MoBo - Entwicklung einer Monitoringboje, Teilvorhaben BSH: Entwicklung der ozeanographischen Messtechnik und Erprobung

Allgemeine Daten zum Projekt MoBo

Projekt MoBo
Auftraggeber / ProjektträgerBMWi
Laufzeit01.12.2016 – 31.05.2021
ForschungsschwerpunktNeue Beobachtungssysteme
ProjektnummerKT800.M.2.F&E.00007.00
Projektleitung im BSHKai Herklotz
GesamtprojektleitungBSH

Projektbeschreibung

Durch den Ausbau erneuerbarer Energien im Offshore-Bereich steigen die Anforderungen an die Datenverfügbarkeit auf See. Für die Windindustrie sind das Windpotenzial und damit die Windverhältnisse in Höhen zwischen 100 und 200 Metern für die Ermittlung des Energieertrages von großer Bedeutung. Auch sind Informationen über die Seegangsverhältnisse in Bezug auf die Auslegung der Anlage und später beim Bau du Betrieb notwendig. Gleichzeitig hat das BSH als Genehmigungs- und Überwachungsbehörde unter anderem die Aufgabe, Flächenvorerkundungen für potenzielle Offshore-Windparks durchzuführen und gleichzeitig das Meer im Hinblick auf Klimawandel und Umweltveränderungen zu überwachen. Der stetig wachsende Ausbau der Windenergie beeinflusst die Meeresumwelt jedoch in bislang noch unbekanntem Ausmaß. Um den energiewirtschaftlichen, aber gleichzeitig auch umweltrelevanten Fragestellungen gerecht zu werden, ist eine umfassende, einheitliche Datenaufnahme Grundbedingung.

Ziele

Das Gesamtziel von MoBo ist die Entwicklung einer neuen Generation von Monitoringbojen für ozeanographische und meteorologische Profilmessungen von der Konzeption bis zur Praxisdemonstration eines Prototyps. Mit dem flexiblen Einsatz einheitlicher Monitoringbojen sind folgende Anwendungsziele adressiert:

  • Erfassung der Auswirkungen der Offshore-Windenergienutzung auf die Meeresumweltbedingungen (meteorologisch und ozeanographisch)
  • Bestimmung des Windpotenzials über ein breites Messnetz (Vorteil für Windindustrie und Genehmigungsbehörden, insbesondere bei der Umsetzung des Windenergie-auf-See-Gesetzes (WindSeeG))
  • Meeresumweltüberwachung in der deutschen Nord- und Ostsee (Umsetzung der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL))
  • Verbesserung der Datenlage auf See – Vorhersagedienste

Projektpartner

  • Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES),
  • Assoziierter Partner: Deutscher Wetterdienst

Projektergebnisse

Das Projekt MoBo hat als Gesamtziel die Entwicklung einer neuen Generation von Monitoringbojen für ozeanographische und meteorologische Profilmessungen von der Konzeption bis zur Praxisdemonstration eines Prototyps.
Mit dem flexiblen Einsatz von einheitlichen Monitoringbojen sind Anwendungsziele adressiert, die der Erfassung der Auswirkungen der Offshore Windenergienutzung auf die Meeresumweltbedingungen (meteorologisch und ozeanographisch) dienen. Und zudem ermöglichen sie die Bestimmung des Windpotenzials über ein breites Messnetz (Vorteil für Windindustrie und Genehmigungsbehörden, insbesondere bei Umsetzung des WindSeeG) und stärkt die Meeresumweltüberwachung in der deutschen Nord- und Ostsee (Umsetzung der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL)). Auf diesem Wege trägt die MoBo zur Verbesserung der Datenlage auf See für Vorhersagedienste bei.
Im Mittelpunkt des MoBo-Projekts standen u.a. die Erweiterung der LiDAR-Bojentechnik und der Bau des MoBo-Unterwasser-Messsystems. Mit einer sognannten Messkette zur Erfassung der Wasserprofile und der Anbindung eines Bodenobservatoriums über eine kabellose Unterwasserdatenkommunikation sowie die datenerfassungsmäßige Anbindung an das Datenmanagementsystem der MoBo waren diverse konstruktive Anpassungen an das für rein meteorologische Messungen bestehende System durchzuführen.
Es wurde ein Kontergewicht zur Stabilisierung der Boje entwickelt, welches gleichzeitig für eine ausreichende Distanz zwischen der nach intensiver Planungsarbeit gewählten Einpunktverankerung und der Messkette sorgt. Bei dem Prinzip der Einpunktverankerung besteht stets die Gefahr des Vertörnens der Messkette mit der Verankerungskette. Die Messkette würde in einem solchen Fall schnell Schaden nehmen. Das Konzept des Distanz herstellenden Kontergewichts verhindert dies.


In diesem Zusammenhang konnten fast alle Ziele des Projektes erreicht werden. Das vom Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme in einem vorangegangenen Projekt entwickelte LiDAR-Bojen-Konzept wurde zu einer multifunktionalen Meeresumweltbeobachtungsboje weiterentwickelt, ein Prototyp gebaut und ersten Erprobungen in einem Feldversuch unterzogen. Änderungen mussten lediglich an den Verankerungsgewichten (Tonnensteinen) nach der ersten Felderprobung vorgenommen werden, da diese für den veränderten großvolumigeren Bojenkörper mit seinem erhöhten Auftrieb zu leicht ausgelegt waren.
Es wurde ein Konzept für die Datenübertragung entwickelt, das eine Synchronisation der Sensoren sowie eine automatische Vor-Datenauswertung und Zusammenstellung bereits auf der Boje beinhaltet. Die technische Umsetzung des Konzeptes ist erfolgt. Des Weiteren wurde der kabellose Datentransfer vertikaler Tiefenprofile konzeptioniert, im Labor getestet und in das Bojenkonzept implementiert. Die Funktionalität konnte im Feldversuch bestätigt werden.
Außerdem wurde die Qualitätsdokumentation aus den vorangegangenen Arbeitspaketen kontinuierlich ergänzt und der Prozess der Qualitätskontrolle eingeführt.

Weiterführende Informationen