8.3 Wasserschallmessungen bei Offshore-Windkraftanlagen im Spannungsfeld der Wissenschaft und den Anforderungen für eine Genehmigung

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1 8.3 Wasserschallmessungen bei Offshore-Windkraftanlagen im Spannungsfeld der Wissenschaft und den Anforderungen für eine Genehmigung Dr. Frank Gerdes 1, Dr. Andreas Müller 2 1 Wehrtechnische Dienststelle für Schiffe und Marinewaffen, Maritime Technologie und Forschung Forschungsbereich für Wasserschall und Geophysik (WTD 71 FWG) Klausdorfer Weg Kiel Tel: +49 (0) Fax: +49 (0) FrankGerdes@bundeswehr.org 2 Müller-BBM GmbH, Bramfelder Str. 110 b, Hamburg Tel: +49 (0) Fax: +49 (0) Andreas.Mueller@MuellerBBM.de Abstract Das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) ist nach Seeanlagenverordnung (SeeAnlV) zuständig für die Genehmigung von Offshore-Windparks in der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ). Im Rahmen von Genehmigungsverfahren für Offshore-Windenergieanlagen ist unter anderem zu prüfen, inwiefern Schalleinwirkungen durch Bau, Betrieb und Rückbau der Anlagen eine mögliche Gefährdung für die Meeresumwelt darstellen. Die Nebenbestimmung 14 der Genehmigungen des BSH, sieht Maßnahmen zur Minimierung des Unterwasserschalls vor. Dabei sind Messungen des Unterwasserschalls während der schallintensiven Arbeiten in vorgegebenen Entfernungen durchzuführen und zu dokumentieren. Schadenschützende Maßnahmen, wie Vergrämung und schallminimierende Maßnahmen, wie z. B. der Einsatz von Blasenschleiern sind während der Durchführung auf ihre Effizienz hin durch Messungen zu überprüfen. Derzeit fehlen jedoch weltweit validierte Erfahrungswerte hinsichtlich des Unterwasserschalleintrags aus der Errichtung und dem Betrieb von Offshore-Windparks. Dies hängt nicht zuletzt mit dem Fehlen von standardisierten Messverfahren und validierten Ausbreitungsmodellen zusammen. Derzeit gilt für die Durchführung der Unterwasserschallmessungen die Messvorschrift, die von der Fa. Müller-BBM Seite 253

2 unter Beteiligung von Experten aus Universitäten und Behörden im Rahmen eines Forschungsvorhabens erarbeitet wurde. Die ersten Erkenntnisse aus den Schalluntersuchungen im Testfeld alpha ventus [ITAP 2011] und aus Schallmessungen an Offshore Forschungsplattformen sowie Messmasten lieferten die Grundlage der derzeit zur Anwendung kommenden Messkonzepte. Beim Rammen der Pfähle des Windparks Borkum West II kam zum ersten Mal ein so genannter Großer Blasenschleier zur Anwendung. Dessen Einsatz wurde durch umfangreiche Messungen des Unterwasserschalleintrags begleitet [HYDROSCHALL 2012]. Der Forschungsbereich für Wasserschall und Geophysik (FWG) der WTD 71 bearbeitet das Thema Schalleinwirkungen von Offshore-Windenergieanlagen im Hinblick auf die Belange der deutschen Marine und unterstützt in Amtshilfe mit seiner fachlichen Expertise im Bereich Hydroakustik das BSH. Im Frühjahr 2012 führte der FWG im Rahmen einer kurzen Messkampagne Messungen des Betriebschalls im Testfeld alpha ventus und des Rammschalls bei Borkum West II durch. Der Tagungsbeitrag wird einen Überblick über das Genehmigungsverfahren hinsichtlich der Nebenbestimmung 14 (Unterwasserschall) geben und Eckpunkte der erarbeiteten Messvorschrift vorstellen. Erste Ergebnisse der bei alpha ventus und Borkum West II durchgeführten Messungen illustrieren die beim Bau und Betrieb von Offshore-Windenergieanlagen vorzufindende Schallsituation. Literatur [ITAP 2011] Messungen von Unterwasserschall beim Bau der Windenergieanlagen im Offshore-Testfeld alpha ventus, ITAP Institut für technische und angewandte Physik, Oldenburg, Mai [HYDROSCHALL 2012] Akustische Messungen bei den Rammungen in Forschungsphase 1 im Offshore-Windpark Borkum West II, Projekt Hydroschall Off BW II Entwicklung und Erprobung des Großen Blasenschleiers zur Minderung der Hydroschallemissionen bei Offshore-Rammarbeiten, BMU Förderkennzeichen A/B/C, April Seite 254

