Vogeltrek voorspellen met radars bij windparken op zee

Het Maritiem Informatievoorziening Servicepunt (MIVSP) van Rijkswaterstaat plaatst allerlei sensoren op transformatorplatforms van netbeheerder TenneT en op windturbines van windparkeigenaren op zee. Om zoveel mogelijk interessante Noordzee-data te verzamelen en die vervolgens te delen met geïnteresseerde partijen. Meteorologische sensoren helpen het weer op zee beter te voorspellen, nautische sensoren bevorderen een veilige en vlotte scheepvaart. En ecologische sensoren brengen het leven op zee in kaart. Zo zijn er microfoontjes die het ultrasone geluid van vleermuizen detecteren - en radars die langsvliegende vogels zien. (Red: Hoe zo’n vogelradar functioneert is hier te zien).

Uitgeschreven tekst Vogeltrek voorspellen met vogelradar

Samenvatting Vogeltrek voorspellen met vogelradar

Ecologische voorschriften voor windparken

Rijkswaterstaat Zee en Delta is een van de partijen met interesse voor die vogelradars. ‘Namens het programma Wind op Zee van het ministerie van Economische Zaken en Klimaat werken wij ecologische voorschriften uit voor de bouw van windparken op zee’, legt ecologisch coördinator Martine Graafland van Rijkswaterstaat Zee en Delta uit. Initiatiefnemers voor zo’n windpark moeten voldoen aan een aantal randvoorwaarden, beschreven in zogeheten kavelbesluiten. Die voorwaarden betreffen onder meer geluidsproductie, uiterlijk – zoals verlichting - én ecologie. Zo moet de invloed van de windmolens op zeezoogdieren, vissen, vleermuizen en vogels beperkt blijven.

Goed advies vereist onderzoek

‘Wij geven advies hoe mitigerende maatregelen voor ecologie uitgevoerd kunnen worden’,  vervolgt Graafland. ‘Maar daar is eerst onderzoek voor nodig. Een van de maatregelen is het stopzetten van de windmolens bij massale vogeltrek, zodat deze vogels niet in aanvaring komen met de draaiende wieken. Om daarvoor goede handvatten te geven, moeten we eerst weten hoeveel vogels wanneer over zee trekken.’ Voor dat onderzoek komen de radars van MIVSP goed van pas.

Tijd nodig om windpark te stoppen

In eerste instantie was het idee: schakel de windmolens automatisch uit zodra er vogels op de radar verschijnen. Maar zo simpel is dat niet. Graafland: ‘Om de energieaanvoer constant te houden, kunnen de windparken niet zomaar uitgezet worden. De windparkeigenaren en TenneT moeten 48 uur van tevoren maatregelen treffen om de energieaanvoer te garanderen. Daarom is het handig als je tijdig weet wanneer er massale vogeltrek plaatsvindt.’

Vogeltrekmodel ontwikkelen

Om zulke voorspellingen te kunnen doen, is een model van de vogeltrek op zee op rotorhoogte nodig. Daarvoor ging Rijkswaterstaat Zee en Delta te rade bij de Universiteit van Amsterdam (UvA). Zij maakten eerder al zo’n vogeltrekmodel voor de luchtmacht: FlySafe. Graafland: ‘Dat is gemaakt voor de grote hoogte waarop vliegtuigen vliegen. De radars van de luchtmacht kunnen helaas niet in de windparken kijken. En aangezien er verder weinig tot geen plek op zee is waar we radars aan kunnen hangen, wilden we radars gebruiken in de windparken zelf. Zowel op de TenneT-platforms  midden in het park als op turbines aan de rand. Zodat je ziet wat er aankomt.’

Die radars levert MIVSP. ‘Om zowel de hoogte als de locatie van de vogels te detecteren, installeren we een horizontale en een verticale radar met een groot bereik: een kilometer of 6’, vertelt technisch manager Paul Scharrenburg. ‘Het zijn radars zoals je ze ook veel op schepen ziet ronddraaien, van het Japanse merk Furuno.’

