{"id":276,"date":"2020-12-27T10:45:00","date_gmt":"2020-12-27T10:45:00","guid":{"rendered":"https:\/\/websites.fraunhofer.de\/iwes-blog\/?p=276"},"modified":"2024-07-03T11:53:15","modified_gmt":"2024-07-03T11:53:15","slug":"meeresboden-unter-der-lupe-ultrahochaufloesende-mehrkanalseismik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/websites.fraunhofer.de\/iwes-blog\/meeresboden-unter-der-lupe-ultrahochaufloesende-mehrkanalseismik\/gino-frielinghaus","title":{"rendered":"Meeresboden unter der Lupe: Ultrahochaufl\u00f6sende Mehrkanalseismik"},"content":{"rendered":"\n

Autor: M.Sc. Rouven Brune

F\u00fcr die Planung genauer Standorte einzelner Windturbinen in einem vorgesehenen Offshorewindpark, wird insbesondere die Windressource und die Bodenbeschaffenheit untersucht. Das Fraunhofer IWES charakterisiert mit akustischen Methoden den Untergrund und hilft somit bei der effizienten und kosteng\u00fcnstigen Planung. Daher wurde das IWES vom Bundesamt f\u00fcr Schifffahrt und Hydrographie (BSH) seit 2017 fortlaufend f\u00fcr die Vorerkundung neuer Windparkfl\u00e4chen beauftragt. Die Expertise hat das IWES in \u00fcber acht Jahren Forschungsarbeit zusammen mit Wissenschaft und Industrie aufgebaut. <\/p>\n\n\n\n

Mit Inkrafttreten des Wind-auf-See\nGesetzes im Oktober 2016 ging ein Paradigmenwechsel in der Fl\u00e4chenvorerkundung\neinher. In der Vergangenheit wurden die Windparkfl\u00e4chen vom BSH direkt zur\nEntwicklung ausgeschrieben und alle Vorerkundungsarbeiten oblagen dem\nWindparkentwickler. Seit 2017 beauftragt das BSH die verschiedenen\nVorerkundungsleistungen direkt mit dem Ziel, die Datengrundlage unmittelbar bei\nder Fl\u00e4chenausschreibung zu publizieren. Die erste Fl\u00e4chenausschreibung ist im\nFr\u00fchjahr 2021 geplant und soll f\u00fcr die potenziellen Windparkentwickler durch\nzus\u00e4tzliche Informationen transparenter gestaltet werden und damit den\nWettbewerb f\u00f6rdern. Der Bund zielt auf eine schnellere und verl\u00e4sslichere\nRealisierung der einzelnen Bauvorhaben durch mehr Planungssicherheit ab. Somit soll\nbis 2030 das Ziel von 20 Gigawatt (GW) installierter Leistung realisiert\nwerden.<\/p>\n\n\n\n

Das IWES erforscht und entwickelt\nbereits seit \u00fcber zehn Jahren in enger Zusammenarbeit mit Industrie und\nWissenschaft seismische Messmethoden zur geophysikalischen Untergrunderkundung\nvon Offshorewindparks. Besonders hervorzuheben ist hier die Arbeitsgruppe\nMesstechnik und Umweltforschung der Universit\u00e4t Bremen, die sich schon\nfr\u00fchzeitig auf hochaufl\u00f6sende seismische Messmethoden spezialisierte.<\/p>\n\n\n\n

