10 Fragen - 10 Antworten zu Detektionssystemen - Faktenpapier zur automatisierten Detektion und ereignisbezogenen Abschaltung zur Verminderung von ...
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
10 Fragen – 10 Antworten
zu Detektionssystemen
Faktenpapier zur automatisierten Detektion
und ereignisbezogenen Abschaltung
zur Verminderung von Vogelkollisionen
an Windenergieanlagen2
|
Impressum:
© KNE gGmbH, Stand 27.02.2020
Herausgeber:
Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende
Kochstraße 6–7, 10969 Berlin
+49 30 7673738-0
info@naturschutz-energiewende.de
www.naturschutz-energiewende.de
V. i. S. d P.: Dr. Torsten Raynal-Ehrke
HRB: 178532 B
Bearbeitung: Eva Schuster, Dr. Elke Bruns
Zitiervorschlag:
KNE (2020): 10 Fragen – 10 Antworten zu Detektions-
systemen. Faktenpapier zur automatisierten Detektion
und ereignisbezogenen Abschaltung zur Verminderung
von Vogelkollisionen an Windenergieanlagen
Haftungsausschluss:
Die Inhalte dieses Dokumentes wurden nach bestem
Wissen geprüft, ausgewertet und zusammengestellt.
Eine Haftung für die Richtigkeit sowie die Vollständig-
keit der hier enthaltenen Angaben wird ausgeschlos-
sen. Dies betrifft insbesondere die Haftung für even-
tuelle Schäden, die durch die direkte oder indirekte
Nutzung der Inhalte entstehen. Sämtliche Inhalte
dieses Dokumentes dienen der allgemeinen Informa-
tion. Sie können eine Beratung oder Rechtsberatung
im Einzelfall nicht ersetzen.
Bildnachweis:
Titel: pixabay – JacLou-DL
Design:
www.corporate-new.de
10 Fragen – 10 Antworten zu Detektionssystemen – © 2020 Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende| 3
10 Fragen – 10 Antworten
zu Detektionssystemen
D
ieses Papier greift eine Auswahl häufig gestell- praktischen Erprobung von Systemen zur ereignisbezo-
ter Fragen zu Detektionssystemen auf. Es fasst genen Abschaltung 1.
Informationen aus der Dokumentation der Das Papier bietet damit eine gemeinsame Wissens-
Fachkonferenz „Vogelschutz an Windenergieanlagen basis für die nun im Weiteren anzugehende Diskussion2
(KNE 2019a) in leicht verständlicher Form zusammen über Mindestanforderungen, Eignungsbedingungen
und ergänzt einzelne Fragen aus dem Kontext der und Wirksamkeitsschwellen.
1. Welche Detektionssysteme können für die Erkennung
von Vögeln eingesetzt werden?
Detektionssysteme, die für die Detektion von einzel- Vereinzelt gibt es zudem Systeme, die beide Basistech-
nen mittelgroßen bis großen Vögeln im Bereich eines nologien miteinander kombinieren. Bei weiterführen-
ganzen Windparks beziehungsweise im Umfeld von ein- dem Interesse an einem Überblick über die Verfügbar-
zelnen Windenergieanlagen (WEA) entwickelt wurden, keit und Eigenschaften einzelner Detektionssysteme
lassen sich im Wesentlichen in zwei unterschiedliche verweisen wir auf die Synopse „Technische Systeme“
Systemtypen 3 untergliedern: (KNE 2020, in Vorbereitung).
Kamerasysteme (u. a. Bioseco, BirdVision, DTBird,
IdentiFlight, ProBird, SafeWind),
Radarsysteme (u. a. BirdScan, RobinRadar),
1 Der Begriff „ereignisbezogene Abschaltung“ bezeichnet den Vorgang, bei dem nach der Erkennung einer Zielart ein Signal an die Betriebssteuerung
der WEA gesendet wird, um diese in den Trudelmodus zu versetzen. Ein völliger Stillstand des Rotors ist damit nicht gemeint, sondern eine Reduzierung
der Rotorblattspitzengeschwindigkeit, bei der kein signifikant erhöhtes Kollisionsrisiko mehr vorliegt.
2 Unter anderem im Rahmen der durch das BfN geförderten Workshopreihe „Anforderungen an technische Überwachungs- und Abschaltsysteme an
Windenergieanlagen“.
3 Auf GPS-gestützte Systeme/Geofences wird hier nicht näher eingegangen.
10 Fragen – 10 Antworten zu Detektionssystemen – © 2020 Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende4
|
2. Wie funktionieren
Detektionssysteme?
