Institut für Modellierung und Berechnung

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BORA - Berechnung von Offshore Rammschall

Motivation

Der Bau zahlreicher Offshore-Windparks innerhalb der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) ist geplant, bereits bewilligt oder derzeit im Gange. In der Regel werden die Fundamente der Windenergieanlagen, z.B. Monopile-, Tripile- oder Tripodkonstruktionen, mittels Pfahlrammverfahren im Meeresboden verankert.
Diese Technik verursacht Unterwasser-Lärmpegel, die in Distanzen bis zu 20 km und mehr von der Baustelle entfernt gemessen werden können. Häufig übersteigen die Schallpegel in der näheren Umgebung des Pfahls die derzeitigen Grenzwerte, die von den deutschen Behörden festgelegt wurden, um marine Meeressäuger zu schützen. Diese Grenzwerte sind einerseits ein Einzelereignisschalldruckpegel (SEL) von 160 dB re 1 μPa sowie andererseits ein Spitzendruckpegel (Lpeak) von 190 dB re 1 μPa, gemessen in einer Entfernung von 750 m zum Pfahl. Aufgrund der häufigen Überschreitungen werden zur Zeit verschiedene Schallschutztechniken entwickelt oder bereits im Einsatz getestet.

Ziele

Das Ziel des Projektes BORA ist die Entwicklung eines umfassenden Modells zur Vorhersage des durch die offshore Pfahlrammung verursachten Wasserschalls. Im Speziellen beinhaltet dies Modelle zur Vorhersage von:

  1. der Schallentwicklung and der Quelle aufgrund von Pfahldeformation und -vibration.
  2. der Schallübertragung ins Wasser und in den Boden.
  3. der erwarteten Schalldämpfung aufgrund des Luft-Wasser-Gemisches, das durch Blasenschleier erzeugt wird, oder anderer Schalldämpfungsmethoden.

Ein wichtiger Schritt bei der Erstellung solcher Modelle ist die umfangreiche Validierung der angewandten Methoden im Hinblick auf deren Fähigkeit die Schallerzeugung am Pfahl, die Übertragung ins Wasser und in in den Boden sowie die Schalldämpfung aufgrund möglicher Schalldämmungsmaßnahmen möglichst genau abzubilden. Zu diesem Zweck werden drei umfangreiche Offshore-Messkampagnen in unterschiedlichen Windparks der Deutschen Bucht durchgeführt.

Nach der Validierung wird das detaillierte Simulationsmodell auf Offshore-Strukturen mit anderen Randbedingungen angewandt. Aufgrund der Komplexität des resultierenden Simulationsmodells und dem nötigen Zugang zu erheblicher Rechenkapazität sowie Spezial-Simulationssoftware, kann dieses Modell ausschließlich von Experten auf dem Gebiet numerischer Simulation ausgeführt werden. Daher wird darüber hinaus ein autarkes Expertensystem entwickelt, welches es Drittnutzern ermöglichen wird, grundsätzliche Lärmvorhersagen für Offshore-Pfahlgründungen zu treffen. Abschließend werden Standarddatensätze erstellt, die eine Prüfung zukünftiger Berechnungsmodelle ermöglichen.