Forschungsplattformen in Nord- und Ostsee Nr.1

Meteorologische Messungen

Die profunde Kenntnis der Umgebungsdaten ist essentiell für die Auslegung der Windenergieanlagen aber beispielsweise auch für die Wahl des Installationsgerätes und des Betriebskonzeptes. Alle Wirtschaftlichkeitsberechnungen beruhen zudem auf den Ertragsprognosen, die insbesondere ohne gesicherte Windstatistiken nicht zu erstellen sind.

Auf der Messplattform werden daher verschiedene meteorologische Größen gemessen, zum Beispiel:

• Windgeschwindigkeit
• Windrichtung
• Lufttemperatur
• Luftdruck
• Luftfeuchte
• Luftdichte
• Regen
• Globalstrahlung
• UV-Einstrahlung
• Sichtweite
• Zahl der Blitzeinschläge

Für die Messung der meteorologischen Größen ist auf der Plattform ein Windmessmast mit einer Höhe von über 80 m installiert, damit beträgt die maximale Messhöhe 103 m über LAT (Lowest Astronomical Tide). Die meteorologischen Parameter werden mittels entsprechender Sensoren gemessen, die in verschiedenen Höhen am Messmast und an der Gitterstruktur der Plattform angebracht sind.

Ziel der technischen Untersuchungen ist die genaue Vermessung der meteorologischen Verhältnisse in der unteren atmosphärischen Grenzschicht. Die meteorologischen Parameter werden mittels entsprechender Sensoren gemessen, die in verschiedenen Höhen am Messmast und an der Gitterstruktur der Plattform angebracht sind.

Darüber hinaus ermöglicht eine umfangreiche Sensorik zur Vermessung der Plattformdynamik die Analyse der Wechselwirkungen von Wellen und Windkräften mit der Gründungsstruktur. Die technischen Messungen werden vom DEWI in Kooperation mit dem BSH durchgeführt.

Die Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Datenlage im untersuchten Seegebiet. Die Auswertung und Anwendung der Daten ermöglicht es, die vorhandenen Risiken bei der Auslegung, Errichtung und Betriebsführung von Offshore-Windenergieanlagen zu reduzieren. So können Hersteller und Investoren mehr Sicherheit im Hinblick auf die Anlagenkonstruktion bzw. auf die Bewertung der Wirtschaftlichkeit erhalten. Die meteorologischen Messwerte von der Plattform sollen auch dazu dienen, die Wettervorhersagen zu verbessern.

Ansprechpartner: DEWI GmbH, Dr. Tom Neumann, Ebertstrasse 96, 26382 Wilhelmshaven

Untersuchungen zum Vogelzug

Untersuchungen zum Vogelzug im Bereich der Deutschen Bucht – wie groß ist das Konfliktpotential mit Offshore-Windparks?

In der Deutschen Bucht sind bisher außerhalb der 12 Seemeilenzone über zwanzig Windparks durch das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) genehmigt worden. Bis heute sind zwar erst wenige Windenergieanlagen (WEA) offshore in Betrieb gegangen, aber in mehreren möglichen Ausbaustufen könnten sich einmal mehrere tausend WEA in der Deutschen Bucht drehen.

Der Bereich der südlichen Nordsee ist zugleich ein zentrales Drehkreuz des ostatlantischen Zugsystems paläarktischer Vögel. Der größte Teil des Vogelzuges findet dort überwiegend nachts unter dann eingeschränkten Sichtbedingungen statt.

In diesem Zusammenhang sollen mehrere durch das Bundesumweltministerium finanzierte Forschungsvorhaben die Fragen beantworten, ob der Bau und Betrieb von Offshore-Windparks negative Auswirkungen auf Zugvögel bei ihrem Flug über die Deutsche Bucht haben wird: Kommt es zu Kollisionen oder Barriere-Effekten?