Radarsysteme gestützten) Analyseprozess bereinigt werden. Störende
Radarsysteme zur Erfassung von Einzelvögeln werden Informationen, zum Beispiel so genanntes Radar
im Bereich des Windparks oder in angrenzenden Berei- rauschen (Clutter) und nicht relevante Flugobjekte
chen installiert. Häufig werden sie am Boden bzw. auf (bspw. Insekten, Flugzeuge) müssen herausgefiltert
Containern oder bei Bedarf erhöht, beispielsweise auf werden. Damit dies in Echtzeit erfolgt, werden eine
Turmkonstruktionen, angebracht. Da Radarwellen ver- stabile und ausreichende Stromversorgung sowie leis-
tikal aufragende Strukturen (Hügel, Wälder, Gebäude, tungsstarke Server mit einer hohen Rechenleistungen
Windenergieanlagen usw.) nicht durchdringen, ent- benötigt. Ob mit diesem Analyseprozess die relevan-
stehen an und hinter diesen Strukturen sogenannte ten Flugobjekte (bspw. allgemein Großvögel oder ein-
Radarschatten. In diesen Bereichen können Flugobjekte zelne Zielarten) sicher herausgefiltert und klassifiziert
nicht erkannt werden. Flache, offene Standorte wei- werden können, hängt von der Qualität des verwende-
sen deshalb potenziell weniger Radarschatten auf als ten Algorithmus und von der Komplexität der Arten
stark reliefierte und/oder durch einzelne Baumgruppen zusammensetzung am Standort ab. Dabei spielt es eine
geprägte Standorte. Die Radarsystem-Position ist des- Rolle, wie viele Arten überhaupt am Standort vorkommen
halb unbedingt am jeweiligen Standort zu optimieren, und wie häufig nicht relevante Arten vorkommen, die auf-
um eine möglichst hohe räumliche Abdeckungsrate zu grund ihrer Eigenschaften (bspw. Körpergröße) derselben
erreichen. Die vorherrschenden Standortgegebenhei- Klasse zugewiesen werden würden, wie die Zielart.
ten sind bei der Erwägung, ein Radarsystem zur ereig- Temporär auftretende Einschränkungen der Funk-
nisbezogenen Abschaltung einzusetzen, unbedingt tionsfähigkeit sind bei Starkregenereignissen oder
frühzeitig mit einzubeziehen. Schneefall zu erwarten. Ist das Radarsystem nicht
Radarsysteme zur Detektion von Vögeln senden für funktionsfähig, wäre dann in Zeiten mit erhöhtem Kolli-
Menschen und Tiere unschädliche Radarwellen aus (vgl. sionsrisiko eine temporäre Abschaltung der WEA vorzu-
Robin Radar Systems 2019), die von sämtlichen Oberflä- sehen, bis die Funktionsfähigkeit wieder gewährleistet
chen zurückgeworfen werden. ist. Allerdings ist an dieser Stelle zu ergänzen, dass die
Aus dem Reflexionssignal eines einzelnen Vogels Flugaktivität von Greifvögeln während Schlechtwetter-
erhält man genaue Informationen über dessen Position ereignissen ohnehin stark reduziert ist.
und Flughöhe – und somit auch über seine Entfernung In Situationen, in denen ein Flugobjekt als Zielart
zur WEA. Man erhält zudem Informationen über die klassifiziert wird und dieses zu nah an eine WEA her-
Körpergröße des detektierten Vogels, wobei sich diese anfliegt, wird ein Signal an die Anlagensteuerung der
auf die Größe des Vogeltorsos und nicht etwa, wie bei WEA gesendet, woraufhin diese dann in den Trudelmo-
Kamerasystemen, auf die Flügelspannweite beziehen. dus versetzt wird. Die Einleitung der Abschaltung muss
Verändert der Vogel im Flug seine Position, können aus mit einer ausreichenden Entfernung zur WEA erfol-
der kurz getakteten Abfolge von reflektierten Signalen gen, damit die Rotorblattgeschwindigkeit noch soweit
auch Aussagen über Flugrichtung und -geschwindigkeit reduziert werden kann, dass kein signifikant erhöhtes
getroffen werden. Aus einer Aneinanderreihung von Tötungsrisiko mehr gegeben ist, sobald der Vogel den
Detektionspunkten lassen sich Flugwege, sogenannte Rotorbereich erreicht.
Tracks, in Echtzeit generieren.
Radarsysteme zur Vogeldetektion erzeugen bei Kameragestützte Systeme
ihrem Einsatz große Datenmengen. Um daraus aus- Zwischen den Kamerasystemen bestehen Unter-
sagekräftige Informationen zu erhalten, müssen die schiede hinsichtlich der Systemkonfiguration. Daraus
Daten durch einen automatisierten (auf Algorithmen resultieren unterschiedliche Eigenschaften (vgl. KNE
10 Fragen – 10 Antworten zu Detektionssystemen – © 2020 Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende| 5
2018; Fortschreibung geplant). Welches System für wel- besser unterschieden werden, wodurch die Anzahl von
chen Einsatzbereich geeignet ist, ist stark von dem Ver- nicht notwendigen Abschaltungen wesentlich reduziert
wendungszweck (Monitoring oder ereignisbezogene werden kann (Stichwort: Falsch-Positiv-Rate).
Abschaltung) sowie der standortspezifischen Frage- Da hier große Datenmengen entstehen und die
stellung abhängig (insbesondere: Was ist die Zielart? Datenübermittlung und vor allem auch die Datenana-
Wie hoch ist die Flugaktivität? Welche Arten kommen lyse in Echtzeit erfolgen müssen, sind auch hier ausrei-
darüber hinaus noch vor?). chend große und stabile Rechner- und Übertragungs-
Kamerasysteme bestehen meist aus mehreren kapazitäten erforderlich.
