, senden also nicht. Auch hier dauert die Funkbelastung nur kurze Zeit. Daher besteht keine Gefahr für Gesunde. Das gilt aber nur, wenn man sich nicht längere Zeit neben einem Auslesegerät aufhält.⁴

Behördenfunk TETRA für Polizei, Feuerwehr, Krankenfahrzeuge usw.

Er strahlt immer, also auch dann, wenn keine Gespräche oder Daten übertragen werden (in Deutschland bei 0,391–0,395 GHz).

Richtfunk

Die Strahlenbelastung besteht nur in der Richtfunkstrecke und in deren unmittelbarer Umgebung. Sie trifft meist keine Gebiete, in denen sich Menschen aufhalten.

Satellitenfunk bei 5G

Beim Satellitenfunk hat das Handy meist keinen Kontakt mit dem nächsten Mobilfunkmast, sondern mit einem Satelliten, der sowohl die Signale an das Handy sendet als auch die des Handys empfängt. Satellitenfunk war immer schon in sehr einsamen Gegenden wie in Wüsten und auf Meeren üblich. Für 5G sind zurzeit rund hunderttausend Satelliten geplant; viele davon sind schon genehmigt. Jeder wird eine Leistung von bis zu 5 MW (fünf Millionen Watt) EIRP⁵ haben. Trotzdem ist die Strahlung eines einzelnen Satelliten auf der Erde so schwach, dass in den meisten Fällen spezielle Empfänger benötigt werden. Für die Belastung der Menschen ist letztlich entscheidend, wie viele Satelliten gleichzeitig unser Land überfliegen.

Bei einigen Firmen dienen die Satelliten für 5G nur für einen schnellen Kontakt der Basisstationen untereinander. Die Smartphones haben dann wie üblich nur Kontakt mit der nächsten Basisstation.

Powerline oder PLAN

Daten können auch über die normalen Leitungen des Hausstroms übertragen werden. Dabei werden die Kabel als eine Art Antenne für einen Kurzwellensender benützt. Auf diese Weise hat man zwar weniger Strahlung als etwa bei WLAN, trotzdem kann die Belastung erheblich sein.

Rundfunk, Fernsehen

Obwohl hier manchmal sehr hohe Leistungen (von einigen 100 Kilowatt, d. h. einigen 100.000 Watt) abgestrahlt werden, sind die Sender meist genügend weit von der Wohnbebauung entfernt. Das gilt leider nicht für einige neuere Anlagen in Wohngebieten, in deren Umgebung viele Krebsfälle beobachtet werden.

INFO

Wie breitet sich die Strahlung einer Antenne aus?

Gibt es den „Regenschirm-Effekt“, der besagt, dass direkt unter der Antenne eines Mobilfunksenders die geringste Strahlung sei? Warum werden nicht alle Bäume in der Umgebung eines Funkmasts geschädigt?

Um diese Fragen zu beantworten, muss man die Ausbreitung der Strahlen um die Antenne kennen. Bei der bisherigen Technik für 2G bis 4G und bei den niedrigen Frequenzen von 5G braucht man drei Antennen, um das ganze Gebiet rund um die Basisstation zu bestrahlen. Jede davon „versorgt“ nur ein Drittel des Kreises um die Antennen, also einen Bereich von 120 Grad. Das kann man an den Sendemasten gut erkennen, auf denen die drei Antennen auf gleicher Höhe gegeneinander verdreht montiert sind. Baumschäden erwartet man nur im sogenannten Hauptstrahl, der senkrecht zu jeder von ihnen läuft.

Aber auch in Richtung des Hauptstrahls variiert die Strahlung stark: Direkt unter der Antenne ist die Funkbelastung meist am höchsten – auch wenn die Betreiber oft das Gegenteil behaupten. Den „Regenschirm-Effekt“ gibt es also nicht. Läuft man in Richtung des Hauptstrahls von der Antenne weg, so schwankt die Strahlung zwischen Maximal- und Minimalwerten.

Dabei sind die Maxima in der Nähe der Antenne die Stellen, an denen eine sogenannte „Nebenkeule“ der Strahlung auf die Erde trifft. Bei vielen innerstädtischen Masten hat man nach etwa 100 Metern wieder einen hohen Wert. Das ist die Stelle, an der der Hauptstrahl auf die Erde kommt. Von da an nimmt die Strahlung kontinuierlich (mit dem Quadrat des Abstands) ab. In weniger dicht besiedelten Gebieten und bei höheren Masten kann diese Entfernung wesentlich größer als 100 Meter sein, wenn ein größerer Umkreis um den Sender bestrahlt werden soll.

Da die Antennen innerhalb ihres Gehäuses ferngesteuert verstellt werden können, ist von außen nicht sichtbar, wo die Strahlung hoch und wo sie niedrig ist. Hier hilft nur eine Messung. Dabei spielt natürlich die Abschattung durch Bäume, Häuser und andere Dinge eine Rolle. Deshalb fallen bei der Messung die Maxima und Minima der Strahlung sehr unterschiedlich aus.

Bei 5G hat man oft eine andere Abstrahl-Charakteristik: Dabei wird ein starker, schmaler Funkstrahl direkt auf den Nutzer gerichtet. Das wird im Abschnitt „Was ist neu bei 5G?“, siehe Seite 26/27, näher erläutert.