Windturbines op zee bij Barrow Offshore Wind voor de kust van Walney Island in de Ierse Zee. Image credit: Andy Dingley
Windenergie is een van de snelst groeiende energiesectoren en staat in veel landen in de wereld in de belangstelling, vooral in Europa. In 2007 zijn de Europese leiders overeengekomen om 20% van hun energiebehoefte uit hernieuwbare bronnen te halen. Windturbines zetten windenergie om in elektriciteit. De wind is over het algemeen sterker en gelijkmatiger boven de oceaan dan op het land, en er zijn grote, potentieel productieve gebieden beschikbaar offshore.
Tijdens de vier fasen van de levenscyclus van een windmolenpark worden onderwatergeluiden van uiteenlopende intensiteit en duur gegenereerd:
- Voor de bouw, die vaak geofysische/seismische onderzoeken omvat om de toestand van de locatie te beoordelen en meer scheepsverkeer van en naar de locatie;
- Bouw, die het heien, boren, uitgraven met explosieven, baggeren, leggen van kabels en voortdurende scheeps- en binnenvaartactiviteiten kan omvatten;
- Uitbating, met inbegrip van langdurige geluidsoverlast in verband met mechanische trillingen wanneer de wieken draaien en verkeer van onderhoudsvaartuigen, gedurende de levensduur van 20 tot 25 jaar van de faciliteit; en
- Decommissioning, met inbegrip van mechanisch snijden en explosieven en meer scheepvaartverkeer naar en van de locatie.
Akoestische trajecten voor onderwatergeluid van een offshore-windturbine in bedrijf. Kikuchi, R. (2010). Risk formulation for the sonic effects of offshore wind farms on fish in the EU region. Marine Pollution Bulletin, 60(2), 172-177.
Tijdens de operationele fase van een windmolenpark wordt laagfrequent geluid geproduceerd wanneer de wieken draaien. Wanneer een turbine in bedrijf is, worden trillingen in de gondel (de behuizing die de generator, de versnellingsbak en andere onderdelen bevat) langs de hoofdas van de windturbine naar beneden en naar de fundering overgebracht. Deze trillingen planten zich vervolgens voort in de waterkolom en de zeebodem. Het geluid is hoofdzakelijk lager dan 1 kHz (over het algemeen lager dan 700 Hz), met een bronniveau van 80-150 dBre 1 µPa @ 1 m. Aërodynamisch geluid dat door de rotorbladen wordt geproduceerd, kan ook via de lucht in het water terechtkomen. De geluidsniveaus nemen licht toe naarmate de windsnelheid toeneemt. Het type fundering van de windturbine is ook van invloed op de transmissie van onderwatergeluid.
Geluidsdrukniveaus onder water (1/3e octaafspectra) geregistreerd op 110 m afstand van de turbine voor verschillende turbinetoestanden. Windsnelheden hebben betrekking op de naafhoogte (anemometer van de gondel). Laagfrequente delen van de gehoordrempels voor twee zeezoogdieren worden ter vergelijking getoond. Afbeelding gebruikt met toestemming van Betke, K., Schultz-von Glahn, M., & Matuschek, R. (2004). Onderwatergeluidsemissies van offshore windturbines. Presented at the Proceedings of the joint congress CFA/DAGA’04, Strasbourg, France.
Potential Effects
Veel offshore-windmolenparken worden aangelegd in kustwateren. De aanzienlijke groei van de ontwikkeling van offshore-windenergie heeft geleid tot bezorgdheid over de mogelijke negatieve effecten op vissen, zeezoogdieren, ongewervelde dieren, vogels en vleermuizen. Mogelijke negatieve effecten zijn botsingen, verplaatsing van habitats en blootstelling aan elektromagnetische velden en onderwaterlawaai.
Observaties wijzen erop dat onderwatergeluiden die tijdens de constructiefase van offshore-windturbines worden geproduceerd, met name die van het heien, een groter potentieel voor fysiologische en gedragsimpact vormen dan operationeel lawaai.Madsen, P., Wahlberg, M., Tougaard, J., Lucke, K., & Tyack, P. (2006). Wind turbine underwater noise and marine mammals: implications of current knowledge and data needs. Marine Ecology Progress Series, 309, 279-295. https://doi.org/10.3354/meps309279.. Het heien van palen produceert intens onderwatergeluid dat op afstand van de bron kan worden waargenomen. Het onderwatergeluid van in bedrijf zijnde windturbines is echter van geringere intensiteit dan heien en zal waarschijnlijk een geringere impact hebben dan de bouw, zij het gedurende een langere periode.