Einzelkameras, um das nähere Umfeld einer WEA im Die Reichweite der Kamerasysteme, das heißt der
Umkreis von 360 Grad abdecken zu können. Sie sind Abstand, mit dem ein Flugobjekt sicher erkannt wird,
häufig am Mast der WEA angebracht. Manche Systeme hängt von der Leistungsfähigkeit der verwendeten
werden jedoch auf Containern oder auf Turmkonstruk- Kameramodule ab. Im Vergleich zu Radarsystemen ist,
tionen innerhalb des Windparks installiert. Die räum- die aus rein technischer Sicht erreichte und erreichbare
liche Abdeckung kann durch eine auf den Standort Reichweite hier wesentlich geringer. Darüber hinaus
angepasste Anbringungshöhe und Ausrichtung der ein- wird die Erfassungsreichweite aber auch von der Größe
zelnen Kameras optimiert werden. Lücken in der räum- der Zielart, den vorherrschenden Licht- und Sichtver-
lichen Abdeckung können dadurch reduziert und das hältnissen sowie vom Sonnenstand beeinflusst. Die
Sichtfeld erweitert werden. Durch eine erhöhte Posi- Herstellerangaben über die sichere Erfassungsreich-
tionierung ist es beispielsweise möglich, angrenzende weite, für beispielsweise den Rotmilan, variieren. Die
Bäume zu überragen und den Bereich über den Baum- Angaben reichen von etwa 300 Metern bis 750 Metern
kronen einsehbar zu machen. und basieren auf den aktuell vorliegenden Zwischen-
Kamerasysteme nehmen laufend Bilder auf. Fliegt ergebnissen. Bei der Einschätzung, ob die systemspezi-
ein Flugobjekt in den Erfassungsbereich des Systems, fische Reichweite ausreicht, um das Kollisionsrisiko bis
wird es zunächst visuell als undefiniertes Objekt erfasst unter die Signifikanzschwelle zu senken, ist unbedingt
und weiterverfolgt. Eine genaue Erfassung der Posi- darauf zu achten, dass es sich bei dem angegebenen
tion erfolgt in der Regel nicht. Eine Ausnahme stel- Wert um die Reichweite handelt, bei der Individuen
len Kameras ysteme dar, die ein Stereokamera-Modul der betrachteten Art sicher erkannt werden. Angaben
besitzen (IdentiFlight, Bioseco, geplant: BirdVision). Es der maximal möglichen Reichweite geben hier keinen
ermöglicht die Ermittlung der Flugobjektposition (ins- Aufschluss.
besondere Entfernung zur WEA). Die automatisierte
Analyse der Bilddaten in Echtzeit und die zugrunde- Kombinierte Systeme
liegenden Algorithmen unterscheiden sich stark zwi- Bei einer Kombinationslösung wird die weiträumige,
schen den unterschiedlichen Kamerasystemen. Man- radargestützte Erfassung des Flugobjektes im Raum
che Systeme berücksichtigen bei der Analyse lediglich (Bestimmung von der genauen Position, Flugrichtung
die Größe und teilweise auch die Fluggeschwindigkeit und Geschwindigkeit) durch eine zielgerichtete bild-
der erfassten und getrackten Pixelwolke. Andere Kame- gestützte Erfassung ergänzt: Der Vogel wird durch das
rasysteme sehen eine weiterführende Analyse vor, Radarsystem lokalisiert und leitet die Positionsdaten
in der sie die Beschaffenheit (bspw. Farbe und Form) weiter an das Kamerasystem. Das Kamerasystem rich-
der Pixelwolke mitberücksichtigen, wie auch das Flug- tet sich daraufhin aus und kann das lokalisierte Flug-
verhalten des Flugobjektes. So kann eine tatsächliche objekt dann zielgerichtet optisch erfassen, tracken (ver-
Identifizierung von Flugobjekten auf Arten- oder zumin- folgen) und automatisch identifizieren. Diese Lösung ist
dest Artengruppen-Ebene erfolgen (Stichwort: „deep derzeit für die Erfassung von Einzelvögeln an WEA an
learning“). Relevante Flugobjekte (Individuen der Ziel- Land noch nicht marktverfügbar. Mit welchen Kosten
arten) können so von nicht relevanten (bspw. Insekten eine solche kombinierte Lösung verbunden sein wird,
oder Flugzeuge, nicht windenergiesensible Vogelarten) bleibt abzuwarten.
10 Fragen – 10 Antworten zu Detektionssystemen – © 2020 Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende6
|
3. Sind Detektionssysteme bereits als
Schutzmaßnahme anerkannt?