3 Einleitung Das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) ist nach Seeanlagenverordnung (SeeAnlV) zuständig für die Genehmigung von Offshore-Windparks in der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ). Im Rahmen von Genehmigungsverfahren für Offshore-Windenergieanlagen ist unter anderem zu prüfen, inwiefern Schalleinwirkungen durch Bau, Betrieb und Rückbau der Anlagen eine mögliche Gefährdung für die Meeresumwelt darstellen. Die Nebenbestimmung 14 der Genehmigungen des BSH sieht Maßnahmen zur Minimierung des Unterwasserschalls vor. Dabei sind Messungen des Unterwasserschalls während der schallintensiven Arbeiten in vorgegebenen Entfernungen durchzuführen und zu dokumentieren. Schadenschützende Maßnahmen, wie Vergrämung und schallminimierende Maßnahmen, wie z. B. der Einsatz von Blasenschleiern, sind während der Durchführung auf ihre Effizienz hin durch Messungen zu überprüfen. Derzeit fehlen jedoch weltweit validierte Erfahrungswerte hinsichtlich des Unterwasserschalleintrags aus der Errichtung und dem Betrieb von Offshore-Windparks. Dies hängt nicht zuletzt mit dem Fehlen von standardisierten Messverfahren und validierten Ausbreitungsmodellen zusammen. Derzeit gilt für die Durchführung der Unterwasserschallmessungen die Messvorschrift [1], die von der Firma Müller-BBM unter Beteiligung von Experten aus Universitäten und Behörden im Rahmen eines Forschungsvorhabens erarbeitet wurde. Die ersten Erkenntnisse aus den Schalluntersuchungen im Testfeld alpha ventus [2] und aus Schallmessungen an Offshore-Forschungsplattformen sowie Messmasten lieferten die Grundlage der derzeit zur Anwendung kommenden Messkonzepte. Beim Rammen der Pfähle des Windparks Borkum West II kam zum ersten Mal ein sogenannter Großer Blasenschleier zur Anwendung. Dessen Einsatz wurde durch umfangreiche Messungen des Unterwasserschalleintrags begleitet [3]. Der Forschungsbereich für Wasserschall und Geophysik (FWG) der WTD 71 bearbeitet das Thema Schalleinwirkungen von Offshore-Windenergieanlagen im Hinblick auf die Belange der deutschen Marine und unterstützt in Amtshilfe mit seiner fachlichen Expertise im Bereich Hydroakustik das BSH. Im Frühjahr 2012 führte der FWG im Rahmen einer Messkampagne Messungen des Betriebsschalls im Testfeld alpha ventus und des Rammschalls bei Borkum West II durch. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die praktische Umsetzung der Nebenbestimmung 14 (Unterwasserschall) und stellt Eckpunkte der erarbeiteten Messvorschrift vor. Zur Veranschaulichung der notwendigen wissenschaftlichen Messungen werden die bei den Offshore- Windparks alpha ventus und Borkum West II vom FWG der WTD 71 durchgeführten Messungen [4] beschrieben und erste vorläufige Ergebnisse zum Rammschall erläutert. Seite 255