Er zijn weinig gegevens over langetermijneffecten in verband met het continue operationele geluid van offshore-windturbines. De grootte van de turbines, de totale omvang van het windpark en de plaats waar het windpark wordt gebouwd, hebben allemaal gevolgen voor de milieueffecten. Bovendien is er ook weinig inzicht in de cumulatieve effecten van meerdere windparken in elkaars nabijheid en van verhoogde menselijke activiteiten, zoals scheepvaart, in het gebied van de windparken. Bijkomende gegevens zijn ook nodig om de effecten te begrijpen van langetermijnverschuivingen in de beschikbaarheid van prooien rond offshore-windinstallaties.
Effecten van lawaai van offshore-windparken zijn afhankelijk van de gevoeligheid van de soorten en de omstandigheden ter plaatse. Voorzichtigheid is geboden bij het extrapoleren van lokale metingen en resultaten van de ene offshore windfaciliteit naar de andere. Turbinegrootte en -technologie, funderingstype en het aantal en de afstand tussen de turbines binnen de installatie, alsook de voortplantingsomstandigheden en omgevingsgeluidsniveaus van elke locatie kunnen verschillend zijn en een invloed hebben op de geproduceerde geluiden en de afstand die ze afleggen. Het type substraat, de lokale mariene gemeenschappen en de menselijke activiteiten voor en na de bouw van het windpark zijn ook zeer variabel. De schaal en grootte van elk windmolenpark is ook belangrijk om in overweging te nemen; kleine installaties kunnen zeer lokale effecten hebben.
Vissen
Zoals deze structuur van een booreilandplatform kunnen de onderwaterstructuren van offshore-windmolenparken een habitat vormen voor een verscheidenheid van ongewervelde zeedieren en vissen (“rifeffect”). Image credit: NOAA, FGBNMS.
Onderwatergeluiden in verband met offshore windmolenparken lijken niet van invloed te zijn op de vissen die naar de turbinefunderingen worden gelokt voor voedsel en bescherming. Funderingen van windmolenparken en extra structuren om erosie te voorkomen, kunnen leiden tot een complexere habitat, wat vissen en ongewervelde soorten aantrekt, vooral soorten die de voorkeur geven aan harde substraten. Dit staat bekend als het “rifeffect”. Offshore windmolenparken creëren ook zones waar bepaalde menselijke activiteiten, zoals commerciële visserij, verboden zijn, wat verdere bescherming biedt. Dit staat bekend als het “beschuttingseffect”. De dichtheid van vissen blijkt toe te nemen in de nabijheid van verschillende offshore windmolenparken en veel vissen zijn waargenomen in de nabijheid van turbinefunderingen Reubens, J. T., Degraer, S., & Vincx, M. (2014). De ecologie van benthopelagische vissen bij offshore windmolenparken: een synthese van 4 jaar onderzoek. 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). Lange termijn effecten van een offshore windmolenpark in de Noordzee op visgemeenschappen. Marine Ecology Progress Series, 528, 257-265. https://doi.org/10.3354/meps11261.van Hal, R., Griffioen, A. B., & van Keeken, O. A. (2017). Veranderingen in visgemeenschappen op een kleine ruimtelijke schaal, een effect van toegenomen habitatcomplexiteit door een offshore windpark. Marine Environmental Research, 126, 26-36. https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2017.01.009.. Eén studie toonde ook geen negatief effect waargenomen op de individuele gezondheid of reproductieprestaties van puitaaltjes na vijf jaar exploitatie van het Lilllgrund Offshore Windmolenpark in Zweden. Er werd geen effect op de reproductieve conditie of broedontwikkeling bij vrouwelijke puitaal waargenomenLanghamer, O., Dahlgren, T. G., & Rosenqvist, G. (2018). Effect van een offshore windmolenpark op de levendbarende puitaal: Biometrie, broedontwikkeling en populatiestudies in Lillgrund, Zweden. Ecological Indicators, 84, 1-6. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2017.08.035.. Hoewel in deze studie geen fysiologische verschillen werden gevonden tussen puitalen in het windmolenparkgebied en andere onderzochte natuurlijke sites, zijn bijkomende langetermijnmetingen nodig op deze site en andere om de potentiële effecten van continu windmolenparklawaai op groei en voortplanting volledig te begrijpen. Dit is vooral belangrijk wanneer grotere arrays online komen en/of in de nabijheid van andere installaties worden gebouwd.