Gegevens automatisch interpreteren

‘De truc zit hem dan ook niet in de radar zelf, maar in de systeemintegratie’, vult productmanager ecologische sensoren Joris Diehl aan. ‘Daarvoor gebruiken we software van Robin Radar. Deze software interpreteert de radargegevens. Een radar ziet geen concrete vogels maar bewegende objecten. De software classificeert die objecten op basis van hun massa en snelheid. Er zijn verschillende categorieën, waaronder vliegtuigen, vogelzwermen en drie maten vogels: klein – bijvoorbeeld zangvogels, middelgroot – zoals kieviten, en groot – zoals ganzen. We zijn nog aan het kijken of we ook met een microfoon vogelgeluiden kunnen registreren om de precieze vogelsoort te bepalen, maar dat is offshore erg ingewikkeld.’

Data van zee naar land

De software-interpretatie vindt op zee plaats. De radars verzamelen namelijk teveel gegevens om alle ruwe data naar land te sturen. Diehl: ‘Dat zou erop neerkomen dat je 24/7 filmpjes aan het streamen bent. Ook nu nog vult de radar elke 1,3 seconde meerdere tabellen met nieuwe data. Elke 10 minuten maakt het systeem daar een kopie van en stuurt die naar het rekencentrum van Rijkswaterstaat.’

Vogeltrek live volgen

Vanuit het rekencentrum gaan de data door naar belanghebbenden. Diehl: ‘Nu zijn dat de UvA voor het vogeltrekmodel en Bureau Waardenburg voor een onderzoek om te bepalen in hoeverre vogels die het hele jaar door in en rondom het windpark voorkomen, zoals meeuwen, windparken en -turbines vermijden. Maar het systeem is zo ingericht dat elke geïnteresseerde partij de data kan krijgen. Bijvoorbeeld voor andere onderzoeksprogramma’s van universiteiten. Bovendien is er een applicatie ontwikkeld waarmee je de vogeltrek live kunt volgen – met een vertraging van 5 seconden. Je ziet de verschillende formaten vogels dan als verschillende kleuren stipjes over een kaart bewegen.’

Alles is nieuw

Naast de radargegevens neemt MIVSP de metingen van een weerstation mee in de data voor de onderzoekers. De weersomstandigheden op zee hebben namelijk invloed op het vlieggedrag van de vogels. ‘Het interessante is dat dit systeem helemaal nieuw is’, vertelt Diehl. ‘Wij hebben daardoor aparte wensen voor Robin Radar. Het beheren en versturen van de data werkt bij ons bijvoorbeeld anders dan gebruikelijk. Bovendien blijven we het systeem verder ontwikkelen op basis van de ervaringen van de UvA-onderzoekers.’

Testen in het Offshore Expertise Centrum

‘Veranderingen in het systeem voeren we eerst door op onze testlocatie in het Offshore Expertise Centrum in Stellendam’, benadrukt Scharrenburg. ‘Daar staat een 1-op-1-kopie van de mast met sensoren zoals we die ook op de transformatorplatforms gebruiken. Zo kunnen we alles van tevoren testen alsof we offshore zijn. Nieuwe onderdelen installeren we eerst op de testmast en ook software-updates testen we vooraf goed. Zo weten we zeker dat alles goed werkt als we de zee op gaan. Je kunt namelijk niet zomaar offshore gaan om even iets aan te passen. Bovendien vraagt offshore werken meer tijd en afstemming met veel verschillende partijen.’

Diehl vult aan: ‘Om de kwaliteit van de data te waarborgen, valideren we elke vogelradar wel op locatie om zo kleine verbeteringen te kunnen doen aan de software. Daarnaast monitoren we alle servers en binnenkomende data dagelijks. Zo zorgen we dat altijd de juiste data binnenkomt en naar de juiste gebruiker gaat.’

Verrassend resultaat

Inmiddels zijn de eerste resultaten van het onderzoek bekend. Graafland: ‘Het verrassende is dat trekvogels in het najaar en het voorjaar op andere hoogtes trekken. Vooral in het najaar blijken de vogels meer op rotorhoogte te vliegen dan eerst was gedacht. Het is uitdagend en spannend om met compleet andere sensoren te werken dan we bij Rijkswaterstaat gewend zijn. Ik vind het vooral ontzettend leuk om op deze manier nieuwe kennis te ontwikkelen.’