Hightech trifft Naturschutz: Autonome Systeme und KI revolutionieren die Umweltbeobachtung im Offshore-Windpark Kaskasi von RWE

Essen - RWE erprobt im Offshore-Windpark Kaskasi neue Technologien zur ökologischen Beobachtung. Im Fokus stehen autonome Drohnen, Unterwasserfahrzeuge und KI-gestützte Analysen. Das Ziel: ein umweltschonender, datenbasierter Betrieb von Offshore-Windparks auf Grundlage eines umfassenden Ökosystemverständnisses.

Im Rahmen des dreijährigen Forschungsprojekts SeaMe (Sustainable ecosystem approach in Monitoring the marine environment) setzt RWE erstmals europaweit eine Langstreckendrohne zur Überwachung von Vögeln und Schweinswalen ein. Ergänzt wird der Ansatz durch Unterwasserkameras, Umwelt-DNA-Analysen und ein autonomes Tauchfahrzeug. Die erhobenen Daten sollen die Auswirkungen von Offshore-Windenergie auf die Meeresumwelt transparent machen. RWE arbeitet bei dem Projekt mit namhaften Partnern zusammen. Dazu gehören das Helmholtz-Institut für Funktionelle Marine Biodiversität an der Universität Oldenburg (HIFMB), das Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), BioConsult SH, das dänische Unternehmen DHI A/S, das norwegische Unternehmen Spoor, das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und das Start-up Anemo Robotics aus Dänemark.

Drohnen statt Flugzeuge: CO₂-arme Überwachung aus der Luft
Im Offshore-Windpark Kaskasi vor Helgoland wurde zum ersten Mal in Europa eine Langstreckendrohne zur systematischen Umweltüberwachung eingesetzt. Die Drohne vom Typ Primoco UAV One 150, betrieben von BioConsult SH, kann bis zu 15 Stunden in der Luft bleiben und ist mit einem hochauflösenden Hi-Def-Videosystem ausgestattet. Bei dem ersten Test wurde in rund 500 Metern Höhe über den Offshore-Windpark Kaskasi und die angrenzenden Windparks sowie über ein Referenzgebiet auf offener See geflogen. Die Drohne dokumentiert das Verhalten von Vögeln und Meeressäugern wie Schweinswalen - ohne die Tiere zu stören oder aufwendig bemannte Flüge durchführen zu müssen.

Diese neue Methode reduziert laut BioConsult SH den CO₂-Fußabdruck gegenüber klassischen Erfassungen um bis zu 90 Prozent. Die Aufnahmen werden mithilfe künstlicher Intelligenz ausgewertet. „Wir setzen alles daran, uns dabei stetig zu verbessern. Mit dem SeaMe-Projekt setzen wir auf neue Techniken und die gleichzeitige Erfassung von verschiedensten Parametern“, sagte Thomas Michel, COO von RWE Offshore Wind.

Auch an zwei Windturbinen des Offshore-Windparks Kaskasi sind sechs hochauflösende Kameras installiert, die mit KI-gestützter Software des norwegischen Unternehmens Spoor ausgewertet werden. Zusätzlich werden Technologien getestet, die eine Überwachung bei Nacht erlauben, darunter Infrarotbeleuchtungen und eine Wärmebildkamera. Diese Methode ergänzt traditionelle Überwachungstechniken wie Radar und bietet eine höhere zeitliche Abdeckung im Vergleich zu Luftbildaufnahmen.

Autonome Systeme liefern Daten aus der Tiefe
Auch unter Wasser geht RWE neue Wege: Mehrere stationäre Kameras zeichnen im Abstand von 15 Minuten über mehrere Monate Videosequenzen auf, die später KI-basiert analysiert werden. So entstehen kontinuierliche Datensätze zum Verhalten von Fischen und Meeressäugern - ohne auf invasive Methoden zurückgreifen zu müssen.

Zusätzlich wurde erstmals die Funktionalität und die Logistik zum Ausbringen und Einholen eines autonomen Unterwasserfahrzeuges erfolgreich getestet. Das autonome Unterwasserfahrzeug wurde von einem Serviceschiff, das normalerweise für die Wartungsarbeiten im Offshore-Windpark genutzt wird, ausgesetzt und geborgen. Das vom Robotics Innovation Center, einem Forschungsbereich des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI), entwickelte Unterwasserfahrzeug kann Fische, Meeressäuger und am Meeresboden lebende Tiere identifizieren und gleichzeitig ozeanographische Parameter erfassen. Dafür ist das Unterwasserfahrzeug mit entsprechenden Kameras, Sonaren und ozeanographischen Sensoren ausgestattet.

Umwelt-DNA bringt Licht ins Dunkel der Biodiversität
Eine weitere Schlüsseltechnologie im SeaMe-Projekt ist die Analyse sogenannter Umwelt-DNA (eDNA). Statt Tiere zu fangen, analysieren Forscher Spuren im Wasser - wie Hautschuppen, Schleim oder Kot -, um Rückschlüsse auf vorkommende Arten zu ziehen. Die Proben werden durch das Helmholtz-Institut für Funktionelle Marine Biodiversität und das Alfred-Wegener-Institut untersucht.

Erste Ergebnisse der vor Helgoland genommenen Proben zeigen: Bereits 143 Arten konnten in den Gewässern rund um Kaskasi nachgewiesen werden - darunter Krabben, Fische und Schweinswale. Um den Ökosystemansatz erfolgreich umzusetzen, werden alle im Feld gesammelten Daten zusammengeführt. Dabei kommen neue Bewertungsmethoden, ein effizientes Datenmanagement und anschauliche Visualisierungen zum Einsatz. Das Team des dänischen Unternehmens DHI entwickelt derzeit gemeinsam mit allen Forschungspartnern ein benutzerfreundliches Datenportal, welches künftig über die SeaMe-Website zugänglich gemacht wird.