Bouw van offshore windparken en bescherming van soorten
De rotor in de wind en de walvis in zicht
Het kan voor sommige zeebewoners behoorlijk luid worden als er een offshore windpark wordt gebouwd. Harde geluiden ontstaan wanneer de funderingen van de windturbines in de zeebodem worden gedreven. Er zijn verschillende methoden ontwikkeld om de bruinvissen, gewone zeehonden en zeehonden die in de Noord- en Oostzee leven te beschermen tegen het lawaai. Met name bruinvissen zijn bedreigde diersoorten; overmatige onderwatergeluiden kunnen hun gehoor tijdelijk aantasten en hun communicatie verstoren. Langdurig en zeer hard geluid kan ook levensbedreigend zijn voor de dieren. Om dit te voorkomen, heeft de offshore-industrie nauw samengewerkt met de verantwoordelijke autoriteiten, zoals het Federaal Maritiem en Hydrografisch Agentschap (BSH) en het Federaal Ministerie van Milieu (BMU), om ervoor te zorgen dat dit niet gebeurt. in eerste instantie samen uitgebreide beschermingsmaatregelen ontwikkeld als onderdeel van onderzoeksprojecten. Maar hoe werkt het plaatsen van windturbines op zee precies en hoe worden zeezoogdieren beschermd tegen het geproduceerde geluid?
Weglokken - naar stillere oorden!
Bij de bouw van windparken op zee mogen gedefinieerde geluidsgrenzen niet worden overschreden. Het rammen van de stalen buizen van een windturbine in de zeebodem op een afstand van 750 meter mag niet luider zijn dan gemiddeld 160 decibel en maximaal 190 decibel als piekwaarde. De BSH schrijft dit sinds 2008 voor. Gedurende de gehele bouwwerkzaamheden wordt het onderwatergeluid gemonitord door verschillende hydrofoons (speciale meetapparatuur voorzien van software) en onderwatergeluidsstations. De geluidsgegevens stromen vervolgens naar de BSH en zijn onlangs op het eigen platform van de autoriteit gepubliceerd MarineEARS verzameld op lange termijn. In de toekomst zal de database het gehele achtergrondgeluid onder water in de Noordzee en de Oostzee het hele jaar door registreren.
Voordat de bouwwerkzaamheden beginnen, wordt er rondom de bouwplaats geluid uitgestoten waardoor de dieren wegblijven - het zogenaamde Ontzetting. In het verleden werden hiervoor pingers en "Seal Scarers" gebruikt; sinds 2017 gebruikt de BSH in plaats daarvan de Fauna Guard-systemen voordat. Deze apparaten maken in het hogere frequentiebereik stillere geluiden dan pingers en zeehondenjagers en zijn daardoor prettiger voor bruinvissen en zeehonden.
In pilootprojecten van het onderzoeksbedrijf Bio Consult slaagde het team er zelfs in om de activiteiten van zeezoogdieren rond de bouwplaats te volgen monitor in realtime. Na de afschrikking wordt standaard gebruik gemaakt van zogenaamde CPOD’s (“walvis-bruinvisdetectoren”) - boeien die de echo van bruinvissen in het gebied van het opstapelpunt registreren -. De boeien moeten worden geborgen voor evaluatie, daarom kunnen de gegevens niet onmiddellijk worden verzonden. Het team van Bio Consult testte zogenaamde WDS-boeien (“draadloos detectiesysteem”). Ze verzenden hun gegevens via de radio en maken realtime monitoring mogelijk. Zodra nabij het stapelpunt een bruinvis werd gedetecteerd, konden direct extra afschrikgeluiden worden uitgezonden.
Geluidsbeschermende maatregelen - omring het geluid ...
Er zijn verschillende technische processen en individuele maatregelen om het onderwatergeluid dat ontstaat bij het opstellen van een windturbine in te dammen. Als je bepaalde maatregelen combineert, kan er soms meer dan 20 decibel per heien worden ingeslikt. Er bestaat niet zoiets als een 'one-size-fits-all'-oplossing Welke maatregelen kunnen worden genomen, hangt sterk af van de lokale omstandigheden zoals de aard van de zeebodem, de stroming en de waterdiepte. Maar hoe zien de verschillende benaderingen er precies uit en waar worden ze gebruikt?
