Byggande av vindkraftparker till havs och artskydd
Rotorn i vinden och valen i sikte
Det kan bli ganska högt för vissa havsbor när en havsbaserad vindkraftspark byggs. Höga ljud uppstår när vindkraftverkens underlag drivs ner i havsbotten. Olika metoder har utvecklats för att skydda tumlare, hamntätningar och sälar som lever i Nord- och Östersjön från bullret. I synnerhet hamnhavar är hotade arter; alltför stora undervattensljud kan tillfälligt försämra deras hörsel och störa deras kommunikation. Långvarigt och mycket högt ljud kan också vara livshotande för djuren. För att förhindra att detta händer har offshoreindustrin arbetat hand i hand med de ansvariga myndigheterna, såsom Federal Maritime and Hydrographic Agency (BSH) och Federal Environment Ministry (BMU), för att vidta försiktighetsåtgärder de senaste åren. utvecklade ursprungligen omfattande skyddsåtgärder tillsammans som en del av forskningsprojekt. Men hur fungerar uppförandet av vindkraftverk till sjöss exakt och hur skyddas marina däggdjur från bullret?
Lurar bort - till tystare platser!
Under byggandet av vindkraftparker till havs får definierade bullergränser inte överskridas. Stötningen av stålrören från en vindkraftverk i havsbotten på ett avstånd av 750 meter får inte vara högre än 160 decibel i genomsnitt och upp till maximalt 190 decibel som toppvärdet. BSH har fastställt detta sedan 2008. Under hela byggnadsarbetet övervakas undervattensbuller med flera hydrofoner (speciella mätutrustningar utrustade med programvara) och ljudstationer under vatten. Bullerdata flyter sedan till BSH och har nyligen publicerats på myndighetens egen plattform MarineEARS samlas in på lång sikt. I framtiden bör databasen registrera hela bakgrundsbuller under vattnet i norra och baltiska havet året runt.
Innan byggnadsarbetet påbörjas skickas störande ljud runt byggarbetsplatsen så att djuren håller sig borta - så kallade Avsky. Tidigare användes pingers och "Seal Scarers" för detta ändamål; sedan 2017 har BSH använt istället Faunaskyddssystem innan. Dessa enheter avger tystare ljud i det högre frekvensområdet än pingrar och "sälskrämmare" och är därför trevligare för tumlare och sälar.
I pilotprojekt av forskningsföretaget Bio Consult lyckades teamet till och med spåra aktiviteterna hos marina däggdjur runt byggarbetsplatsen övervaka i realtid. Efter avskräckningen används så kallade CPOD ("valar-tumlare-detektorer")-bojar som registrerar ekos av tumlare i stapelns område-som standard. Bojarna måste återvinnas för utvärdering, varför data inte kan överföras omedelbart. Bio Consult-teamet testade så kallade WDS-bojar ("trådlöst detektionssystem"). De överför sina data via radio och möjliggör övervakning i realtid. Så snart en tumlare upptäcktes nära stapelpunkten kunde ytterligare avskräckande ljud skickas ut omedelbart.
Åtgärder för bullerskydd - omger bullret ...
Det finns olika tekniska processer och individuella åtgärder för att begränsa undervattensbuller som uppstår när en vindkraftverk ställs upp. Om du kombinerar vissa mått med varandra kan mer än 20 decibel ibland sväljas per hög. Det finns inget sådant som en "one-size-fits-all" -lösning. Vilka åtgärder som kan användas beror i hög grad på lokala förhållanden som havsbotten, strömmen och vattendjupet. Men hur ser de olika metoderna exakt ut och var används de?
Att skapa små luftbubblor under vatten som sväljer en del av ljudet - detta är för närvarande den vanligaste bullerskyddsåtgärden i Tyskland. De finns i enkla och dubbla versioner ("singel stor bubbelridå" - BBC; "dubbel stor bubbelridå" - DBBC). I sällsynta fall används också en trippelbubbla slöja. Ett eller två slang- eller rörsystem, som avger stigande bubblor, läggs på havsbotten på ett relativt stort avstånd runt ramningspunkten. I den mindre varianten - den s.k liten bubbla slöja - det finns flera ringar direkt runt pålen och genererar luftbubblor. Om du vill låta luftbubblorna stiga oberoende av undervattensströmmarna, a guidad bubbla slöja kan användas. Luftbubblorna stiger längs ett membran eller en vägg.
Enligt tidigare erfarenheter kan en dubbel bubbelridå (DBBC) spara 15 till 16 decibel på vattendjup på cirka 40 meter. Hur mycket buller som kan innehålla bestäms också av faktorer som storleken på munstyckena i slangarna, mängden luft som används och munstycksslangarnas avstånd och längd.
Det finns också en här Förklarande video om balslöjan från företaget Hydrotechnik Lübeck.
den Ljuddämpare används i Tyskland i kombination med en enkel eller dubbel stor bubbelridå. HSD-systemet består av ett nätverk med skumelement i olika storlekar. Var och en av dessa HSD-element är inställda på olika frekvenser. Detta gör att både höga och låga ljud kan fångas upp på olika havsdjup. Till skillnad från bubbelgardiner kan formen, storleken, antalet och arrangemanget av de konstgjorda luftbubblorna justeras exakt med den hydrauliska bullerdämparen.
Hittills har detta bullerskyddssystem använts som standard för monopålkörning i Nord- och Östersjön. Detta kan spara upp till tio decibel per högkörning. Vattenfall använde ljuddämparen för första gången under byggandet av Sandbank havsbaserade vindkraftspark 2015 framgångsrikt testat och använt.