Marine Seismik wurde von der Kohlenwasserstoffindustrie jahrzehntelang zur Exploration von Gas und \u00d6lvorkommen optimiert. Die Anspr\u00fcche der Windparkindustrie weichen jedoch deutlich ab: W\u00e4hrend Kohlenwasserstoffreservoire in gro\u00dfen Tiefen vorkommen und Ausma\u00dfe von mehreren Kilometern haben, legt der Windparkentwickler sein Augenmerk auf die ersten 100 m unter dem Meeresboden und m\u00f6chte kleinr\u00e4umige Variationen und komplexe Strukturen mit Ausma\u00dfen von ein paar Metern erkennen. Dies k\u00f6nnen glaziale Rinnen, ehemalige Flussverl\u00e4ufe oder Torflagen sein, die eine geringe M\u00e4chtigkeit aufweisen, sich aber \u00fcber eine gr\u00f6\u00dfere r\u00e4umliche Fl\u00e4che verteilen und damit Einfluss auf die Standorte der Turbinen haben k\u00f6nnen. Um die ben\u00f6tigte Aufl\u00f6sungen zu erreichen, betreiben die Experten der Abteilung Baugrunderkundung ein speziell auf die Anforderungen von Nord- und Ostsee zugeschnittenes mehrkanalseismisches Messsystem. Hauptbestandteile des Messsystems sind eine Schallquelle und eine Empf\u00e4ngeranordnung, auch Streamer genannt, welche hinter dem Schiff geschleppt werden. <\/p>\n\n\n\n

\"\u00a9
\u00a9 Fraunhofer IWES<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Als Quelle setzt das Team einen Sparker<\/a> ein, der durch eine elektrische Entladung im Wasser ein akustisches Signal anregt. Dieses Signal wandert durch die Wassers\u00e4ule, dringt in den Meeresboden ein und wird an jeder Schichtgrenze im Untergrund reflektiert. Alle Reflektionen werden durch kleine Schallempf\u00e4nger im Streamer aufgezeichnet. Durch den Einsatz vieler Empf\u00e4nger und deren Anordnung im Streamer werden einzelne Punkte im Untergrund mehrfach erfasst. Das sorgt f\u00fcr eine Minimierung der Nebenger\u00e4usche und auch verf\u00fcllte Rinnen und T\u00e4ler k\u00f6nnen sauber erfasst und rekonstruiert werden. Der modulare Aufbau des Systems kann speziell an die Bed\u00fcrfnisse des Auftraggebers angepasst werden. <\/p>\n\n\n\n

Die Datenbearbeitung beginnt bereits w\u00e4hrend der Vermessung. Dieses Jahr kommt zum ersten Mal eine hauseigene Softwarel\u00f6sung zur Echtzeitgeoreferenzierung der Daten zum Einsatz. Dabei konzentriert sich die Vermessung auf eine bestm\u00f6gliche strukturelle Abbildung des Untergrundes. Im flachmarinen Bereich der Nordsee liegt ein besonderes Augenmerk auf der Unterdr\u00fcckung st\u00f6render Mehrfachreflektionen und auf der negativen Beeinflussung der Datenqualit\u00e4t durch Wind, Wellen und Tidenzyklen. Mit Hilfe des modularen Aufbaus der Prozessing-Software<\/a> nehmen sich die Wissenschaftler*innen diesen spezifischen Herausforderungen an und k\u00f6nnen durch die Integration von selbstentwickelten Modulen optimale L\u00f6sungen erarbeiten. <\/p>\n\n\n\n

In der anschlie\u00dfenden Auswertung werden die r\u00e4umlich erfassten Strukturen entlang der Profillinien interpretiert. Dabei kann es sich unter anderem um glaziale Rinnen, ehemalige Flussverl\u00e4ufe oder auch Gletscherablagerungen handeln. Auch spielt die Zusammensetzung der Ablagerungen, z.B. Sande, Tone oder Torfe eine wichtige Rolle, da sie unter Umst\u00e4nden die Fundamentstruktur oder geplante Standorte entscheidend beeinflussen.<\/p>\n\n\n\n

Anhand dieser Interpretationen werden Bohrlokationen\nvorgeschlagen, um in der geotechnischen Untersuchung alle wichtigen Einheiten erbohren\nzu k\u00f6nnen und in den verschiedenen Lagen die jeweiligen Eigenschaften zu\nbestimmen. Aus den Seismikergebnissen wird als finales Produkt ein\nUntergrundmodell geliefert, mit dem eine Risikoanalyse f\u00fcr die Bebauung\nerstellt werden kann.<\/p>\n\n\n\n