Het creëren van kleine luchtbelletjes onder water die een deel van het geluid opslokken - dit is momenteel de meest voorkomende geluidsbeschermingsmaatregel in Duitsland. Ze zijn verkrijgbaar in enkele en dubbele uitvoeringen ("single big bubble curtain" - BBC; "double big bubble curtain" - DBBC). In zeldzame gevallen wordt ook een driedubbele bubbelsluier gebruikt. Een of twee slang- of leidingsystemen, die opstijgende bellen afgeven, worden op relatief grote afstand rond het heipunt op de zeebodem gelegd. In de kleinere variant - de zogenaamde kleine bubbelsluier - er zijn meerdere ringen direct rond de stapel en genereren de luchtbellen. Als je de luchtbellen onafhankelijk van de onderwaterstromingen wilt laten opstijgen, a geleide bubbelsluier kunnen worden gebruikt. De luchtbellen stijgen langs een membraan of muur.
Volgens eerdere ervaringen kan een dubbel bellengordijn (DBBC) 15 tot 16 decibel besparen op waterdiepten van ongeveer 40 meter. Hoeveel geluid er kan worden ingeperkt, wordt mede bepaald door factoren als de grootte van de nozzles in de slangen, de hoeveelheid gebruikte lucht en de afstand en lengte van de nozzleslangen.
Er is er ook een hier Verklarende video over de sluier van de baal van het bedrijf Hydrotechnik Lübeck.
De Hydro geluiddemper wordt in Duitsland gebruikt in combinatie met een enkel of dubbel groot bellengordijn. Het HSD-systeem bestaat uit een netwerk met schuimelementen in verschillende maten. Elk van deze HSD-elementen is afgestemd op verschillende frequenties. Hierdoor kunnen zowel hoge als lage geluiden op verschillende zeediepten worden onderschept. In tegenstelling tot bellengordijnen kunnen de vorm, grootte, aantal en opstelling van de kunstmatige luchtbellen nauwkeurig worden aangepast met de hydraulische geluidsdemper.
Dit geluidsbeschermingssysteem wordt tot nu toe standaard gebruikt bij het heien van monopalen in de Noord- en Oostzee. Dit kan tot tien decibel per heien besparen. Vattenfall heeft de geluiddemper voor het eerst gebruikt tijdens de bouw van het Sandbank offshore windpark in 2015 met succes getest en gebruikt.
Als er grotere paalmaten tot acht meter doorsnee in de zeebodem moeten worden geheid, wordt de hydraulische geluiddemper meestal gecombineerd met een dubbel bellengordijn. De geluidsbesparingswaarden van de afzonderlijke maatregelen kunnen echter niet zomaar worden opgeteld. In plaats daarvan kan in totaal gewoon iets meer geluid worden geabsorbeerd dan de afzonderlijke maatregelen alleen zouden kunnen.
In de Noordzee waren de bouwwerkzaamheden dankzij een combinatie van maatregelen al 18 tot 19 decibel stiller. In de Duitse Oostzee varieerden de geluidsreducties meer, wat volgens hen te wijten kan zijn aan andere eigenschappen van de zeebodem Experts van het Instituut voor Technische en Toegepaste Natuurkunde. Omdat de Oostzee een rustiger waterlichaam is en minder stroming heeft dan de Noordzee, gaan ze ervan uit dat daar nog meer geluid kan worden verminderd.
Kanalen zijn bijzonder geschikt voor het plaatsen van monopiles. Met uitgekiende concepten kunnen ze ook worden gebruikt met andere soorten funderingen. De buizen zijn ofwel dubbelwandig ofwel als enkelwandige variant uitgevoerd met isolatie van lucht, schuim of een bellengordijn dat de gehele lengte van de paal omgeeft. Het gebruik kan op verschillende manieren worden behandeld:
Een kraan trekt de buis over de paal die al op de zeebodem ligt; de paal wordt op het bouwschip in de koker geduwd, vervolgens op de zeebodem neergelegd en na het heien weer opgetild; of de koker wordt door het bouwschip mechanisch neergelaten op de zeebodem en pas dan wordt de paal neergelaten. Hoe uitvoerbaar dit proces is, werd aangetoond tijdens de bouw van het offshore windpark “Riffgat”: 30 monopile funderingen werden in de zeebodem geheid samen met een 30 meter lange en 10 meter brede dubbelwandige stalen buis met een intern bellengordijn. Het gebruik is echter logistiek wat complexer, aangezien een bijbehorende kraan en opslagruimte voor de bekledingsbuis beschikbaar moet zijn.
