Windturbine

Die Windenergie ist einer der am schnellsten wachsenden Energiesektoren und steht in vielen Ländern der Welt, insbesondere in Europa, im Mittelpunkt der Entwicklung. Im Jahr 2007 vereinbarten die europäischen Staats- und Regierungschefs, 20 % ihres Energiebedarfs aus erneuerbaren Quellen zu decken. Windturbinen wandeln Windenergie in Elektrizität um. Über dem Meer sind die Winde in der Regel stärker und gleichmäßiger als an Land, und es gibt große, potenziell produktive Gebiete vor der Küste.

Unterwassergeräusche von unterschiedlicher Intensität und Dauer werden während der vier Phasen des Lebenszyklus eines Windparks erzeugt:

1. Vor dem Bau, zu dem häufig geophysikalische/seismische Untersuchungen zur Beurteilung des Standortes und ein erhöhter Schiffsverkehr zum und vom Standort gehören;
2. Bau, der Rammarbeiten, Bohrungen, Aushub mit Sprengstoff, Ausbaggerungen, Kabelverlegung und fortgesetzte Schiffs- und Lastkahnfahrten umfassen kann;
3. Betrieb, einschließlich Dauerlärm in Verbindung mit mechanischen Vibrationen beim Drehen der Rotorblätter und Wartungsschiffsverkehr, der während der 20- bis 25-jährigen Lebensdauer der Anlage anhält; und
4. Stilllegung, zu der mechanisches Schneiden und Sprengungen sowie ein verstärkter Schiffsverkehr zum und vom Standort gehören können.

Während der Betriebsphase eines Windparks wird niederfrequenter Schall erzeugt, wenn sich die Rotorblätter drehen. Wenn eine Turbine in Betrieb ist, werden die Schwingungen in der Gondel (dem Gehäuse, das den Generator, das Getriebe und andere Teile enthält) über die Hauptwelle der Windturbine auf das Fundament übertragen. Diese Schwingungen pflanzen sich dann in die Wassersäule und den Meeresboden fort. Der Schall liegt hauptsächlich unter 1 kHz (im Allgemeinen unter 700 Hz), mit einem Quellpegel von 80-150 dBre 1 µPa @ 1 m. Aerodynamischer Lärm, der von den Rotorblättern erzeugt wird, kann auch über den Luftweg ins Wasser gelangen. Die Schallpegel steigen mit zunehmender Windgeschwindigkeit leicht an. Die Art des Fundaments der Windkraftanlage wirkt sich ebenfalls auf die Übertragung von Unterwasserschall aus.

Potential Effects

Viele Offshore-Windparks werden in Küstengewässern errichtet. Die beträchtliche Zunahme der Offshore-Windkraftanlagen hat zu Besorgnis über die möglichen negativen Auswirkungen auf Fische, Meeressäuger, Wirbellose, Vögel und Fledermäuse geführt. Zu den möglichen negativen Auswirkungen gehören Kollisionen, Habitatverschiebung und Exposition gegenüber elektromagnetischen Feldern und Unterwasserlärm.

Beobachtungen deuten darauf hin, dass Unterwassergeräusche, die während der Bauphase von Offshore-Windturbinen erzeugt werden, insbesondere Rammgeräusche, ein größeres Potenzial für physiologische und verhaltensbezogene Auswirkungen haben als Betriebsgeräusche Madsen, P., Wahlberg, M., Tougaard, J., Lucke, K., & Tyack, P. (2006). Unterwasserlärm von Windturbinen und Meeressäuger: Auswirkungen des derzeitigen Wissens und Datenbedarfs. Marine Ecology Progress Series, 309, 279-295. https://doi.org/10.3354/meps309279.. Rammarbeiten erzeugen intensiven Unterwasserschall, der noch in einiger Entfernung von der Quelle wahrgenommen werden kann. Der Unterwasserschall, der durch den Betrieb von Windturbinen erzeugt wird, ist jedoch von geringerer Intensität als die Rammarbeiten und hat wahrscheinlich eine geringere Auswirkung als die Bauarbeiten, wenn auch über einen längeren Zeitraum.