Eine Schutzmaßnahme im Sinne des § 44 Abs. 5 Nr. 1 ausgereift“ sind. Erst dann „sei davon auszugehen“,
Bundesnaturschutzgesetz soll das Tötungsrisiko ver- dass sie „geeignet sind, artenschutzrechtliche Konflikte
mindern und unter die Signifikanzschwelle senken. zu vermeiden“ (TLUG 2017, S. 44). Wie der Nachweis der
Es müssen ausreichend Nachweise und/oder Experten „technischen Reife“ zu erbringen ist, bleibt hier jedoch
erfahrungen darüber existieren, dass die Maßnahme offen. In anderen Leitfäden wurde die Anwendung von
die notwendige Verminderungswirkung mit einer hohen Detektionssystemen zur Abschaltung bislang nicht
Prognosesicherheit entfalten wird. Ist die grundsätz- aufgenommen.
liche Wirksamkeit einer Schutzmaßnahme anerkannt, Ein abschließender empirischer Nachweis als Bewer-
muss zudem im jeweiligen Anwendungsfall geprüft tungsgrundlage über einen ausreichenden Wirkungs-
werden, ob diese Maßnahme unter Berücksichtigung grad der einzelnen Systeme steht derzeit noch aus.
standortspezifischer Belange geeignet ist. So ist durch eine fundierte Erprobung der Systeme –
In Deutschland sind Detektionssysteme zur Vogel möglichst in verschiedenen standörtlichen Situationen
erkennung und ereignisbezogenen Abschaltung noch und bezogen auf verschiedene Artengruppen – der
nicht allgemein anerkannt. In einzelnen Fällen wurden Nachweis zu erbringen, dass das jeweilige Detektions-
sie jedoch bereits als Genehmigungsvoraussetzung, system kollisionsgefährdete Vögel in ausreichender
teils zu Monitoringzwecken, aber auch zur ereignis Entfernung (Stichwort: Erfassungsreichweite) und mit
bezogenen Abschaltung, vorgesehen. Im Thüringischen hinreichender Sicherheit (Stichwort: Erfassungsrate)
Leitfaden ist der Einsatz von Detektionssystemen zur erkennt, und Kollisionen durch eine Reduzierung
Reduzierung von Vogelkollisionen an WEA als mögliche der Rotorblattgeschwindigkeit vermieden werden
Maßnahme genannt, jedoch unter dem Vorbehalt, dass können.
die Systeme weiterentwickelt werden bis sie „technisch
4. Inwieweit sind diese Systeme bisher erprobt
und welche Studien liegen hierüber vor?
Es existieren eine Reihe von Literaturstudien und für den Einsatz an WEA beziehungsweise in Windparks
Übersichtsartikeln, die den aktuellen Kenntnisstand zur Verminderung von Vogelkollisionen abzeichnet.
zu Detektionssystemen zusammenfassen (vgl. Bird- Bis vor kurzem fehlten jedoch unabhängige, empi-
Life International 2015, Dirksen 2017, KNE 2018, rische Untersuchungen zum Nachweis der Wirksam-
KNE 2019a, Schuster und Bruns 2018, Snoek 2016). keit weitgehend oder waren schon bald nicht mehr
Teilweise enthalten sie auch Informationen über lau- aktuell (bestehende Studien zu Radarsystemen: May
fende oder unveröffentlichte Pilotstudien und Exper- et al. 2017; bestehende Studien zu Kamerasystemen:
teneinschätzungen über die Systemleistungsfähigkei- Aschwanden et al. 2015, Harvey and Associates 2018,
ten. Die ausgewerteten Veröffentlichungen zeigen, dass Lagrange und Rico 2019, Litsgård et al. 2016, May et al.
sich angesichts des rapiden Entwicklungsfortschritts 2012, McClure et al. 2018). Die vorliegenden Informa-
bei Detektionssystemen zur Erfassung und Identifizie- tionen über den aktuellen Entwicklungsstand stammen
rung von Einzelvögeln in den letzten Jahren ein Potenzial überwiegend von den System-Herstellern, -Entwicklern
10 Fragen – 10 Antworten zu Detektionssystemen – © 2020 Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende| 7
oder -Vertreibern selbst. Nicht immer wird darin trans- sowohl über den aktuellen Entwicklungsstand als auch
parent dargelegt, mit welcher Methode und unter wel- über künftige Entwicklungsziele. Die Ergebnisse der
chen Bedingungen die angegebenen Werte, die die Fachkonferenz wurden dokumentiert und im Oktober
Leistungsfähigkeit belegen sollen, ermittelt wurden. 2019 veröffentlicht (KNE 2019a). Die ersten Abschluss-
Daraus wurde der Bedarf ersichtlich die verfügba- berichte aus den laufenden Erprobungsfällen werden
ren Detektionssysteme unabhängig zu erproben, um in der ersten Hälfte 2020 erwartet.
den Wissensstand über deren Leistungsfähigkeit zu Parallel dazu werden seit Beginn der zweiten Hälfte
verbessern. 2019 und in den folgenden Jahren mehrere Detektions-
Auf der KNE-Fachkonferenz zum Thema „Vogel- systeme in einem Windtestfeld in komplexem Gelände
schutz an Windenergieanlagen“ in Kassel im Mai 2019 (WINSENT) des Windenergieforschungsclusters Süd
wurden von unabhängigen Gutachtern Zwischenergeb- (WindForS) in Baden-Württemberg erprobt (FuE-Vor-
nisse aus mehreren aktuell in Deutschland laufenden haben des Bundesamtes für Naturschutz „NatForWIN-
Erprobungsvorhaben vorgestellt. Zudem präsentierten SENT II“). Ergebnisse sind nach Abschluss des Projektes
sich die Hersteller mit ihren Systemen und informierten zu erwarten (Laufzeit: 15. Nov. 2018 bis 31. Okt. 2021).
5. Wie können Detektionssysteme fachlich valide
erprobt werden? Was ist dabei zu beachten?