Geluidsreducerende maatregelen - veel minder lawaai ...
Naast methoden om te voorkomen dat het onderwatergeluid zich verspreidt, zijn er ook manieren om überhaupt niet zoveel geluid te genereren. Hiervoor zorgen zogenaamde ruisonderdrukkingssystemen. Wat in technisch jargon omvangrijk klinkt, is in principe eenvoudig. We presenteren enkele benaderingen.
Met deze maatregel wordt het geluid niet verzwakt, maar wordt het bronniveau verlaagd. Dit is mogelijk door, om het maar terloops te zeggen, minder hard te rammen, wat op zijn beurt kan worden gecompenseerd met een grotere hamer. Volgens eerdere ervaringen kan per halvering van de heikracht twee tot drie decibel worden bespaard. Op basis van deze bevindingen is in Duitsland de afgelopen jaren een zogenaamd ‘geluidgeoptimaliseerd’ heiproces opgezet. Dit is mogelijk grote stapel hamer van de nieuwste generatie met een ramdikte die met 50 tot 60 procent is verminderd. Het proces is eenvoudig te combineren met een tweede geluidsisolerende maatregel, zoals een bellengordijn.
Grotere windturbines hebben meer capaciteit, ergo kan met de aanleg van grotere systemen sneller het gewenste megawattvermogen worden behaald en hoeft er minder heiwerk te worden uitgevoerd waardoor er minder totaal geluid ontstaat.
Een combinatie van schudden en rammen kan de duur van het luidruchtige rammen verkorten. Laat tijdens het schudden roterende gewichten in de Trilhamer trillen de paal en drijven deze in de zeebodem. De trilhamer zorgt ervoor dat de stapel verticaal trilt met een frequentie van ongeveer 20 harten. Dit "trillingsgeluid" in het lagere frequentiebereik plant zich niet langer voort in het ondiepe water van de Noordzee en de Oostzee. Er treden echter ook hoogfrequente trillingen op, die het geluidsniveau in het water begeleiden wanneer de trilblok in gebruik is. Deze methode vereist nog wat onderzoek om de effecten op de bodem en de stabiliteit van de fundering beter te begrijpen.
Maar het werkt ook zonder rammen. Naast de klassieke stalen buizen (monopiles) is er ook de "suction bucket jacket" methode met zuignapfunderingen. De fundamenten, die eruitzien als omgedraaide emmers, zuigen zich door middel van onderdruk bijna geruisloos de grond in. Deze funderingen worden al vele jaren gebruikt in de olie- en gasindustrie. Orsted was het eerste bedrijf dat de technologie voor de windturbines toepast, en in 2014 in het windpark "Borkum Riffgrund 1" Voor het eerst geprobeerd. Voor "Borkum Riffgrund 2" 20 van deze funderingen werden gebruikt. Met het "Aberdeen Bay Offshore Project" bij Schotland heeft Vattenfall een heel park gebouwd op deze zuignapfunderingen.
Op het spoor van walvissen - wat zeggen de onderzoeken?
In 2019 kondigde de federale vereniging van exploitanten van offshore windparken aan opdracht gegeven voor een studie, waarin de effecten van heien bij de aanleg van offshore windparken en de daaruit voortvloeiende geluidsgolven op bruinvissen in de Duitse Noordzee zijn onderzocht. In de zogenaamde totaalstudie geluidseffecten 2 werden de bouwwerkzaamheden van elf windparken in de Duitse Noordzee begeleid. Het doel was om te achterhalen of de geluidsgolven bijdragen aan het op lange termijn verdrijven van bruinvissen uit de huiselijke wateren. Het onderzoek is uitgevoerd door BioConsult SH, IBL Umweltplanung en het Institute for Applied Ecosystem Research (IFaOe).
Voor dit doel worden hydrogeluidgegevens van bosdetectoren (C-POD's) en gegevens van bruinvisaantallen van het vliegtuig in de Duitse Bocht van 2014 tot 2016 en de database van een Eerdere studie van 2009 tot 2013 geëvalueerd. De onderzoekers ontdekten dat de activiteit van de bruinvissen constant bleef. Op basis van deze gegevens kon geen langdurige verplaatsing en krimp van de bevolking worden vastgesteld. De resultaten duiden echter op constante bruinvissen in de Duitse Noordzee.