4 Anforderungen an Wasserschallmessungen aus Sicht der Genehmigung Während der Errichtung und des Betriebes eines Windparks liegt eine zeitliche Abfolge von drei (vier) Geräuschsituationen vor. Eine Lärmbelastung ergibt sich durch: - Die Vorbelastung: Bereits vorhandene Belastung aufgrund von Umweltgeräuschen, Schiffsverkehr, Offshore-Tätigkeiten etc.. - Die Bauphase: Lärmbelastung erfolgt insbesondere durch impulshaltige Geräusche, aber auch durch Vibrationen aufgrund der Errichtung von Gründungsstrukturen. Zusätzlicher Einfluss von Offshore-Arbeitsschiffen (vermutlich im Wesentlichen auf kavitierende Querstrahlruder zur Positionierung zurückzuführen, Verstellpropeller etc.). - Die Betriebsphase: Zusätzlich zur Vorbelastung kommen, Betriebsgeräusche der Windenergieanlage, Wellenschlag (vermutlich untergeordnet), zusätzlicher Schiffsverkehr für Wartungsarbeiten etc. hinzu. - Die Rückbauphase: Diese wurde noch nicht näher untersucht. All diese Geräuschquellen sind in ihrer Quellcharakteristik und zeitlichen Abfolge unterschiedlich und erfordern eine unabhängige Beurteilung. Im Rahmen der Vorbelastungsuntersuchung müssen Prognosen für die Schallwirkung in der Bauphase und Betriebsphase erstellt werden. Hierzu müssen die Bewertungsgrundlagen sowie die dazugehörigen maßgeblichen Immissionsorte berücksichtigt werden, auf die im Weiteren noch exemplarisch eingegangen wird. Basis für maßgebliche Immissionsorte bilden die Vorgaben des BSH sowie naturschutzrechtliche Anforderungen an Naturschutzgebiete und deren Schutzgüter. Klare Regelungen gelten für den Baulärm gemessen in 750 m, insbesondere für impulshaltige Geräusche. Ziel der Regelung der Grenzwerte ist die Vermeidung von Hörschäden (z. B. beim Schweinswal). Grundlage bilden Untersuchungen an marinen Säugern zur temporären Hörschwellenverschiebung, der Vorstufe einer Hörschädigung. Diese Untersuchungen beziehen sich aktuell nur auf Einzelereignisse, die Anzahl der Impulse, Dauer, d.h. kumulative Effekte (Beziehung zwischen Dosis und Wirkung), sind nicht zu bewerten. Inwiefern dieses berücksichtigt werden muss, ist von biologischer Seite nachzuweisen. Die Messorte sind grundsätzlich in 750 m und 5 km Entfernung von der Gründungsstruktur sowie im nächstgelegenen Naturschutzgebiet festzulegen, sofern dieses weiter als 5 km vom Vorhabengebiet entfernt ist. Die Hydrofone sind 2 bis 3 m über dem Meeresboden mit Hilfe von abgesetzten Systemen zu positionieren. Seite 256

5 Dieses wurde im Wesentlichen aufgrund von Sicherheitsaspekten für die Schifffahrt und einer geringeren Strömungsbeeinflussung in Bodennähe gewählt. Bei der Wahl des Messortes ist es eine Grundvoraussetzung, dass die damit ermittelten Messwerte repräsentativ zur Beurteilung der Vorgaben sind. So ist der Einfluss von tiefenabhängigen Schallgeschwindigkeitsprofilen noch nicht geklärt. Bei der Positionierung muss weiterhin darauf geachtet werden, dass im akustischen Sinn keine Abschattungseffekte und akustischen Filter eingebaut werden. So ist eine ebene Bathymetrie in Bezug auf die Rammstelle zu bevorzugen. Abbildung 165: Maßgebliche Immissionsorte für Windpark alpha ventus. Quelle: ITAP Eine weitere Fragestellung ist die Prognosegenauigkeit. Es wird oftmals ein Vertrauensbereich von einer Spanne von 10 db (± 5 db) benannt. Es ist wichtig, sich über die Unsicherheiten der Prognose im Klaren zu sein, und diese sollten auch entsprechend dargestellt werden. Die möglichen Unsicherheiten, u. a. bei den Eingabedaten und deren Auswirkungen auf das Ergebnis der Prognose, müssen beschrieben werden. Im Rahmen von Genehmigungsverfahren muss die genehmigende Behörde den kritischsten Fall berücksichtigen ( worstcase -Szenario). Mit welcher Wahrscheinlichkeit dieser eintritt, wird bei der oberen Grenze nicht benannt. Schalltechnische Maßnahmen müssen für den schlechtesten Fall durchgeführt werden, was einen unangemessenen Kostenfaktor darstellen kann. Es besteht die Aufgabe, eine hohe Güte und somit Genauigkeit der Eingabedaten, die oftmals aus Messdaten bestehen, sicherzustellen. Mit schalltechnischen Messungen kann man unterschiedliche Ziele verfolgen: - Charakterisierung der Schallquelle, - Beschreibung der Ausbreitung, - Erfassung von Schallfeldgrößen am Immissionsort. Seite 257

