Forschung für den Vogel- und Fledermausschutz an Windkraftanlagen

Die Nutzung von Windenergie weiter ausbauen – und gleichzeitig Vögel und Fledermäuse besser schützen: Um dieses Ziel zu erreichen, entwickeln Wissenschaftler der Universität Siegen zusammen mit mehreren Partnern ein neuartiges Detektionssystem für Windkraftanlagen.

Mit dem Europäischen Green Deal will die Europäische Union bis 2050 klimaneutral werden. Dazu müssen erneuerbare Energien schnell weiter ausgebaut werden – eine Schlüsselrolle kommt dem Ausbau der Windenergie zu. Dieser kollidiert jedoch häufig mit dem Artenschutz: Um Vögel und Fledermäuse zu schützen, werden Windkraftanlagen an sensiblen Standorten gar nicht erst genehmigt, oder bereits existierende Windräder müssen zu bestimmten Zeiten temporär abgeschaltet werden. Um dieses „Grün-Grün-Dilemma“ (Klimaschutz versus Artenschutz) aufzulösen, entwickeln und erproben Wissenschaftler der Universität Siegen zusammen mit mehreren Partnern ein neuartiges Detektionssystem für Vögel und Fledermäuse im Umfeld von Windkraftanlagen. Das Vorhaben „SENSE2SAVE“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.

Die Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft möchten im Rahmen des Projektes ein sogenanntes radar-akustisches System entwickeln: Mit Hilfe von Millimeterwellen-Radartechnik und Mikrofonen sollen Vögel und Fledermäuse in der Nähe von Windkraftanlagen erkannt und klassifiziert werden. Radarsignale geben Auskunft über die Position und Flughöhe einzelner Tiere. Auch die Körpergröße sowie die Flugrichtung und -geschwindigkeit könnten sich anhand der reflektierten Signale ableiten. Die Mikrofone zeichnen zusätzlich die Rufe der Tiere auf, um sie näher bestimmen zu können. Handelt es sich um eine gefährdete Art wie zum Beispiel den Rotmilan oder den Seeadler, soll die Rotorblattgeschwindigkeit künftig automatisch reduziert oder die Anlage sogar komplett gestoppt werden, damit die Tiere nicht zu Schaden kommen.

„Unser System funktioniert rund um die Uhr und fast bei jedem Wetter. Auch in der Dunkelheit oder bei Nebel können Vögel und Fledermäuse erkannt werden. Das ist ein klarer Vorteil gegenüber kamerabasierten Detektionssystemen, die sich gerade in der Erprobungsphase befinden“, sagt Projektleiter Dr.-Ing. Jochen Moll vom Lehrstuhl für Mechanik mit Schwerpunkt Schädigungsüberwachung (Prof. Dr.-Ing. Peter Kraemer) und dem Zentrum für Sensorsysteme (ZESS) der Universität Siegen. Ein gut funktionierendes und praktikables System würde dazu führen, dass mehr grüner Strom aus Windkraft gewonnen werden kann, ist Moll überzeugt: „Windkraftanlagen müssten dann wirklich nur noch bei akutem Bedarf abgeschaltet werden – also, wenn sich tatsächlich Tiere im Gefahrenbereich aufhalten. Pauschale Abschaltzeiten, wie sie aktuell existieren, wären nicht mehr notwendig.“

Um die Radarantennen und Mikrofone an die Windkraftanlagen zu bringen, möchten die Projektpartner neue Wege gehen. Geplant ist die Entwicklung einer speziellen Folie, in die die entsprechende Technik integriert ist und mit der die Windräder ganz einfach beklebt werden können. „Mit einer solchen Folie könnten wir tatsächlich einen Technologiesprung erzielen. Sie ließe sich meterweise drucken und beispielsweise am Turm aufbringen“, sagt Moll, betont aber gleichzeitig, dass die Idee aktuell noch in der Entwicklung ist: „Ob es tatsächlich gelingt, diese Folientechnik mit den erforderlichen sehr feinen Strukturen zu realisieren, wissen wir aktuell noch nicht.“ Voruntersuchungen seien zwar zu vielversprechenden Ergebnissen gekommen. Sollte die Folientechnik dennoch nicht die erwartete Leistungsfähigkeit zeigen, werde das Team auf bereits etablierte Antennentechnologien zurückgreifen.

Eine erste Feldstudie startet bereits im Juli auf der Schwäbischen Alb: Hier werden die Projektpartner Windkraftanlagen auf dem Forschungstestfeld WINSENT technisch ausstatten – zunächst jedoch mit bereits vorhandenen Radartechnologien. „Es geht uns darum, einmal die Infrastruktur unter Realbedingungen aufzubauen und während einer Fledermaus-Saison zu testen“, erklärt Jochen Moll. Parallel arbeiten die Verbundpartner an der Entwicklung der Folientechnik sowie an der Verbesserung der Radarsysteme. Die Systeme sollen in der Lage sein, möglichst „weit“ zu schauen und eine hohe Informationsdichte zu liefern. Die Auswertung der gewonnen Daten erfolgt in Echtzeit und unter anderem mit Hilfe von künstlicher Intelligenz.

„Unser Ziel ist es, mit Millimeterwellen-Radartechnik und Mikrofonen hochwertige Daten zu erfassen, diese zusammenzuführen und in Echtzeit auszuwerten. Damit könnten wir tatsächlich einen großen Beitrag zum Windkraftausbau bei gleichzeitigem Natur- und Artenschutz leisten“, sagt Moll.

Hintergrund:
Das Projekt „Akustik- und Radarsensorik für die Erkennung von Fledermäusen und Vögeln bei Windenergieanlagen – SENSE2SAVE“ ist Ende 2023 gestartet und auf insgesamt drei Jahre angelegt. Es wird vom BMWK mit dem Förderkennzeichen 03EE3099F gefördert. Zu den Projektpartnern zählen neben dem Lehrstuhl für Mechanik der Universität Siegen die JUWI GmbH aus Wörrstadt (assoziiert), die IMST GmbH aus Kamp-Lintfort, das Institut für Tierökologie und Naturbildung aus Gonterskirchen sowie das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW). Die Projektkoordination liegt bei der Flexoo GmbH aus Heidelberg.

Kontakt:
Dr.-Ing. Jochen Moll (Lehrstuhl für Mechanik mit Schwerpunkt Schädigungsüberwachung und ZESS der Universität Siegen)
E-Mail: jochen.moll@uni-siegen.de
Tel.: 0271 740-4943