Sollten Detektionssysteme eine geeignete Verminde- einschlägigen Experten das Anforderungsprofil „Erpro-
rungsmaßnahme darstellen, müssen sie grundsätzlich bung“ entwickelt (KNE 2019b). Es gibt Empfehlungen
geeignet sein, das signifikant erhöhte Tötungsrisiko zu für zu untersuchende Erprobungskriterien und für eine
senken. Ob diese Eignung gegeben ist, und ob die Sys- fachlich valide Herangehensweise.
teme darüber hinaus im Einzelfall ausreichend wirksam Im Rahmen einer Erprobung wären demnach fol-
sind, ist im Rahmen einer systematischen, und fach- gende Fragen zu klären:
wissenschaftlichen Anforderungen genügenden Erpro-
bung festzustellen. Die Ergebnisse der Erprobung lie- 1) Abdeckungsrate: Welche räumliche (technisch
fern einen neuen Stand der Wissenschaft, der behörd- möglicher Erfassungsbereich abzüglich der
lichen Entscheidungen zugrunde gelegt werden kann standortspezifischen Sichtverschattung) und
und der auch vor Gericht belastbar wäre. zeitliche (u. a. Tag und/oder Nacht, Systemaus-
Die Erprobung kann im Rahmen von Forschungs- fälle) Abdeckung erreicht das zu erprobende
projekten erfolgen. Einheitliche fachwissenschaftliche System im konkreten Erprobungsfall? Welches
Maßstäbe vorausgesetzt, könnte die Erprobung aber sind die begrenzenden systemimmanenten, und
auch „bottom up“ in konkreten Anwendungsfällen welches die standortspezifischen Faktoren?
betreiber-initiiert durchgeführt werden, wie es aktuell
2) Erfassungsreichweite: Auf welche Entfernung
an mehreren Standorten in Deutschland der Fall ist.
zur WEA werden die Individuen der Zielart(en)
Um daraus verallgemeinerbare Erkenntnisse zu ziehen,
(in Abhängigkeit von insbesondere Körpergröße,
die über den Einzelfall hinaus gültig sind, wäre es erfor-
Flugverhalten, Anflugwinkel und Sicht-/Lichtver-
derlich, die Erprobung möglichst nach gleichen Stan-
hältnissen) erfasst?
dards durchzuführen und die Erprobungsergebnisse
von neutraler Seite validieren zu lassen. Um diesen 3) Erfassungsrate: Wie viele von den tatsächlich
Prozess zu unterstützen, hat das KNE zusammen mit vorkommenden und relevanten Flugobjekten
10 Fragen – 10 Antworten zu Detektionssystemen – © 2020 Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende8
|
werden durch das Detektionssystem erfasst, und einem Zielobjekt ausgelöst wurde? Wie häufig
welche Faktoren beeinflussen die Erfassungs- kam es zu nicht erforderlichen Abschaltungen?
rate? Was ist die Richtig-, was die Falsch-Positiv- Zu welchen Einbußen führten die ereignisbe-
sowie was die Falsch-Negativ-Rate? zogenen Abschaltungen? Zu welchen Einbußen
führten die nicht erforderlichen Abschaltungen?
4) Identifizierungs- bzw. Klassifizierungserfolg:
Wie sind diese Einbußen insgesamt im Vergleich
Werden die Flugobjekte durch das System ent-
zu den wirtschaftlichen Folgen einer pauschalen
sprechend der Zielstellung richtig klassifiziert
Abschaltung einzuschätzen?
bzw. identifiziert?
5) Wirksamkeit und Effizienz der Systemreaktion Bei weiterführendem Interesse an den Empfehlungen
(ereignisbezogene Abschaltung): Wie häufig des KNE für eine fachlich valide Erprobung verweisen wir
wurde eine Abschaltung vorgenommen, die von auf das Anforderungsprofil „Erprobung“ (KNE 2019b).
6. Kann eine Systemerprobung auch
ohne Bestandsanlagen erfolgen?
Sofern das betrachtete Detektionssystem nicht an der (bspw. Lenkungsmaßnahmen), die die Flugaktivität der
WEA selbst installiert werden muss, sondern abseits Zielart(en) im Bereich des Standorts reduzieren.
der WEA, beispielsweise auf einem Container oder Wird das erprobte System anschließend zur ereig-
einer Turmkonstruktion, kann eine Erprobung der Leis- nisbezogenen Abschaltung an WEA eingesetzt, kann
tungsfähigkeit und Zuverlässigkeit grundsätzlich auch es zu Sichtverschattungen durch die WEA-Strukturen
vor dem Anlagenbau zu aussagekräftigen Ergebnissen kommen. Die erreichte räumliche Abdeckung durch
führen. Die bereits genannten Erprobungskriterien kön- das Detektionssystem ist dann nachträglich zu prüfen.