6 Diese Themenkreise werden in der Luftwelt gut beherrscht und die Erfassung, beispielsweise der Schallleistung einer Quelle, ist vielfach normativ beschrieben. Leider können diese Konzepte nicht einfach übernommen werden, da der Aufwand von akustischen Messungen unter Wasser deutlich höher ist. Valide Aussagen über die Genauigkeiten und Aussagekraft sind nicht verfügbar. Um eine schalltechnische Maßnahme objektiv beurteilen zu können, muss hierfür ein Maß gefunden werden. Das Einfügungsdämpfungsmaß (Einfügungsverlust), englisch insertion loss, beschreibt die Abnahme des Schalldruckpegels, streng genommen des Schallintensitätspegels, an gleicher Stelle durch Einfügen eines Hindernisses. Die physikalischen Mechanismen sind Dämpfung des Schalls, d. h. tatsächliche Dissipation sowie Dämmung durch Reflexion, Streuung etc. Das Einfügungsdämpfungsmaß ist von Quelle und Entfernung unabhängig. Es stellt sich nun die Frage nach dessen richtiger Bestimmung. Abbildung 166: Prinzipskizze Blasenschleier im Einsatz bei einer Rammung Aktuell laufen diverse Forschungsaktivitäten, die sich um die Quellbeschreibung und Ausbreitung des Rammschalls bemühen. Im Weiteren werden exemplarisch die Untersuchungen einer Messkampagne des FWG vorgestellt, die als Zielsetzung das tiefere Verständnis der Schallausbreitung verfolgt. Die Vorgehensweise und erste Erkenntnisse werden nachstehend beschrieben. Meßkampagne Es gibt mittlerweile eine Reihe von nationalen und internationalen Studien zum Thema Rammschall von Offshore-Windenergieanlagen und auch einige zu den schallmindernden Maßnahmen. Die Berichte [1] und [2] sind nur zwei von vielen zu diesem Thema. Nichtsdestotrotz hat der FWG im Frühjahr 2012 eigene Messungen bei den Offshore-Windparks Borkum West II und Testfeld alpha ventus durchgeführt, um zum einen eine eigene Datenbasis zur Verfügung zu haben und zum anderen mit speziellen Messsystemen wissenschaftlichen Fragestellungen nachgehen zu können, die nach unserer Kenntnis auf nationaler Ebene bislang kaum betrachtet wurden. Seite 258

7 Messgebiete Messungen wurden bei den Offshore-Windparks alpha ventus und Borkum West II durchgeführt. Beide befinden sich ca. 45 km nördlich der Insel Borkum. Das Testfeld alpha ventus besteht aus insgesamt 12 Windenergieanlagen (WEA), die in einer gitterähnlichen Formation mit einem Abstand von ca. 800 m aufgestellt sind (Abbildung 168). Die Wassertiefe bei alpha ventus beträgt ca. 30 m. Alpha ventus ist seit April 2010 offiziell in Betrieb. Gemäß der Konzeption von alpha ventus als Testfeld, werden in und bei alpha ventus mehrere Forschungsvorhaben durchgeführt, die in der Forschungsinitiative RAVE (Research at alpha ventus) des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit gebündelt sind. Der Offshore-Windpark Borkum West II befindet sich ca. 5 km westlich von alpha ventus. In der derzeit laufenden Phase 1 des Aufbaus werden 40 WEA errichtet. Dafür müssen im ersten Schritt die Pfähle für 40 Fundamente mit jeweils drei Pfählen pro Fundament in den Meeresboden gerammt werden. Diese Arbeiten werden von einem sogenannten Errichterschiff durchgeführt (Abbildung 168). Ein weiterer Offshore-Windpark, der sich noch im Aufbau befindet, ist BARD Offshore I. Dieser befindet sich ca. 50 km nordwestlich von Borkum West II. Abbildung 167: Lage der Offshore Windparks alpha ventus (rosa), Borkum West II (grün, Mitte links) und Bard Offshore (grün, oben links) in der Nordsee Seite 259

