Offshore-Windparks können Schiffsradar stören

Störsignale von Turm und Rotoren: Offshore-Windanlagen können vor allem ältere Schiffsradare stören. Denn die Reflexionen von den Türmen und Rotoren erzeugen ein Störfeld, in dem die Signale von Hindernissen oder kleineren Schiffe untergehen können. Wissenschaftler empfehlen daher einige Maßnahmen, um die Stör-Effekte durch Windparks auf hoher See zu verringern. Dazu gehören Referenz-Bojen, radarabsorbierende Beschichtungen der Rotoren und ein Nachrüsten der Schiffsradare.

Beim Ausbau der Windenergie gelten vor allem Offshore-Anlagen als geeignete Option. Denn auf hoher See weht am meisten Wind und die Anlagen sind dort am wenigsten im Weg. Allerdings können die Windturbinen auch auf dem Ozean nicht überall und nicht unbegrenzt dicht installiert werden. Denn sie beeinflussen sich gegenseitig und auch das umgebende Meer, wie Studien in der Nordsee zeigen. Auch der langfristige Effekt auf die Meeresökologie ist bisher erst in Teilen erforscht.

Störendes Radarrauschen auf dem Display

Einen weiteren Effekt von Offshore-Anlagen haben nun Forscher um William Melvin vom Georgia Institute of Technology näher untersucht: Beeinträchtigungen des Schiffsradars. „Zu verstehen, auf welche Weise Windturbinen die Radaranlagen von Schiffen stören können, und dem Entgegenzusteuern ist wichtig, um eine sicherer Navigation auf See zu gewährleisten“, erklärt Melvin. Für ihre Studie werteten die Wissenschaftler Fachveröffentlichungen aus und führten Expertensymposien durch.

Die Ergebnisse zeigen, dass Offshore-Windanlagen einige Schiffsradare erheblich stören können. „Der dominante Effekt ist ein starker Anstieg der reflektierten Strahlung, der das Display des Radarzuständigen mit Störsignalen überflutet“, so Melvin. Die Vielzahl der Signale auf dem Bildschirm erschwert es dann, kleinere Schiffe oder Hindernisse von diesen Störeffekten zu unterscheiden und rechtzeitig zu entdecken. Ähnliches gilt, wenn der Radaroperator die Sensitivität herunterregelt, um eine Übersättigung des Displays zu umgehen.

Reflexionen von Turm und Rotoren

Ursache der Störeffekte sind zum einen die Türme der Windkraftanlage: „Die Türme erzeugen starke Radarechos und werfen die Strahlung in verschiedenen Winkeln zurück“, erklärt Melvin. Aber auch die sich drehenden Rotoren können aufblitzende Radarsignale hervorrufen. „Die Rotorblätter können zudem, je nach Radarklasse, zu Reflexionen führen, die durch den Doppler-Effekt verschoben sind“, so der Forscher. „Das weckt die Illusion anderer beweglicher Objekte in diesem Bereich.“

Eine weitere Störquelle sind sogenannte Multipath-Signale, die durch mehrfach von verschiedenen Strukturen zurückgeworfene Radarstrahlung entstehen. Sie können es den im Umfeld der Windparks navigierenden Schiffe zusätzlich erschweren, kleinere Hindernisse zu erkennen. Besonders anfällig für solche Störungen sind ältere Impulsradargeräte auf Basis von Magnetrons, weil diese Doppler-Effekte und andere Störsignale weniger gut herausfiltern können.

Absorbierende Beschichtung und angepasste Turmform

Doch es gibt einige Maßnahmen, die das Problem vor allem in den noch wenig entsprechend reglementierten US-Gewässern verringern können, wie Melvin und seine Kollegen berichten. Ein Ansatz ist es, die Windanlagen entsprechend anzupassen: „Die Verwendung radarabsorbierender Materialien und die Anpassung der Turmform können den Radarquerschnitt der Windturbinen deutlich verkleinern“, erklärt das Team. Erste Studien dazu seien vielversprechend.

Außerdem sollten Referenzbojen um die Windparks installiert werden, die den Schiffen dabei helfen, ihre Radaranlagen so einzustellen, dass sie die Störungen minimieren, aber dennoch kleine Objekte sehen. Schiffe mit älteren, auf Magnetrons basierenden Radarsystemen sollten zudem möglichst zügig auf die neueren Solid-State-Schiffsradare umsteigen, da diese bessere Filter für Doppler-basierte Störeffekte besitzen und reaktionsschneller sind, wie die Wissenschaftler erklären.

Kleinere Schiffe, die viel im Umfeld von Offshore-Windanlagen unterwegs sind, könnten zur besseren Radarsichtbarkeit zudem verpflichtet werden, einen zusätzlichen Radarreflektor zu tragen. Damit wäre ihr Signal für andere Schiffe besser sichtbar. (Consensus Study Report, National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine)

Quelle: Georgia Tech Research Institute