nen unter den vorherrschenden standortspezifischen Ob die Verschattung durch die WEA-Struktur für die
Bedingungen (bspw. Relief, Vegetation, Zielart(en), Wirksamkeit des Detektionssystems als Verminde-
andere vorkommende Arten) untersucht werden. rungsmaßnahme im Einzelfall relevant ist, kann vorab
Da für eine fachlich valide Erprobung eine aus- auch mit Hilfe einer Modellierung unter Berücksich-
reichende, jedoch möglichst große Stichprobenzahl 4 tigung der vorgesehenen WEA-Standorte untersucht
erforderlich ist, kann eine Systemerprobung auf einem werden. Wird eine Erhöhung der räumlichen Abde-
Standort ohne bereits genehmigte und somit den ckung nachträglich nötig, kann über eine Optimierung
artenschutzrechtlichen Anforderungen genügende der Systemposition oder die Erweiterung um eine wei-
WEA, von Vorteil sein. Der Grund dafür ist, dass an tere Hardware-Systemkomponente (bspw. Antenne,
bereits genehmigten WEA von einer geringen Flugakti- Kamerakonfiguration) entschieden werden. Die Erpro-
vität bzw. einem geringen Kollisionsrisiko für die Zielart bungsergebnisse werden dadurch aber nicht in Frage
ausgegangen werden muss. Entweder handelt es sich gestellt.
um einen von vornherein konfliktarmen Standort, oder Durch eine Erprobung vor dem Bau der WEA
es wurden Verminderungsmaßnahmen vorgesehen ergibt sich ein weiterer Vorteil: Durch den Einsatz von
4 Als Stichprobe wird ein durch das System erfasstes Flugereignis eines Individuums der Zielart verstanden. Die Stichprobenzahl, die es mindestens zu erreichen gilt,
sollte zuvor festgelegt werden. Liegen bereits Beobachtungsdaten für den Standort vor, besteht die Möglichkeit die erforderliche Stichprobenzahl mit Hilfe einer
„Power Analyse“ zu ermitteln (vgl. Johnson et al. 2015).
10 Fragen – 10 Antworten zu Detektionssystemen – © 2020 Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende| 9
Detektionssystemen erfolgt eine wesentlich präzisiere wo die Flugereignisse genau lokalisiert sind, wie viele
Bewertung des Standorts als durch von Beobachtern relevante Flugereignisse am Standort tatsächlich statt-
durchgeführte Raumnutzungsanalysen. Auf dieser finden, und welche Abschaltzeiten daraus resultieren
Grundlage lässt sich wesentlich genauer abschätzen, würden.
7. Welche Standorteigenschaften sind für die
Systemwahl im Einzelfall ausschlaggebend?
Es ist vorwegzunehmen, dass Detektionssysteme in Vogelarten im Umfeld des Vorhabens und in wel-
Kombination mit einer ereignisbezogenen Abschal- chem Abstand zu den geplanten WEA? Bestehen
tung, auch wenn ihre grundsätzliche Wirksamkeit aus- häufig genutzte Flugkorridore?
reichend belegt wäre, kein „Allheilmittel“ darstellen.
WEA- sowie systemtechnische, wirtschaftliche als auch Gebietsgröße: Wie viele WEA sind geplant?
artenschutzrechtliche Gründe können gegen den Ein- Wie sind diese im Gebiet angeordnet?
satz eines Systems im Einzelfall sprechen. Wird erwar-
tet, dass durch ein Vorhaben das Tötungsrisiko einer Artvorkommen: Für welche Zielart(en) soll das
bestimmten Zielart am Standort signifikant erhöht ist Detektionssystem eingesetzt werden? Welche
(vgl. § 44 Abs. 1 Nr. 1 Bundesnaturschutzgesetz) und Arten kommen darüber hinaus am Standort vor?
soll der artenschutzrechtliche Konflikt durch den Ein- Mit wie vielen Überflügen muss jeweils gerechnet
satz eines Detektionssystems vermieden werden, sollte werden?
zunächst unbedingt eine Einschätzung des Standor-
tes erfolgen, um beantworten zu können, ob der Sys- Einsehbarkeit: Wie sind Relief und Vegetation
temeinsatz möglich und sinnvoll ist. Zudem spielt die am Standort beschaffen? Wie ist der Bereich um
genaue Betrachtung der Standorteigenschaften eine die einzelnen WEA beschaffen? Gibt es aufra-
wichtige Rolle bei der Entscheidung darüber, welches gende Strukturen (bspw. Wald, Baumgruppen,
der verfügbaren Systeme im Einzelfall am besten geeig- Gebäude)?
net ist. Nachfolgend sind einige, im Zuge der System-
auswahl und überschlägigen Abschätzung der Stand- Kommen nach einer ersten überschlägigen Prüfung
orteignung, zu klärende Fragen, ohne Anspruch auf einzelne Detektionssysteme in die nähere Auswahl,
Vollständigkeit, aufgeführt: sollten dann von den Systemherstellern beziehungs-
weise -anbietern Modellierungen der möglichen räum-
Anwendungszweck: Soll ein Detektionssystem lichen Abdeckung unter Berücksichtigung einer opti-
zur Sachverhaltsklärung (bspw. vorbereitende mierten Systemposition und Systemkonfiguration
Standortbewertung, betriebsbegleitendes angefordert werden.
Monitoring) oder als Verminderungsmaßnahme Das KNE konzipiert und begleitet im Rahmen eines
zur ereignisbezogenen Abschaltung eingesetzt FuE-Projektes eine Workshopreihe zur Erarbeitung
werden? von Empfehlungen beim Umgang mit Detektions-
systemen in der Genehmigungspraxis. Dabei sollen
Kenntnisstand: Wurden bereits avifaunistische auch die bei der Einschätzung der Standorteignungen
Untersuchungen am Standort durchgeführt? zu berücksichtigenden Faktoren weiter konkretisiert
Gibt es Brutstandorte windenergiesensibler werden.