8 Abbildung 168: Oben: Ansicht des Testfeldes alpha ventus (Photographie aus dem Bildarchiv alpha ventus). Unten: Das Errichterschiff Goliath beim Bau von Borkum West II. Unterhalb des Errichterschiffs ist ein knapp an der Meeresoberfläche herausragender Rammpfahl zu sehen. Ein zweiter wird vom Kran für das Einführen in die auf dem Meeresgrund liegende Schablone vorbereitet Erläuterung der Messungen Mit einem autonom arbeitenden Geräuschmesssystem (GMS) (Abbildung 169) wurden sowohl Betriebsschallmessungen in alpha ventus als auch Rammschallmessungen bei Borkum West II durchgeführt. In der derzeitigen Konfiguration ist das GMS nicht für einen Dauereinsatz ausgelegt, sondern nur für einen Einsatz von maximal zwei Tagen. Während unserer Messkampagne wurde das System spätestens nach einem Tag zur Sichtung und Vorauswertung der Messdaten geborgen. Im Testfeld alpha ventus befinden sich in der nördlichen und südlichen Hälfte zwei unterschiedliche Typen von WEA. Daher wurde das GMS sowohl in der nördlichen Hälfte als auch in der südlichen Hälfte eingesetzt. Zur möglichst einfachen Erkennung der von den WEA stammenden Geräuschanteilen ist es einerseits wünschenswert, das GMS möglichst nahe an einer WEA zu platzieren, andererseits erfordert die Schiffssicherheit in Anbetracht von starkem Wind und kräftiger Strömung eher einen möglichst großen Abstand zu den WEA. Als Kompromiss wurde angestrebt, das GMS in der Mitte von jeweils 4 WEA zu platzieren, was in zwei von drei Versuchen gut gelungen ist. Seite 260

9 Die Auswertung der Betriebsschallmessungen läuft noch, so dass an dieser Stelle noch keine Ergebnisse präsentiert werden können. Abbildung 169: Links: Das Geräuschmesssystem an der Meeresoberfläche kurz vor Auslösen des Sliphakens. Rechts: Schemazeichnung der Gesamtauslage für das Geräuschmesssystem. Bei den Messungen befand sich das Hydrophon ca. 5 m über dem Meeresgrund Zur Vermessung des Rammschalls wurde das GMS in einer Entfernung von 750 m von der Rammstelle ausgebracht. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass es nicht möglich war, Messungen innerhalb der Sicherheitszone von Borkum West II durchzuführen. Die beiden maßgeblichen Gründe sind zum einen haftungsrechtliche und zum anderen Sicherheitsbedenken, da die in den Meeresboden gerammten Pfähle an der Meeresoberfläche nicht sichtbar sind, aber einige Meter aus dem Meeresgrund herausragen. Das Absetzen von Messsystemen am Meeresgrund, das Abhängen von Messsystemen vom Schiff und insbesondere das Ankern des Schiffes ist im Windpark nicht ungefährlich. Daher wurden die Messungen an zwei Rammpositionen durchgeführt, die sich am Rande des Windparks befanden. Somit musste nicht in die 500 m Sicherheitszone eingefahren werden, um das GMS in einer Entfernung von 750 m von der Rammstelle auszubringen. Für genauere Informationen zum Ablauf des Rammvorgangs, inklusive des Einsatzes von schallmindernden Massnahmen, verweisen wir auf die ausführliche Beschreibung in [3]. Wie bereits erwähnt, ist die Wahl des Messortes 2 bis 3 m über dem Meeresgrund eine Folge von Sicherheitsüberlegungen für die Schifffahrt und dem Wunsch von möglichst geringer Beeinflussung durch Strömung und Wellen. Um der Frage nachzugehen, inwieweit von einem Messpunkt auf die Schallpegelverteilung über die gesamte Wassertiefe geschlossen werden kann, wurden zusätzlich zu den Punktmessungen mit dem GMS Messungen mit einer vom Schiff abgehängten Hydrophonkette durchgeführt (Abbildung 170). Diese Messungen mussten aus Sicherheitsgründen in einem Abstand von mehr als 750 m von der Rammstelle durchgeführt werden. Seite 261