Om större påelstorlekar upp till åtta meter i diameter måste köras ner i havsbotten kombineras vanligtvis den hydrauliska bullerdämparen med en dubbel bubbelridå. Ljudbesparingsvärdena för de enskilda åtgärderna kan dock inte bara läggas till. Istället kan lite mer ljud helt enkelt absorberas totalt än de enskilda måtten ensamma kunde.
I Nordsjön, tack vare en kombination av åtgärder, var byggnadsarbetet redan upp till 18 till 19 decibel tystare. I tyska Östersjön varierade bullerdämpningarna mer, vilket kan bero på andra havsbottenegenskaper, säger de Experter från Institutet för teknisk och tillämpad fysik. Eftersom Östersjön är en lugnare vattenmassa och har färre strömmar än Nordsjön antar de att ännu mer buller kan minskas där.
Kanaler är särskilt lämpliga för montering av monopoler. Med sofistikerade koncept kan de också användas med andra typer av stiftelser. Rören är utformade antingen med dubbla väggar eller som en enväggig variant med isolering av luft, skum eller en bubbelridå som omger hela pålen. Användningen kan hanteras på olika sätt:
En kran drar röret över pålen som redan har sänkts till havsbotten; högen skjuts in i kanalen på erektionsskeppet, sätts sedan ner på havsbotten och lyfts tillbaka efter påeldrivningen; eller sänks kanalen mekaniskt till havsbotten av byggfartyget och först då sänks högen. Hur praktiskt denna process är visades under byggandet av havsbaserad vindkraftspark "Riffgat": 30 monopelfundament drevs ned i havsbotten tillsammans med ett 30 meter långt och 10 meter brett dubbelväggigt stålrör med en inre bubbelridå. Användningen är emellertid logistiskt något mer komplex, eftersom motsvarande kran och förråd för kapslingsröret måste finnas.
Åtgärder för att minska buller - mindre buller mycket ...
Förutom metoder för att förhindra att undervattensbuller sprids finns det också sätt att inte generera så mycket buller i första hand under byggandet. Så kallade bullerreduceringssystem säkerställer detta. Vad som låter skrymmande i teknisk jargong är i princip enkelt. Vi presenterar några tillvägagångssätt.
Med detta mått dämpas inte ljudet, men källnivån sänks. Detta är möjligt genom att uttrycka det ramt mindre hårt, vilket i sin tur kan kompenseras med en större hammare. Enligt tidigare erfarenheter kan två till tre decibel sparas för varje halvering av påeldrivkraften. Baserat på dessa resultat har en så kallad “ljudoptimerad” påeldrivningsprocess inrättats i Tyskland de senaste åren. Detta är möjligt stor lugghammare av den senaste generationen med en ramtjocklek reducerad med 50 till 60 procent. Processen kan enkelt kombineras med en andra ljudisolering, till exempel en bubbelridå.
Större vindkraftverk har mer kapacitet, ergo önskad megawattkapacitet kan uppnås snabbare med konstruktion av större system och mindre påeldrivande arbete måste utföras, vilket orsakar mindre total buller.
En kombination av skakningar och ramning kan förkorta den bullriga ramningen. När du skakar, lämna roterande vikter i Vibrerande hammare vibrera stången, kör den i havsbotten. Vibrationshammaren får högen att vibrera vertikalt med en frekvens på cirka 20 hjärtan. Detta "vibrationsbrus" i det lägre frekvensområdet sprider sig inte längre i det grunda vattnet i Nord- och Östersjön. Emellertid förekommer också högre frekvensvibrationer, som åtföljer ljudnivån i vattnet när vibrationshammaren används. Denna metod kräver fortfarande en del forskning för att bättre förstå effekterna på marken och fundamentets stabilitet.
Men det fungerar också utan att ramla. Förutom de klassiska stålrören (monopiler) finns också metoden "sugskopa" med sugskopfundament. Grunderna, som ser ut som omvända skopor, suger sig nästan ljudlöst ner i marken med hjälp av undertryck. Dessa stiftelser har använts i olje- och gasindustrin i många år. Orsted var det första företaget som antog tekniken för vindkraftverken och 2014 i vindkraftsparken "Borkum Riffgrund 1" Försökte för första gången. För "Borkum Riffgrund 2" 20 av dessa stiftelser användes. Med "Aberdeen Bay Offshore Project" utanför Skottland har Vattenfall byggt en hel park på dessa sugskopfundament.
På spår av valar - vad säger studierna?
År 2019 meddelade Federal Association of Offshore Wind Farm Operators beställde en studie, som undersökte effekterna av påeldrivning vid byggandet av havsbaserade vindkraftsparker och de resulterande ljudvågorna på tumlare i tyska Nordsjön. I den så kallade övergripande studien av ljudeffekter 2 följdes byggandet av elva vindkraftsparker i tyska Nordsjön. Syftet var att ta reda på om ljudvågorna på lång sikt skulle kunna bidra till att fånga tumlare från lokala vatten. Studien genomfördes av företaget BioConsult SH, IBL Umweltplanung och Institute for Applied Ecosystem Research (IFaOe).
För detta ändamål räknas hydrobrusdata från skogsdetektorer (C-POD) såväl som data från tumlare från flygplanet i German Bight från 2014 till 2016 samt databasen för en Tidigare studie från 2009 till 2013 utvärderas. Forskarna fann att marsvinens aktivitet förblev konstant. En långvarig förflyttning och krympning av befolkningen kunde inte bestämmas utifrån dessa uppgifter. Resultaten indikerar dock konstanta tumlare i tyska Nordsjön.