Mit der Spezialisierung auf Baugrundvorerkundung f\u00fcr Offshorewindparks sind die M\u00f6glichkeiten der Anwendung seismischer Messemethoden des IWES bei Weitem nicht ersch\u00f6pft. Daher untersuchten die Wissenschaftler*innen der Baugrunderkundung in laufenden Forschungsprojekten die M\u00f6glichkeiten, Objekte (z.B. Kabel, Steine und Kampfmittel) mittels seismischer Methoden zu lokalisieren und zu charakterisieren. Mit dieser Methode k\u00f6nnen Unsicherheiten im Baugrund deutlich verringert und damit das Risiko bei der Projektentwicklung gesenkt werden. Diese Kostenreduktion wirkt sich unmittelbar aus und unterst\u00fctzt damit den Ausbau der Windenergie.<\/p>\n\n\n\n

Quellen:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Gesetz zur Entwicklung und\nF\u00f6rderung der Windenergie auf See (Windenergie-auf-See-Gesetz \u2013 WindSeeG)<\/p>\n\n\n\n

Windenergie-auf-See-Gesetz vom 13. Oktober 2016 (BGBl. I S. 2258,\n2310), das zuletzt durch Artikel 2 des Gesetzes vom 25. Mai 2020 (BGBl. I S.\n1070) ge\u00e4ndert worden ist<\/em><\/p>\n\n\n\n

www.bgr.bund.de\/DE\/…\/Seismik\/seismik_inhalt.html?nn=1561256<\/a><\/p>\n\n\n\n

www.deutsche-rohstoffagentur.de\/DE\/…\/seismische_verfahren_node.html<\/a><\/p>\n\n\n\n

www.youtube.com\/watch?v=d6uVGI–YtU<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Autor: M.Sc. Rouven Brune F\u00fcr die Planung genauer Standorte einzelner Windturbinen in einem vorgesehenen Offshorewindpark, wird insbesondere die Windressource und die Bodenbeschaffenheit untersucht. 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Geowissenschaften, 2017, Universit\u00e4t Bremen, Deutschland) ist Gesch\u00e4ftsfeldleiter Offshore-Windenergie am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Windenergiesysteme IWES in Bremen, Deutschland. Nach seinem Abschluss in Geowissenschaften mit Schwerpunkt auf hochaufl\u00f6sender seismischer Bildgebung, seismischer Ozeanographie, Hydroakustik, Geophysik und Geotechnik begann er seine Karriere als Geophysiker, wobei er sich auf die Erfassung mariner geophysikalischer Daten (Seismik, Multibeam, Sedimentecholot, SBP, Side-Scan-Sonar und Magnetik\\\/UXO) konzentrierte. Diese Arbeit umfasste die Auswertung und Interpretation der erfassten geophysikalischen Daten sowie Beratungsarbeit und Kundenvertretung. Seit 2019 ist Gino Teil des Fraunhofer IWES, zun\u00e4chst als Geophysiker und sp\u00e4ter als Leiter der Baugrunderkundung. Die Abteilung entwickelte und wendete neuartige seismische und akustische Technologien und Untersuchungsmethoden zur Bewertung von Offshore-Baugr\u00fcnden an, wobei der Schwerpunkt auf der Identifizierung von Georisiken, der Objekterkennung und der seismischen \u00dcberwachung lag. 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Geowissenschaften, 2017, Universit\u00e4t Bremen, Deutschland) ist Gesch\u00e4ftsfeldleiter Offshore-Windenergie am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Windenergiesysteme IWES in Bremen, Deutschland. Nach seinem Abschluss in Geowissenschaften mit Schwerpunkt auf hochaufl\u00f6sender seismischer Bildgebung, seismischer Ozeanographie, Hydroakustik, Geophysik und Geotechnik begann er seine Karriere als Geophysiker, wobei er sich auf die Erfassung mariner geophysikalischer Daten (Seismik, Multibeam, Sedimentecholot, SBP, Side-Scan-Sonar und Magnetik\/UXO) konzentrierte. Diese Arbeit umfasste die Auswertung und Interpretation der erfassten geophysikalischen Daten sowie Beratungsarbeit und Kundenvertretung. Seit 2019 ist Gino Teil des Fraunhofer IWES, zun\u00e4chst als Geophysiker und sp\u00e4ter als Leiter der Baugrunderkundung. 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