10 Da das Ankern des Schiffes, das Ausbringen der Hydrophonkette, die Inbetriebnahme und der umgekehrte Vorgang reichlich Zeit in Anspruch nimmt, aber andererseits in verschiedenen Entfernungen zur Rammstelle gemessen werden sollte, konnten die einzelnen Messungen mit der Hydrophonkette an einem Ort nicht von großer Dauer sein und waren auf jeden Fall kürzer als die Einsatzdauer des GMS. Es wurde in Abständen von 850 m, 2 km und 5 km von der Rammstelle gemessen. Abbildung 170: Schemazeichnung der vom Schiff abgehängten Hydrophonkette mit 10 über die Tiefe verteilten Hydrophonen. Dieses System wurde nur vom verankerten Schiff eingesetzt Als weiteres System wurde ein vom Schiff abgehängter akustischer Sendewandler eingesetzt (Abbildung 171). Mit diesem wurden in einstellbarer Tiefe definierte Signale mit bekannten Pegeln ins Wasser abgestrahlt. Diese wurden mit dem GMS aufgezeichnet. Mit Hilfe eines derartigen Schallausbreitungsversuchs kann die Charakteristik der Schallausbreitung zwischen Sender und Empfänger untersucht werden. Bei den Schallmessungen, bei denen Schall von den Rammpfählen oder den im Betrieb befindlichen WEA erzeugt wird, ist dies nur schwer möglich, da in diesen Fällen nicht nur die Schallausbreitung zwischen Quelle und Empfänger sondern auch die Charakteristik der Schallquelle (d.h. sowohl die Form des Schallsignals als auch die Art der Abstrahlung) nicht genau bekannt ist. Einschränkend muss gesagt werden, dass mit dem zur Verfügung stehenden Wandler Signale nur für Frequenzen von 500 Hz bis 2000 Hz erzeugt werden konnten. Seite 262

11 Dies bedeutet, dass ein Teil der beim Rammschall bekannterweise auftretenden niederfrequenten Anteile [2] nicht gesendet werden konnte. Schallausbreitungsversuche mit dem Sendewandler konnten nur dann ausgeführt werden, wenn vorher das GMS ausgebracht worden war, um als Empfänger dienen zu können. Die Schallausbreitungsversuche dauerten in der Regel nicht länger als eine Stunde. Die gängigen Durchführungsanweisungen zum Schutz von Meeressäugern beim Einsatz von aktiven Sendesystemen wurden befolgt (zum Beispiel Pegel ramp up). Abbildung 171: Sendewandler (schwarze Kugel) eingebaut in ein Metallgestell. Das System wurde mit dem Schiffskran auf eine frei wählbare Tiefe ins Wasser gehängt Ergänzt wurden die oben genannten Messungen durch wiederholte Messungen des vertikalen Schallgeschwindigkeitsprofils im Wasser mit einer CTD-Sonde. Außerdem wurde der vom eigenen Schiff ins Wasser abgestrahlte Schall durch Vorbeifahrten am GMS bestimmt. Vorläufige Messergebnisse zum Rammschall Da die Auswertung des umfangreichen Datensatzes noch nicht abgeschlossen ist, kann und soll an dieser Stelle keine umfassende Analyse präsentiert werden. Zur Illustration möchten wir allerdings zwei vorläufige Datenbeispiele zum Rammschall beschreiben. Der Leser kann ausführliche Analysen von anderen bei Borkum West II bzw. alpha ventus durchgeführten Ramm- und Betriebsschallmessungen z.b. in [2,3,5] finden. Abbildung 171 zeigt das Zeitsignal eines Rammschlages bei BW II, der vom GMS in 750 m Entfernung von der Rammstelle in einer Höhe von 5 m über dem Meeresgrund gemessen wurde. Aufgetragen ist der Schalldruck in kpa als Funktion der Zeit in Sekunden. Es sei an dieser Stelle betont, dass zwischen der Rammstelle und dem GMS keine schallmindernde Maßnahme installiert war. Seite 263

