VISSKA - Folgen der Installation von Offshore-Fundamenten für Schweinswale

Die Fundamente für Offshore-Windenergieanlagen werden bisher in der Regel mit einem Hydraulikhammer durch einzelne Schläge in den Meeresboden gerammt (Impulsrammung). Das neue Verfahren der Vibrationsrammtechnik („Vibro Pile Driving“) nutzt senkrecht gerichtete Schwingungen, um die Fundamente in den Boden einzubringen.

Der Projektname VISSKA steht für „Vibrationsrammungen in Bezug auf die Installation, die Schallemissionen und die Auswirkungen auf Schweinswale im Offshore-Windpark „Kaskasi II“.

Das Forschungsvorhaben begleitete die Vibrationsrammung vor, während und nach der Bauphase des Offshore-Windparks (OWP) „Kaskasi II“ mit mehreren messtechnischen Untersuchungen. Dazu gehörten ein passiv-akustisches Monitoring, Flugtransekt-Erfassungen und ein Schallmonitoring. 

Der Schwerpunkt von BioConsult SH lag auf der Untersuchung der Auswirkungen von Schallemissionen auf die Meeresumwelt am Beispiel des Schweinswals. Der Schweinswal ist eine Indikatorart für die Bewertung anthropogener Schalleinträge. 

Ziel war es zu prüfen, ob das Vibrationsrammverfahren eine schallarme und naturverträgliche Alternative zum derzeit marktüblichen Impulsrammverfahren hinsichtlich der Installationsdauer und der Schalleinträge ins Wasser darstellt. 

Aufgrund technischer Herausforderungen konnte die Vibrationsramme an nur sechs von 32 Fundamenten im OWP „Kaskasi II“ angewendet werden. Deshalb wurde der Fokus des Projektes auf die Auswirkungen von Dauerschall verschiedener Quellen (Vibrationsrammung und Schiffsverkehr) auf die Präsenz von Schweinswalen ausgeweitet. 

Weiterhin konnten die Effekte von Vibrationsrammungen direkt mit den Effekten von Impulsrammungen verglichen werden.

Vor dem Hintergrund der geänderten Rahmenbedingungen während der Bauphase wurden folgende Forschungsfragen formuliert:

• Welchen Einfluss hat die Fundament-Installationsmethode (Impuls- bzw. Vibrationsrammung) auf die Präsenz von Schweinswalen im Verlauf des Installationsprozesses?
• Welchen Einfluss haben Impuls- und Vibrationsrammung unter Berücksichtigung der Schiffsaktivität auf die Anwesenheit von Schweinswalen?
• Wie wirkt sich die Lautstärke im Umfeld der C-PODs (Porpoise Detectors) (tief- und hochfrequenter Lärm) auf die Präsenz der Schweinswale aus?
• Wie ändert sich die Schweinswal-Präsenz mit der Distanz zum nächsten Schiff (alle Schiffe bzw. Schiffe mit schallintensivem Dynamic-Positioning (DP) System (Schiffe mit Querstrahlsteueranlagen/Thruster)?
• Wie wirkt sich die Anzahl der Bauschiffe (alle Schiffe bzw. speziell solche mit DP-System) im Umkreis von 5 km auf die Anwesenheit der Schweinswale aus?

Zur Beantwortung der Forschungsfragen wurden Daten mittels verschiedener Methoden erhoben:

• Mit dem HiDef-System wurden insgesamt 5 Flugtransekt-Erfassungsflüge durchgeführt. Die Erfassungsflüge deckten das Gebiet um den OWP „Kaskasi II“ großräumig ab. Sie erfolgten vor Beginn der Bauphase sowie während der Vibrations- und Impulsrammungen und ermöglichten das Bild einer räumlichen Verteilung der Tiere sowie die Berechnung absoluter Schweinswal-Dichten. 

  Die Ergebnisse der Erfassungsflüge wurde für verschiedene statistische Auswertungen herangezogen (z. B. GAMs, INLA-SPDE).

   

• Es erfolgte ein passiv-akustisches Monitoring mit 21 C-PODs an 17 Stationen mit unterschiedlichem Abstand zu den jeweiligen Fundamenten des Offshore-Windparks „Kaskasi II“. 

  Die erhobenen Daten repräsentieren die Präsenz und relative Häufigkeit von Schweinswalen vor und während der Bauarbeiten in Abhängigkeit der jeweiligen Position des Messgerätes und des jeweiligen Abstands zu den verschiedenen Schallquellen (Vibrationsrammung/Impulsrammung/Schiffe). Sie wurden für die GAM-Analysen zu Ramm- und Schiffseffekten während der Bauphase verwendet.

   

• Für die Analyse des Schiffverkehrsaufkommens wurde ein minutengenauer Datensatz mit AIS-Daten für das gesamte Untersuchungsgebiet (inkl. Transektgebiet der Flugerfassungen) verwendet.

Einfluss von Impulsrammungen und Vibrationsrammungen

Die Vertreibungswirkung bei ungedämpfter Impulsrammungen liegt bei 15-20 km und die der schallgedämpfter Impulsrammungen bei 7-14 km. 

Mit einer nachweisbaren Vertreibungsreichweite von 2-6 km deuten die Ergebnisse trotz der geringen Datenlage auf eine deutlich geringere Vertreibung der Schweinswale durch die Vibrationsrammung hin.

Es kann angenommen werden, dass die geringeren Vertreibungsreichweiten bei Vibrationsrammungen durch den im Vergleich zu Impulsrammungen tieffrequenteren Schall zu erklären sind. Das Hörvermögen der Schweinswale ist im hochfrequenten Bereich deutlich besser.

Einfluss von Schiffsverkehr

Über alle Schiffstypen hinweg traten Vertreibungseffekte von Schweinswalen vor allem dann auf, wenn das nächste Schiff sich in höchstens 2 km Distanz zum C-POD befand. 

Bei DP-fähigen Schiffen (Schiffe mit einem automatischen Positionierungssystem durch dauerhaft aktive Thruster) wurden Effekte bis in 3 km Entfernung festgestellt. Offenbar hatte der über einen weiten Frequenzbereich laute Dauerschall DP-fähiger Schiffe einen stärkeren Vertreibungseffekt auf Schweinswale im Nahbereich des OWP „Kaskasi II“ als der normale, eher tieferfrequente Schiffsschall.

Ebenfalls einen negativen Effekt auf die Schweinswal-Detektionsraten übte die Anzahl aller Schiffe im Umkreis von 5 km aus. Dabei nahm die Vertreibung zu bei einem Anstieg der Anzahl an Schiffen im 5 km Radius. Schiffsgeschwindigkeit und -länge spielten dagegen in keinem Modell eine Rolle.

Das Projekt VISSKA zeigt, dass mit der Vibrationsrammung eine geringere Vertreibungsreichweite von Schweinswalen erzielt werden kann. 

Schiffsverkehr, insbesondere die Anzahl von Schiffen wie auch Schiffe mit aktiven DP-Systemen führen zu einer Vertreibungswirkung von Schweinswalen von bis zu 5 km.

Insgesamt konnte das Projekt wertvolle Daten zu den die Auswirkungen verschiedener Schallquellen im Zusammenhang mit den Gründungsarbeiten von Offshore-Windparks auf Schweinswale liefern. Damit leistet die Studie einen wichtigen Beitrag zum naturverträglichen Ausbau der Offshore-Windenergie.