Es gibt nur wenige Daten über die langfristigen Auswirkungen des kontinuierlichen Betriebslärms von Offshore-Windturbinen. Die Größe der Turbinen, die Gesamtgröße der Windparkanlage und ihr Standort haben Auswirkungen auf die Umwelt. Darüber hinaus sind die kumulativen Auswirkungen mehrerer Windparks in unmittelbarer Nähe zueinander und die zunehmenden menschlichen Aktivitäten, wie z. B. die Schifffahrt, in der Umgebung der Windparks noch nicht ausreichend erforscht. Zusätzliche Daten sind auch erforderlich, um die Auswirkungen langfristiger Verschiebungen in der Verfügbarkeit von Beutetieren in der Nähe von Offshore-Windparks zu verstehen.

Die Auswirkungen von Lärm durch Offshore-Windparks hängen von der Empfindlichkeit der Arten und den Standortbedingungen ab. Bei der Extrapolation von lokalen Messungen und Ergebnissen von einer Offshore-Windanlage auf eine andere ist Vorsicht geboten. Die Größe und Technologie der Turbinen, die Art der Fundamente, die Anzahl und der Abstand der Turbinen innerhalb der Anlage sowie die Ausbreitungsbedingungen und der Umgebungslärmpegel an jedem Standort können unterschiedlich sein und die erzeugten Geräusche und deren Ausbreitung beeinflussen. Auch die Art des Untergrunds, die örtlichen Meeresgemeinschaften und die menschlichen Aktivitäten vor und nach dem Bau des Windparks sind sehr unterschiedlich. Auch der Umfang und die Größe der einzelnen Windparks sind zu berücksichtigen; kleine Anlagen können sehr begrenzte Auswirkungen haben.

Fische

Unterwassergeräusche, die mit Offshore-Windparks verbunden sind, scheinen keine Auswirkungen auf die Fische zu haben, die von den Fundamenten der Turbinen angezogen werden, um Nahrung und Schutz zu finden. Windparkfundamente und zusätzliche Strukturen zur Verhinderung von „Kolk“ (Erosion) können zu einer erhöhten Komplexität des Lebensraums führen, die Fische und wirbellose Arten anzieht, insbesondere solche, die Hartsubstrate bevorzugen. Dies ist als „Riffeffekt“ bekannt. Offshore-Windparks schaffen auch Zonen, in denen bestimmte menschliche Aktivitäten, wie z. B. die kommerzielle Fischerei, verboten sind, was einen weiteren Schutz darstellt. Dieser Effekt wird als „Schutzwirkung“ bezeichnet. Es wurde festgestellt, dass der Fischreichtum in der Nähe verschiedener Offshore-Windparks zunimmt, und viele Fische wurden in unmittelbarer Nähe von Turbinenfundamenten beobachtet Reubens, J. T., Degraer, S., & Vincx, M. (2014). Die Ökologie von benthopelagischen Fischen in Offshore-Windparks: eine Zusammenfassung von 4 Jahren Forschung. Hydrobiologia, 727(1), 121-136. https://doi.org/10.1007/s10750-013-1793-1.Stenberg, C., Støttrup, J., van Deurs, M., Berg, C., Dinesen, G., Mosegaard, H., … Leonhard, S. (2015). Langfristige Auswirkungen eines Offshore-Windparks in der Nordsee auf Fischgemeinschaften. Marine Ecology Progress Series, 528, 257-265. https://doi.org/10.3354/meps11261.van Hal, R., Griffioen, A. B., & van Keeken, O. A. (2017). Veränderungen in Fischgemeinschaften auf einer kleinen räumlichen Skala, ein Effekt der erhöhten Habitatkomplexität durch einen Offshore-Windpark. Marine Environmental Research, 126, 26-36. https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2017.01.009.. In einer Studie wurden nach fünfjährigem Betrieb des Offshore-Windparks Lilllgrund in Schweden keine negativen Auswirkungen auf die individuelle Gesundheit oder die Reproduktionsleistung von Aalrutten festgestellt. No impact on reproductive condition or brood development in female eelpout was observedLanghamer, O., Dahlgren, T. G., & Rosenqvist, G. (2018). Auswirkung eines Offshore-Windparks auf den lebendgebärenden Aalmutterfisch: Biometrische Daten, Brutentwicklung und Populationsstudien im Lillgrund, Schweden. Ecological Indicators, 84, 1-6. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2017.08.035.. Obwohl in dieser Studie keine physiologischen Unterschiede zwischen Aalrutten im Windparkgebiet und anderen untersuchten natürlichen Standorten festgestellt wurden, sind zusätzliche Langzeitmessungen an diesem und anderen Standorten erforderlich, um die potenziellen Auswirkungen von kontinuierlichem Windparklärm auf Wachstum und Reproduktion vollständig zu verstehen. Dies ist besonders wichtig, wenn größere Anlagen in Betrieb genommen und/oder in unmittelbarer Nähe zu anderen Anlagen gebaut werden.

