Messung des Unterwasserbetriebsschalleintrags von Offshore-Windenergieanlagen im Windpark alpha ventus

Dieses Projekt hat zum Ziel, den Unterwasserbetriebsschalleintrag von 5-MW Offshore-Windenergieanlagen (OWEA) verschiedener Hersteller bei unterschiedlichen Randbedingungen zu messen. Hintergrund hierfür ist die Frage nach der Schallbelastung für Meereslebewesen, insbesondere Meeressäuger in der Umgebung von Offshore-Windparks.

Der Unterwasserbetriebsschalleintrag und die Schallausbreitung unter Wasser werden dabei von verschiedenen Parametern (Randbedingungen), wie z.B. Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Wellenhöhe, Wasserhöhe, Strömungsprofil, Wassertemperaturprofil, Salzgehalt usw. mehr oder weniger stark beeinflusst. Aus diesem Grund wird der Schalleintrag bei möglichst vielen verschiedenen Randbedingungen gemessen.

Folgende Fragestellungen werden untersucht:

  • Messung der Unterwasserschallproduktion der verschiedenen im Windpark eingesetzten Typen von 5 MW Windenergieanlagen,
  • Bestimmung der Übertragungsfunktionen zwischen Körperschall in den Türmen und abgestrahltem Unterwasserschall,
  • Einfluss der Randbedingungen auf die Schallausbreitung,
  • Bestimmung des Gesamtschalleintrags des Windparks bei allen auftretenden Randbedingungen.

Wir werden einerseits den Unterwasserschalleintrag einzelner Windenergieanlagen messen. Dies bedeutet, dass alle anderen Anlagen des Windparks während der Messungen abgeschaltet werden müssen und der Windpark somit fast keine Energie produziert (siehe Tabelle 1 und Bild 2). Aufgrund des damit verbundenen Ertragsausfalls können diese Messungen nur in begrenzter Anzahl bei unterschiedlichen Wetterbedingungen durchgeführt werden. Andererseits werden wir den Gesamtschalleintrag des Windparks messen, während alle Anlagen des Windparks in Betrieb sind. In diesem Fall wird die Zahl der Messungen nur durch die lokale Datenspeicherkapazität und die Bandbreite der Datenübertragung an Land beschränkt.

Insgesamt werden 5 Hydrophone etwa 3 m über dem Meeresgrund in der Nähe von 2 Windenergieanlagen und der Forschungsplattform Fino1, die sich in nur 400 m zur nächstgelegenen Anlage befindet, verankert. Zusätzlich werden in den Über- und Unterwasserbereichen der Türme der OWEA Beschleunigungsaufnehmer installiert. Die Signale aller Sensoren werden von Messrechnern in den OWEA und auf Fino1 digitalisiert, lokal gespeichert und später an Land übertragen. Die gesamte Messanlage soll ferngesteuert arbeiten, sodass Messungen bei allen Wetterbedingungen durchgeführt werden können. Die Messdaten werden als Zeitreihen übertragen, aus denen an Land alle relevanten Schallpegel und Schallspektren berechnet werden können. Zudem sind wir dadurch in der Lage, Störsignale, wie z.B. die Geräusche von vorbeifahrenden Schiffen, besser zu identifizieren.

Ablauf eines Messzyklus zur Bestimmung des Schalleintrags einzelner Anlagen:

  1. Alle Turbinen ausschalten
  2. Messung des Hintergrundschalls
  3. M7 einschalten
  4. Messung des Schalleintrags von M7
  5. M7 ausschalten, R4 einschalten
  6. Messung des Schalleintrags von R4
  7. R4 ausschalten, M12 einschalten
  8. Messung des Schalleintrags von M12*
  9. M12 ausschalten
  10. Messung des Hintergrundschalls
  11. Alle Turbinen wieder einschalten

*Zusatzmessung für die genauere Bestimmung der Unterwasserschalldämpfung in Abhängigkeit von der Entfernung und den Randbedingungen

Partner

  • UL International GmbH (DEWI)
  • Fördergesellschaft Windenergie e.V.

Publikationen des Projektes

Vorträge

Tagungen, Symposia, Workshops

Benesch, M., van Radecke, H. (2012): RAVE Underwater Operational Noise Measurements in the Offshore Wind Park Alpha Ventus – Project Description and Final Results. DEWEK 2012, 11th German Wind Energy Conference, Bremen, November 2012.

van Radecke, H., Benesch, M. (2012): Operational underwater noise at alpha ventus. Project: RAVE – Operational noise. RAVE International Conference 2012, Bremerhaven, May 8-10, 2012. http://rave2012.iwes.fraunhofer.de/img/pdfs/Session4/4.5_vanRadecke.pdf

Benesch, M., van Radecke, H. (2010): Underwater Operational Noise Measurements in the Offshore Wind Park alpha ventus, Project Description and First Results. DEWEK 2010, 10th German Wind Energy Conference, Bremen, November 2010.