12 Während der Rammarbeiten bei Borkum West II wurde zwar grundsätzlich ein schallmindernder Blasenschleier betrieben, allerdings wurden zeitgleich mit unseren Messungen spezielle Blasenschleierkonfigurationen getestet, die Lücken im Blasenschleier zur Folge hatten [3]. Durch eine solche Lücke breitete sich der Rammschall ungedämpft bis zu unserem GMS aus. Dies erklärt die hohen Spitzendruckwerte, die bis zu 6 kpa erreichen. Dies entspricht einem Spitzenpegel von Lpeak = 195 db re 1μPa. Zuletzt zeigen wir in Abbildung 173 das Zeitsignal eines Rammschlages, der im 52 km entfernten Offshore-Windpark BARD Offshore I durchgeführt wurde. Man erkennt die deutlich geringere Amplitude (mit Maximum bei ca. 50 Pa, entsprechend Lpeak = 154 db re μpa) des Schalldrucks und die weitaus größere Spreizung des Signals in der Zeit. Die geringere Amplitude ist auf den Ausbreitungsverlust und die Spreizung auf die Mehrwegeausbreitung (hervorgerufen durch Mehrfachreflexionen an Oberfläche und Meeresboden) zurückzuführen. Direkt vergleichbar sind die hier gezeigten Rammschallbeispiele nicht, da vermutlich die Rammpfähle und Rammenergien unterschiedlich waren. Wir möchten betonen, dass die Erfassung des Rammschalls von BARD Offshore I nicht geplant war, sondern eher zufällig erfolgte. Abbildung 172: Zeitsignal des mit dem Geräuschmesssystem aufgezeichneten Schalldrucks eines Rammschlages der bei Borkum West II durchgeführt wurde. Der Abstand zwischen Rammstelle und Schallempfänger betrug 750 m. Zwischen Rammstelle und Schallempfänger war keine schallmindernde Maßnahme installiert Seite 264

13 Abbildung 173: Zeitsignal des mit dem Geräuschmesssystem aufgezeichneten Schalldrucks eines Rammschlages der beim Offshore-Windpark Bard Offshore I durchgeführt wurde. Der Abstand betrug ca. 52 km Zusammenfassung Dieser Aufsatz gibt einen kurzen Überblick über die Anforderungen an Wasserschallmessungen aus Sicht der Genehmigungsbehörde und über die Vorgehensweise und den Umfang der wissenschaftlichen Messungen, die durchgeführt werden müssen, um den noch offenen Fragen nachgehen zu können. Es sei betont, dass mit den hier beschriebenen Messungen nur einem Teil der noch offenen wissenschaftlichen Fragestellungen nachgegangen werden kann. So sind unsere Messungen z.b. nicht ausreichend, die Schallausbreitung nahe der Rammstelle oder die Schallausbreitung im Sediment zu untersuchen. Es dürfte klar sein, dass die wissenschaftlichen Messungen zu zeitaufwändig und zu teuer sind, um im üblichen Genehmigungsverfahren gefordert werden zu können. Nichtsdestotrotz sind sie notwendig, um die Grundlagen für die Erstellung von im Genehmigungsverfahren gültigen Messvorschriften zu liefern und einen Beitrag zur Beschreibung der möglichen Genauigkeit von Messungen und Prognosen im Hinblick auf die Zielgrößen geben können. Danksagung Die Forschungsfahrt konnte nur Dank der Hilfe und guten Zusammenarbeit vieler Personen erfolgreich durchgeführt werden. An erster Stelle gilt unser Dank der Besatzung des FS Elisabeth Mann Borgese. Auch danken wir dem Betriebsbüro alpha ventus und der Borkum West II Betreibergesellschaft Trianel für die gute Zusammenarbeit und dem Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie für dessen Unterstützung. Seite 265

14 Literatur [1] Offshore Windparks Messvorschrift für Unterwasserschallmessungen Aktuelle Vorgehensweise mit Anmerkungen, BSH, Oktober [2] Messungen von Unterwasserschall beim Bau der Windenergieanlagen im Offshore- Testfeld alpha ventus, ITAP Institut für technische und angewandte Physik, Oldenburg, Mai [3] Akustische Messungen bei den Rammungen in Forschungsphase 1 im Offshore- Windpark Borkum West II, Projekt Hydroschall Off BW II Entwicklung und Erprobung des Großen Blasenschleiers zur Minderung der Hydroschallemissionen bei Offshore- Rammarbeiten, BMU Förderkennzeichen A/B/C, April [4] Wasserschallmessungen bei den Offshore Windparks Borkum West II und Testfeld alpha ventus Teil 1: Fahrtbericht, Wehrtechnischer Bericht WTD /2012 WB, Kiel, August [5] Messungen von Unterwasserschall beim Betrieb der Windenergieanlagen im Offshore- Windpark alpha ventus, Institut für technische und angewandte Physik, Oldenburg, Mai Seite 266