Meeressäugetiere

Basierend auf Messungen des von Turbinen erzeugten Unterwasserschalls werden die Auswirkungen des Turbinenbetriebs auf Meeressäuger als minimal bis vernachlässigbar eingeschätztTougaard, J., Madsen, P. T., & Wahlberg, M. (2008). Unterwasserlärm durch Bau und Betrieb von Offshore-Windparks. Bioacoustics, 17(1-3), 143-146. https://doi.org/10.1080/09524622.2008.9753795.. Es gibt kaum Überschneidungen zwischen den von Offshore-Windkraftanlagen erzeugten Unterwassergeräuschen und den Hörfähigkeiten von Schweinswalen. Sie können Geräusche von in Betrieb befindlichen Windturbinen in einer Entfernung von 100 m oder weniger vom Fundament einer Turbine wahrnehmen. Verhaltensreaktionen von Schweinswalen auf Unterwassergeräusche von Windenergieanlagen scheinen unwahrscheinlich zu sein, es sei denn, sie befinden sich in unmittelbarer Nähe der TurbinenfundamenteTougaard, J., Henriksen, O. D., & Miller, L. A. (2009). Unterwasserlärm von drei Typen von Offshore-Windturbinen: Estimation of impact zones for harbor porpoises and harbor seals. The Journal of the Acoustical Society of America, 125(6), 3766-3773. https://doi.org/10.1121/1.3117444.. Hafenrobben können jedoch Geräusche bis zu mehreren km weit wahrnehmen. Es ist unwahrscheinlich, dass die Betriebsgeräusche der Turbinen einen Pegel erreichen, der ausreicht, um vorübergehende oder dauerhafte Schwellenverschiebungen in beliebiger Entfernung von den Turbinen zu verursachen.

Es gibt jedoch ein Beispiel in der Ostsee, bei dem Schweinswale das Gebiet während des Baus verließen und nur wenige Tiere zurückkehrten, sobald der Windpark in Betrieb warTeilmann, J., & Carstensen, J. (2012). Negative Langzeiteffekte auf Schweinswale durch einen groß angelegten Offshore-Windpark in der Ostsee – Nachweis einer langsamen Erholung. Environmental Research Letters, 7(4), 045101. https://doi.org/10.1088/1748-9326/7/4/045101.. Die Rückkehr der Schweinswale hängt möglicherweise mit der Qualität des Primärhabitats zusammen. Die Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit, Studien zu Offshore-Windparks unabhängig zu behandeln und die Ergebnisse nicht von einem Gebiet auf das nächste zu extrapolieren.

Weitere Links zu DOSITS

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• Wissenschaft > Wie bewegt sich der Schall?
• Wissenschaft > Variabilität der Geräusche im Ozean und Geräuschbudgets
• Tiere und Schall > Welche Komponenten des Schalls werden für das Hören verwendet?
• Tiere und Schall > Gehör bei amphibischen Meeressäugern
• Tiere und Schall > Gehör bei Walen und Sirenen
• Tiere und Schall > Effekte > Maskierung bei Fischen
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