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OffChEm Projekt 2017 - 2021

Stoffliche Emissionen aus Offshore-Windanlagen - Mögliche Einflüsse auf die marine Umwelt und deren Bewertung

Luftbild Offshore Windpark

(Foto: Sabine Billerbeck / Hereon)

Der fortschreitende Ausbau der Offshore-Windenergie in der Nord- und Ostsee ist gleichbedeutend mit einem stärker werdenden Eingriff in die Meeresumwelt. So sind derzeit bereits mehr als 1.000 Offshore-Windkraftanlagen und mindestens 20 Konverter- und Umspannplattformen errichtet. Jede Offshore-Installation stellt einen Eingriff in die Meeresumwelt dar. Kaum untersucht sind bisher stoffliche Freisetzungen dieser Anlagen. Hier sind vor allem die notwendigen Maßnahmen zum Korrosionsschutz und der Einsatz von Betriebsstoffen zu nennen. Wissenschaftliche Erkenntnisse über die freigesetzten Mengen und deren Verteilung in den jeweiligen Umweltkompartimenten (Wasser, Sediment, Biota) sind derzeit nur wenig vorhanden. Eine umfassende Bewertung der Auswirkungen auf die marine Umwelt ist nach aktuellem Kenntnisstand daher nur eingeschränkt möglich.

Korrosionsschutz im Fokus

Zum Schutz der Offshore-Anlagen vor Korrosion werden galvanische Anoden (sog. „Opferanoden“) eingesetzt, wodurch große Mengen an Metallverbindungen (insbesondere Verbindungen von Aluminium und Zink) im Laufe des Anlagenbetriebs kontinuierlich in die Meeresumwelt eingetragen werden. Neben den Hauptbestandteilen enthalten galvanische Anoden auch weitere metallische Nebenbestandteile (z.B. Indium, Blei, Cadmium sowie andere Schwermetalle), die beim Abschmelzen der Anoden ebenfalls in die Meeresumwelt eingetragen werden. Zudem werden im Offshore-Bereich vielfältige Beschichtungsmaterialien auf Polyurethan bzw. Epoxidharzbasis als Oberflächenkorrosionsschutz eingesetzt. Diese Beschichtungen können organische Substanzen enthalten, die im Laufe der Betriebszeit durch Verwitterung der Oberflächen und Auswaschung aus den Beschichtungen in die Meeresumwelt eingetragen werden und stellen somit eine weitere potentielle Belastungsquelle für Nord- und Ostsee dar.

Ziele des Projekts

Im Auftrag des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) untersucht das Hereon im Rahmen des Projektes OffChEM folgende Aspekte:

  • Identifikation von potentiellen organischen und anorganischen (Schad-)Stoffen, die durch den Korrosionsschutz von Offshore-Anlagen einen relevanten Eintrag in die Meeresumwelt haben könnten.
  • Entwicklung von analytischen Methoden und geeigneten Probennahmestrategien zur Bestimmung des Eintrages der potentiellen Stoffe in den verschiedenen Kompartimenten im Nahbereich von Offshore-Anlagen.
  • Aus- und Bewertung der Relevanz der ermittelten potentiellen Schadstoffe auf Grundlage ihrer stofflichen Emissionen aus Offshore-Anlagen und ihres Einflusses auf die lokale und regionale Meeresumwelt.

25.07. – 05.08.2016: In einer ersten Bestandsaufnahme wurde das Umfeld von verschiedenen küstennahen Windparks mit dem Hereon Forschungsschiff „Ludwig Prandtl“ beprobt.

31.05 – 06.06.2017: Im Rahmen des BSH Monitorings mit dem Forschungsschiff „Atair“ wurden erste Stichproben in verschiedenen zur Bebauung vorgesehenen Flächen genommen sowie in drei Windparks, die sich bereits im Betrieb befinden.

17.07.-19.07.2017: Probennahme im Windpark „Dan Tysk“ sowie im küstennahen Bereich bei Sylt. Ziel war es, Proben aus dem direkten Umfeld verschiedener Anlagen zu gewinnen bzw. den Einfluss der einzelnen Anlagen auf die Strömung und Turbulenzen im Wasserkörper hin zu untersuchen. Die gewonnenen Daten liefern wichtige Informationen über den Einfluss eines entsprechenden Windparks auf die vorherrschenden Strömungen und dienen der Planung von zukünftigen Beprobungen im Umfeld von entsprechenden Anlagen im Hinblick auf die Auswahl geeigneter Standorte.

10.04.-16.04.2018: Eine erste hochaufgelöste Beprobung von mehreren Windparks in der Nordsee wurde mit dem BSH Forschungsschiff „Atair“ durchgeführt. An über 50 Stationen wurden dabei Wasser-, Schwebstoff- und Sedimentproben genommen.

05.03.-14.03.2019: Im Rahmen der Kampagne, die erneut mit der "Atair" des BSH durchgeführt wurde, wurden die Stationen, die in 2016 und 2018 beprobt wurden, erneut untersucht. In Summe wurden so knapp 100 Wasser-, Schwebstoff- und Sedimentproben genommen. Mehr zu dieser Kampagne im Küstenforschungsblog:

Messkampagne auf der "Atair"

Messkampagne auf der "Atair" - Zweiter Anlauf

22.07.-25.07.2020: Die Corona-Pandemie bringt auch die OffChEm-Pläne etwas durcheinander. Statt im April mit der neuen "Atair" des BSH geht es im Juli auf dem Forschungsschiff "Ludwig Prandtl" vom Hereon auf die Nordsee. Unter strengen Auflagen und mit ausgedünntem Beprobungsplan fahren wir von Cuxhaven nach Helgoland. Von Helgoland aus beproben wir dann in Tagestouren einzelne Windparks. Am Ende bringen wir 40 Wasser- und 30 Sedimentproben mit zurück nach Geesthacht. Mehr zu dieser Kampagne gibt es im Hereon Instagram-Highlight „Takeover“

Impressionen der Probennahmen


Publikationen


Abschlussarbeiten


Carlotta Pehlke 2020:
Untersuchung von Isotopensignaturen in Oberflächensedimenten aus Nordsee- Offshore-Windparks sowie deren Umfeld.
Bachelorarbeit, Leuphana Universität Lüneburg

Svenja Meers 2018:
Untersuchung der Elementverteilung in Oberflächensedimenten aus dem Umfeld ausgewählter Offshore Windparks im küstennahen Bereich der Nordsee.
Bachelorarbeit, FH Lübeck

Nathalie Voigt 2017:
Multielementcharakterisierung von Anodenmaterial für den kathodischen Korrosionsschutz an Offshore-Strukturen mittels ICP-MS/MS.
Bachelorarbeit, FH Lübeck