10 Fragen – 10 Antworten zu Detektionssystemen – © 2020 Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende10
|
8. Wie lange dauert es, bis eine WEA den Trudelmodus
erreicht hat?
Die ereignisbezogene Abschaltung zielt auf die Reduzie- Die Zeitspanne, die zum Austrudeln benötigt wird,
rung der Rotorblattspitzengeschwindigkeit ab. Es soll beträgt nach WEA-Herstellerangaben zwischen 20
ein Trudelmodus mit einer Blattspitzengeschwindigkeit und 40 Sekunden. Die Dauer kann je nach WEA-Typ
erreicht werden, bei der kein signifikant erhöhtes Kolli- variieren.
sionsrisiko mehr gegeben ist. Dieser Vorgang ist nicht Die Dauer bis zum Erreichen des Trudelmodus stellt
mit einem Notstopp zu vergleichen. Ein Stillstand des eine wichtige Größe zur Beurteilung der Wirksam-
Rotors ist nicht zwingend geboten. keit eines Detektionssystems zur ereignisbezogenen
Der Trudelmodus wird herbeigeführt, indem die Abschaltung dar. Die sichere Erfassungsreichweite für
Rotorblätter so gedreht („gepitcht“) werden, dass sie einen Vogel der Zielart muss demnach so groß sein,
durch den Wind nicht mehr angetrieben, sondern dass die WEA im Trudelmodus ist, noch bevor der Vogel
gebremst werden. den Rotorbereich erreicht hat.
9. Wie hoch sind die Abschaltzeiten, und mit welchen
Einbußen muss gerechnet werden?
Diese Frage lässt sich nicht pauschal beantworten. ereignisbezogene Abschaltung vorteilhaft ist, als auf
Dies hängt zum einen stark von den Standortgegeben- der Basis einer herkömmlichen Raumnutzungsanalyse.
heiten ab (insbesondere Anzahl von Überflügen der Ein Prognosetool für zu erwartende Abschaltzeiten
Zielart, Vorkommen anderer nicht genehmigungsrele- könnte verbleibende Planungs- und Investitionsunsi-
vanter, aber ähnlicher Arten). Zum anderen spielt die cherheiten verringern. Auf dieser Grundlage könnte
Leistungsfähigkeit des Systems eine entscheidende entschieden werden, ob der Einsatz eines Detektions-
Rolle (insbesondere Anzahl der Detektionsfehler [Stich- systems zur ereignisbezogenen Abschaltung gegen-
wort: Falsch-Positiv-Rate], Vorhandensein und Quali- über einer pauschalen Abschaltung während der
tät einer automatischen Flugobjektidentifizierung). Ob Brut- und Fortpflanzungszeit Vorteile bringt, die den
der Einsatz von Detektionssystemen aus wirtschaftli- Aufwand rechtfertigen. Bei der Entscheidung über die
cher Sicht zumutbar ist, muss im Einzelfall entschieden Vorzugswürdigkeit einer ereignisbezogenen Abschal-
werden. Wenn mit Hilfe des vorgesehenen Detektions tung sind neben der Abschaltzeit und –häufigkeit natür-
systems bereits ein umfassendes Bild über die Flug- lich auch die Kosten für die Systemanschaffung und
aktivität am betrachteten Standort vorliegt, würde System
instandhaltung sowie ein möglicher erhöhter
dies die Abschätzung der zu erwartenden Einbußen Verschleiß der WEA-Bauteile 5 zu berücksichtigen.
erleichtern. Durch eine auf technische Erfassungssys-
teme gestützte Voruntersuchung kann eine wesent-
lich genauere Einschätzung darüber erfolgen, ob die
5 Durch den Lastwechsel entstehen mechanische Belastungen, die einen höheren Verschleiß von WEA-Bauteilen zur Folge haben können. Im Vergleich zum Notstopp
ist die Beanspruchung und damit auch die Verschleißwirkung beim Übergang in den Trudelmodus aber deutlich geringer.
10 Fragen – 10 Antworten zu Detektionssystemen – © 2020 Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende| 11
10. Wo wird aktuell noch der größte
Entwicklungsbedarf gesehen?
In den vergangenen zwei bis drei Jahren, war die Weiter- den Rotmilan von weit mehr als 300 Metern sicher
entwicklung verfügbarer Detektionssysteme beachtlich erreichen konnten. Auch die automatische Arterken-
(vgl. KNE 2019a, KNE 2018). Nach ersten Erprobungs- nung erscheint zum aktuellen Zeitpunkt, zumindest
zwischenergebnissen wie auch den Aussagen der Sys- für einzelne Arten wie den Rotmilan, den Seeadler und
temhersteller selbst, weisen die Entwicklungsstände den Weiß- und Schwarzstorch lösbar zu sein. Um den
zwischen den einzelnen Detektionssystemen durchaus erreichten Stand zu konsolidieren und weitere Arten
Unterschiede auf. Festzustellen ist, dass es mittler- aufnehmen zu können, besteht weiterhin Entwicklungs-
weile Kamerasysteme gibt, die die Herausforderung und Erprobungsbedarf. Die Berichte aus laufenden
der Entfernungsmessung eines Flugobjektes zur WEA Erprobungsvorhaben werden zur Klärung der Erfolgs-
in Echtzeit sowie eine Reichweite für beispielsweise aussichten beitragen.
