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Baugrund

Die Untersuchungen im Bereich Baugrund dienen der Beschreibung der Baugrundeigenschaften sowie zur Beurteilung des Meeresbodens als Schutzgut Boden. Kenntnisse über die Meeresbodenbeschaffenheit sowie den geologischen Aufbau des Baugrundes lassen eine vorläufige Planung bezüglich der zu verwendenden Fundamente sowie der Anlagenstandorte zu. Sie ermöglichen den interessierten Unternehmen eine erste Abschätzung der für die Errichtung des Windparks anfallenden Kosten vorzunehmen.

Auf offener See sind Windenergieanlagen ständig den Kräften von Wind, Wellen und Meeresströmungen ausgesetzt. Dies stellt eine besondere Herausforderung dar. Die ausgewiesenen Flächen für Offshore-Windenergie liegen in Wassertiefen von 20-50 m. Je nach Wassertiefe bieten sich verschiedene Fundamenttypen an, auf denen die Anlagen errichtet werden können. Die Wahl eines geeigneten Fundamenttyps stellt dabei einen entscheidenden Kostenpunkt dar und ist von den örtlichen Baugrundeigenschaften abhängig. Häufig werden sowohl die Windenergieanlagen selbst als auch die Umspannplattform mit Hilfe von Pfahlgründungen im Meeresboden gegründet.

Hydrographische Vermessung des Meeresbodens

Ziel der hydrographischen Vermessung ist eine detaillierte Beschreibung der Meeresbodenoberfläche. Für die Untersuchungen wird ein Vermessungsschiff mit verschiedenen hydroakustischen Messgeräten ausgestattet. Diese beruhen ähnlich wie ein Echolot auf der Verwendung von künstlichen Schallquellen, die ein akustisches Abbild des Meeresbodens ergeben:

Fächerecholot: Wesentliche Grundlage für die Untersuchungen der Beschaffenheit des Meeresbodens ist die flächenhafte bathymetrische Vermessung mittels Fächerecholot. Hieraus wird ein Geländemodell des Meeresbodens erstellt, aus dem die Wassertiefen abgelesen werden können.

Seitensichtsonar: Das Seitensichtsonar liefert ein flächenhaftes akustisches Abbild der Meeresbodenoberfläche. Im Gegensatz zum Fächerecholot sind bei der Auswertung vor allem die Rückstreuamplituden von Interesse, die in Verbindung mit Bodenproben hinsichtlich der Sedimentverteilung am Meeresboden interpretiert werden können. Videoaufnahmen liefern zudem Informationen über die Sedimente sowie über die Besiedlung des Meeresbodens durch Benthosorganismen (bodenliebende Fauna).

Sedimentecholot: Um Einblicke in die obersten Meter des Untergrundes zu bekommen, werden Sedimentecholote verwendet, über deren akustisches Abbild Erkenntnisse über die vertikale Abfolge feiner Sedimentschichten gewonnen werden.

Die Kombination dieser Verfahren sowie die Zusammenführung der Ergebnisse erlaubt es eine Interpretation der Meeresbodenoberfläche hinsichtlich der Sedimenttypen durchzuführen. Aus dieser Interpretation können unter anderem potenzielle Lebensräume (Biotope) am Meeresboden wie zum Beispiel geogene Riffe bestimmt werden.

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Geophysikalische Untersuchung des Untergrundes

Neben der hydrographischen Vermessung findet die Erkundung des tieferen Baugrundes statt. Hierzu werden insbesondere reflexionsseismische Verfahren angewendet, die es ermöglichen den strukturellen Aufbau des Untergrundes abzubilden. Die ausgewiesene Fläche wird anhand von Längs- und Querprofilen untersucht, so dass eine dreidimensionale Darstellung vom Baugrund entsteht (Zaundiagramme). Für die Untersuchungen wird ein Vermessungsschiff mit verschiedenen geophysikalischen Messgeräten ausgestattet:

Sedimentecholot: Sedimentecholote werden direkt am Schiff angebracht oder in unmittelbarer Nähe vom Schiff geschleppt. Die mit Hilfe eines Sedimentecholotes gewonnenen Daten dienen dazu, feine Sedimentschichten in den oberen Metern des Baugrundes zu identifizieren.