Mariene zoogdieren
Gebaseerd op metingen van onderwatergeluid dat door turbines wordt geproduceerd, wordt voorspeld dat de effecten van turbineactiviteiten op zeezoogdieren minimaal tot verwaarloosbaar zijnTougaard, J., Madsen, P. T., & Wahlberg, M. (2008). Underwater noise from construction and operation of offshore wind farms. Bioacoustics, 17(1-3), 143-146. https://doi.org/10.1080/09524622.2008.9753795.. Er is weinig overlapping tussen onderwatergeluiden van offshore windturbines en het gehoorvermogen van bruinvissen. Zij kunnen geluiden van operationele windturbines waarnemen op een afstand van 100 m of minder van de fundering van een turbine. Gedragsreacties van bruinvissen op onderwatergeluiden van windturbines lijken onwaarschijnlijk, behalve in de zeer dichte nabijheid van turbinefunderingenTougaard, J., Henriksen, O. D., & Miller, L. A. (2009). Onderwatergeluid van drie types offshore windturbines: Inschatting van impactzones voor bruinvissen en gewone zeehonden. The Journal of the Acoustical Society of America, 125(6), 3766-3773. https://doi.org/10.1121/1.3117444.. Gewone zeehonden kunnen echter geluiden tot op enkele kilometers afstand waarnemen. Het is onwaarschijnlijk dat de operationele turbinegeluiden voldoende hoog zijn om tijdelijke of permanente drempelverschuivingen te veroorzaken op enige afstand van de turbines.
Visuele waarnemingen van bruinvissen tijdens (a) de preconstructie, (b) de constructie en (c) de exploitatie van het offshore-windmolenpark Robin Rigg (veelhoek met zwarte omlijning). De grootte van de cirkel geeft het aantal individuen aan dat per observatie is waargenomen (bereik: 1-6; grotere cirkels geven aan dat er meer dieren zijn waargenomen), en de stippellijnen geven de transectroutes voor visuele surveys weer. Bruinvissen zijn in het hele studiegebied van Robin Rigg waargenomen tijdens alle drie de ontwikkelingsfasen. Tijdens de bouwfase zijn ze echter niet waargenomen binnen de voetafdruk van het windmolenpark, en ze kwamen ook veel minder vaak voor in het gehele studiegebied. Bruinvissen keerden terug naar het studiegebied tijdens de exploitatie van het windmolenpark, waarbij de relatieve bruinvis abundantie hoger was in het zuiden van het studiegebied tijdens de operationele fase dan tijdens de preconstructie- en constructiefase. Afbeelding uit Vallejo, et al., 2017Vallejo, G. C., Grellier, K., Nelson, E. J., McGregor, R. M., Canning, S. J., Caryl, F. M., & McLean, N. (2017). Reacties van twee mariene toppredatoren op een offshore windmolenpark. Ecology and Evolution, 7(21), 8698-8708. https://doi.org/10.1002/ece3.3389.. Gebruikt onder Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie.
Echter, er is één voorbeeld in de Oostzee van bruinvissen die het gebied verlieten tijdens de bouw en weinig dieren die terugkeerden toen het windpark eenmaal operationeel wasTeilmann, J., & Carstensen, J. (2012). Negative long term effects on harbour porpoises from a large scale offshore wind farm in the Baltic-evidence of slow recovery. Environmental Research Letters, 7(4), 045101. https://doi.org/10.1088/1748-9326/7/4/045101.. De terugkeer van bruinvissen kan verband houden met de kwaliteit van de primaire habitat. De resultaten wijzen op de noodzaak om de studies van offshore windmolenparken onafhankelijk te behandelen, en de resultaten van het ene gebied niet te extrapoleren naar het andere.
Aanvullende links op DOSITS
- Wetenschap > Wat zijn veelvoorkomende onderwatergeluiden?
- Wetenschap > Hoe beweegt geluid?
- Wetenschap > Variabiliteit in oceaangeluid en geluidsbudgetten
- Dieren en geluid > Welke componenten van geluid worden gebruikt om te horen?
- Dieren en Geluid > Gehoor bij Amfibische zeezoogdieren
- Dieren en Geluid > Gehoor bij Walvisachtigen en Sirenianen
- Dieren en Geluid > Effecten > Maskeren bij Vissen
- Dieren en Geluid > Effecten > Gedrag Veranderingen bij Vissen
- Dieren en Geluid > Antropogene geluidsbronnen > Heien
- Dieren en Geluid > Antropogene geluidsbronnen > Commercieel scheepvaartverkeer
- Mensen en Geluid > Hoe wordt geluid gebruikt voor onderzoek naar windenergie?
- Audio galerij > Schip
- Audio galerij > Baggeren
- Audio galerij >Explosieve geluidsbronnen
- Audio galerij > Pile Driving
- Audio Gallery >Windturbines
- Hot Topic >Monitoring bouw windmolenparken