10 Fragen – 10 Antworten zu Detektionssystemen – © 2020 Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende12
|
ANHANG
Literaturverzeichnis
Aschwanden, J., Wanner, S. Liechti, F. (2015): Johnson, P.C., Barry, S.J., Ferguson, H.M., Müller,
Investigation on the effectivity of bat and bird P. (2015): Power analysis for generalized linear
detection by the DTBird-system at a wind turbine. mixed models in ecology and evolution.
Final Report Bird Detection. Schweizerische In: Methods in Ecology and Evolution (6):
Vogelwarte, Sempach. 34 S. S. 133–142.
Online-Dokument (letzter Zugriff: 10.12.2019). Online-Dokument (letzter Zugriff: 10.12.2019).
Birdlife International (2015): Review and guidance KNE (2019a): KNE-Fachkonferenz Vogelschutz
on use of “shutdown-on-demand” for wind an Windenergieanlagen – Detektionssysteme
turbines to conserve migrating soaring birds in als Chance für einen naturverträglichen
the Rift Valley/Red Sea Flyway. 49 S. Windenergieausbau? Dokumentation zur
Online-Dokument (letzter Zugriff: 10.12.2019). KNE-Fachkonferenz am 15. und 16. Mai 2019
in Kassel. 58 S.
Dirksen, S. (2017): Review of methods and Online-Dokument (letzter Zugriff: 10.12.2019).
techniques for field validation of collision rates
and avoidance amongst birds and bats at KNE (2019b): Anforderungsprofil „Anforderungen
offshore wind turbines. Technical report. 47 S. an eine fachlich valide Erprobung von
Online-Dokument (letzter Zugriff: 10.12.2019). technischen Systemen zur bedarfsgerechten
Betriebsregulierung von Windenergieanlagen“.
Harvey, H.T. and Associates (2018): AWWI 33 S.
Technical Report: Evaluating a Commercial-Ready Online-Dokument (letzter Zugriff: 10.12.2019).
Technology for Raptor Detection and Deterrence
at a Wind Energy Facility in California. American KNE (2018, Aktualisierung in Vorb.): Synopse
Wind Wildlife Institute, Washington DC. 96 S. der technischen Ansätze zur Vermeidung von
Online-Dokument (letzter Zugriff: 10.12.2019). potenziellen Auswirkungen auf Vögel und
Fledermäuse durch die Windenergienutzung.
27 S.
Online-Dokument (letzter Zugriff: 10.12.2019).
10 Fragen – 10 Antworten zu Detektionssystemen – © 2020 Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende| 13
Lagrange, H., Rico, P. (2019): Evaluation of bird Robin Radar Systems (2019): Safety statement for
detection efficiency of ProBird. Tracking missed MAX radar system. Broschüre. Stand November
detection and false positives. Präsentation 2019. 3 S.
vom 29. August 2019. Conference on Wind
energy and Wildlife impacts (CWW2019), Stirling, Schuster, E., Bruns, E. (2018): Technische Ansätze
Schottland. 19 S. zur bedarfsgerechten Betriebsregulierung.
Online-Dokument (letzter Zugriff: 10.12.2019). Eine Chance für den naturverträglichen
Ausbau der Windenergie? In: Naturschutz und
Litsgård, F., Eriksson, A., Wizelius, T., Säfström, Landschaftsplanung 50 (7): S. 226–232.
T. (2016): Pilotinstallation av DTBird-systemet i Online-Dokument (letzter Zugriff: 10.12.2019).
Sverige. 43 S.
Snoek, R.C. (2016): Technisch overzicht radar
May, R., Steinheim, Y., Kvaløy, P., Vang, R., systemen offshore windparken. Rijkswaterstaat
Hanssen, F. (2017): Performance test and Zee en Delta. 49 S.
verification of an off-the -shelf automated avian Online-Dokument (letzter Zugriff: 10.12.2019).
radar tracking system. In: Ecology and Evolution
2017: S. 1–9. TLUG – Thüringer Landesanstalt für Umwelt und
Geologie (2017): Avifaunistischer Fachbeitrag zur
May, R., Hamre, Ø., Vang, R., Nygård, T. (2012): Genehmigung von Windenergieanlagen (WEA) in
Evaluation of the DTBird video-system at the Thüringen. 61 S.
Smøla wind-power plant. Detection capabilities Online-Dokument (letzter Zugriff: 10.12.2019).
for captureing near-turbine avian behavior.
NINA Report 910. 27 S.
Online-Dokument (letzter Zugriff: 12.07.2018).
McClure, C.J.W., Martinson, L., Allison, T.D. (2018):
Automated monitoring for birds in flight:
Proof of concept with eagles at a wind power
facility. Biological Conservation 224 (2018):
S. 26–33.
10 Fragen – 10 Antworten zu Detektionssystemen – © 2020 Kompetenzzentrum Naturschutz und EnergiewendeSie können auch lesen