Ein-/Mehrkanal-Seismik: Die Einkanal-Seismik sowie die Mehrkanal-Seismik erfordern das Schleppen einer seismischen Quelle, die in regelmäßigen Abständen ein Signal erzeugt. Zur Aufnahme der im Untergrund reflektierten Signale wird ein mit Messaufnehmern ausgestatteter Schlauch (Streamer) geschleppt. Die so erzeugten Signale ermöglichen Rückschlüsse über den geologischen Aufbau des Baugrundes bis in eine Untersuchungstiefe von 80 m unter dem Meeresboden.

Als vorläufiges Ergebnis entsteht ein geophysikalisches 3D-Untergrundmodell, welches für die weitere Planung von geotechnischen Untersuchungen herangezogen wird.

Geotechnische Untersuchung

Auf Grundlage der geophysikalischen Erkundung wird die geotechnische Beprobung des Baugrundes geplant und mit Hilfe von Bohrschiffen durchgeführt. Die geotechnischen Untersuchungen erfolgen nach DIN EN 1993 und deren normativen Verweisen.

Anhand der Untergrundverhältnisse werden Bohrungen und Sondierungen festgelegt. Auf Basis der entnommenen Bohrkerne werden anschließend die Probeentnahme und die benötigte Probemenge im Hinblick auf die Laborversuche sowie die dafür erforderliche Versuchstechnik festgelegt. Aus den Ergebnissen der Laborversuche werden unter anderem Eigenschaften des Sediments wie Korngrößenverteilung, Wassergehalt und Wasserdurchlässigkeit abgeleitet. Weiterhin fließen die gewonnenen Erkenntnisse in die Interpretation des geophysikalischen 3D-Untergrundmodells ein.

Alle geotechnischen Arbeiten werden in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) begleitet.

Erstellung des Geologischen Berichtes und des Untergrundmodells

Ein umfassender Geologischer Bericht fasst die Ergebnisse der Disziplinen Hydrographische Vermessung, Geophysikalische Untersuchung sowie Geotechnische Untersuchung zusammen. Der Bericht liefert durch eine geologische Interpretation der einzelnen Disziplinen eine Beschreibung der Untergrundverhältnisse.

Aus den Ergebnissen der oben genannten Disziplinen wird zusätzlich ein 3D-Untergrundmodell erstellt. Dieses Produkt wird den interessierten Unternehmen über Open-Source Software zur Verfügung gestellt. Das 3D-Untergrundmodell ermöglicht einen dreidimensionalen Überblick über die Beschaffenheit des Baugrundes.

Der Geologische Bericht zusammen mit dem 3D-Untergrundmodell stellen die planerische Grundlage dar und unterstützen zum Beispiel bei der Festlegung der Anlagenstandorte sowie der Auswahl von geeigneten Fundamenttypen.

Schutzgut Boden

Zur Beschreibung des Schutzgutes Boden werden vorrangig die Ergebnisse der hydrographischen Vermessung genutzt. Auf der Grundlage der durchgeführten Seitensichtsonar- und Videountersuchungen sowie der Sedimentbeprobungen können Angaben zur Sedimentbeschaffenheit und Oberflächenstruktur des Meeresbodens abgeleitet werden. Anschließend erfolgt auf Grundlage eines Modellwindparks eine Beschreibung und Bewertung verschiedener Wirkfaktoren hinsichtlich deren Ausdehnung, Dauer und Intensität. Darauf kann eine Prognose zur Struktur- und Funktionsbeeinflussung erstellt werden.

Diese Betrachtung findet Eingang in die strategische Umweltprüfung (SUP).

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