Die überwiegend lückenlose Erfassung des Vogelzuges, wie sie seit Herbst 2003 auf FINO1 und seit Sommer 2009 auch auf FINO3 unter Einsatz technischer Erfassungsmethoden betrieben wird, liefert überaus wertvolle Erkenntnisse über den Vogelzug im Bereich der Deutschen Bucht. Eine Kombination verschiedener Fernerkundungsmethoden (unterschiedliche Radar-, Wärmebild-, Video- und Audiosysteme) ermöglicht die rechnergestützte Erfassung des Vogelzuges rund um die Uhr und das ganze Jahr über. Zur fundierten Bewertung und Beantwortung dieser Fragen werden das tages- und jahreszeitliche Vorkommen von Vögeln inklusive ihrer Artenzusammensetzung, Individuenzahlen, Höhenverteilung und Zugrichtung sowie Details zum allgemeinen Zugverhalten unter bestimmten Wetterbedingungen aufgenommen. Unerlässlich ist zudem die Dokumentation von Verhaltensweisen der Vögel, wie z.B. Ausweichbewegungen an anthropogenen Bauwerken und Reaktionen auf deren nächtliche Beleuchtung, sowie eine detaillierte Registrierung von Totfunden auf FINO1.

Zur Erhebung dieser Daten wurden folgende Geräte installiert:

• ein vertikal rotierendes Schiffsradargerät (Abb. 1)
• ein horizontal rotierendes Schiffsradargerät mit Parabolantenne (Abb. 2)
• ein Richtmikrofon (automatisierte Ruferfassung) (Abb. 3)
• eine Wärmebildkamera (Abb. 4)
• eine fernsteuerbare Zoom-Videokamera (Abb. 5)
• ein Ultraschall-Detektor (zur Erfassung ziehender Fledermäuse) (Abb. 3)

Ziel der Untersuchung ist eine realistische Einschätzung des Konfliktpotenzials zwischen Offshore-Windparks und über das Meer ziehenden Vögeln, um ggf. Vermeidungs- und Verminderungsmaßnahmen wie Abschaltkonzepte in Massenzugnächten oder die Verwendung möglichst vogelfreundlicher Sicherheitsbeleuchtung entwickeln zu können.

Ansprechpartner: Avitec Research, Reinhold Hill, Sachsenring 11, 27711 Osterholz-Scharmbeck

Benthos-Untersuchungen

BeoFINO
Die im Boden verankerten Piles der Windenergieanlagen führen zu Veränderungen der hydrodynamischen Verhältnisse im Umfeld der Piles. Aus Untersuchungen an Schiffswracks und künstlichen Riffen ist bekannt, dass diese hydrodynamischen Veränderungen zu Auskolkungserscheinungen, Korngrößenveränderungen und zu Anhäufung von organischem Material  führen. Die Entwicklung der Lebensgemeinschaften des Meeresbodens wird durch die Ansiedlung und die Rekrutierung meroplanktischer Larven maßgeblich gesteuert. Diese Prozesse sind abhängig von der Hydrographie, den Sedimentbedingungen und dem Angebot von Hartsubstraten. Eine Veränderung dieser Parameter durch z.B. Offshore-Bauwerke hat einen  signifikanten Einfluss auf die Entwicklung der Lebensgemeinschaften am Meeresboden. Demzufolge verändert sich die Zusammensetzung der Weichbodengemeinschaft. Zusätzlich stellen die Piles ein künstlichem Hartsubstrat dar, welches zu einer Ansiedlung von Organismen führt, die in Weichbodengemeinschaften sonst eher selten bis nie vorkommen.

Das Ziel des Projektes "BeoFINO" war es, Methoden und Kriterien zu entwickeln, um potentielle Auswirkungen von zukünftigen Offshore-Windenergieanlagen auf die marine Umwelt zu untersuchen. Die Koordinierung lag im Verantwortungsbereich des Alfred-Wegener-Institutes für Polar- und Meeresforschung (AWI).

BeoFINO war eingebunden in die Begleitforschung zur Windenergienutzung im Offshore-Bereich der Nord- und Ostsee, die vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) finanziert wird.

Prozesse im Nahbereich der Piles

Ziele des Projektes
Untersuchung von:

• der jahreszeitlichen Entwicklung der planktischen Larven und des Larvenvorkommens.
• Veränderungen der Bodengemeinschaft im Nahbereich der Piles durch den potentiellen Einfluss von künstlichen Hartsubstraten.
• Ansiedlungsprozessen durch Photoaufnahmen direkt an einem Pile der Forschungsplattform.

Methoden

Beprobung des Meeresbodens
Mit Hilfe der Benthosproben wurden die Veränderungen der abiotischen Parameter (u. a. Sedimentzusammensetzung) und der Bodenlebensgemeinschaft untersucht. Die Analyse der Lebensgemeinschaft bezog sich auf die räumliche Verbreitung der verschiedenen benthischen Arten und die Besiedlung des Meeresbodens durch planktische Larven.

Beprobung der Wassersäule
Die Planktonproben zeigten die saisonale Zusammensetzung des Planktons und des Larvenangebotes.
Dabei wurden Informationen gewonnen über die Artenvielfalt und die Anzahl der meroplanktischen Larven, die sich potentiell auf dem Meeresboden ansiedeln können.

Erfassung der Besiedlung am Pile
Die Unterwasseraufnahmen geben Hinweise über die Artenzusammensetzung, Dichte, Saisonalität und Geschwindigkeit der Besiedlung der Organismen am Pile.

Ansprechpartner: Alfred-Wegener-Institut, Dr. Lars Gutow, POBox 120161, 27515 Bremerhaven

Untersuchungen des Richtungsseeganges

Das Referat M1 - Hydrometrie und gewässerkundliche Begutachtung - der Bundesanstalt für Gewässerkunde entwickelt ein operationell einsetzbares, wartungsarmes System zur Bestimmung des Wasserstandes (Ruhewasserstand (DIN 4049)), des Seegangs und der Richtung des Seegangs.

Als Grundlage dient ein System, welches auf einem handelsüblichen Radarsensor zur Schüttgutmessung basiert. Seit 2006 befinden sich solche bewährten Systeme bereits im operationellen Einsatz an verschiedenen Küstenpegeln (Borkum Südstrand, Leuchtturm Alte Weser).

Der Radarsensor ermöglicht eine sehr genaue und schnelle Abtastung der Wasseroberfläche an einem Messpunkt, wodurch sich verschiedene Seegangsparameter (Wasserstand, Wellenperiode, signifikante Wellenhöhe, etc.) ermitteln lassen. Aufgrund des berührungslosen Messprinzips eignet sich das System besonders für den operationellen Einsatz im Küsten- und Offshorebereich, da eine Beeinflussung der Messung durch marinen Bewuchs oder eine Beschädigung des Messsystems durch Wellenschlag im Gegensatz zu berührenden Systemen nicht auftreten können.

Durch Erweiterung des Seegangsmesssystems mit drei weiteren Radarsensoren zu einem Array, soll das Messsystem zukünftig auch zur Ermittlung des Richtungsseegangs genutzt werden. Die Richtungsinformationen werden dabei aus der Kombination der an den vier Positionen simultan gemessenen Datenreihen gewonnen. Diese werden speziell für die Bemessung von Küstenbauwerken, sowie zur Planung von Offshore-Arbeiten (Übersteigmöglichkeit der Monteure vom und zum Schiff) benötigt.

Ein erster Prototyp dieses Richtungsmesssystems ist seit Juni 2012 am Pegel "Borkum Südstrand" in Betrieb. Um die Eignung des Messsystems auch für sehr unterschiedliche Seegangssituationen analysieren zu können, wurde im April 2013 ein zweiter Testaufbau auf der Forschungsplattform FINO1 installiert. Dieser Standort zeichnet sich insofern aus, als dass hier eine besonders große Bandbreite an Seegangsbedingungen vorkommt, und zudem weitere Richtungsmesssysteme (Wave Rider Buoy, AWAC) für Kalibrierung und Validierung des Systems zur Verfügung stehen.

Ansprechpartner: Bundesanstalt für Gewässerkunde, Dipl.-Phys. Sebastian Rütten, Am Mainzer Tor 1, 56068 Koblenz, E-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!