Das Projekt hat es sich zum Ziel gesetzt, ein ganzheitliches Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Offshore-Windparks und dem Ökosystem zu gewinnen. Dafür kommt neben der Drohne auch ein KI-basiertes Fischerkennungssystem mit Videokameras auf einem autonomen Unterwasserfahrzeug zum Einsatz. Außerdem wurden hochauflösende Videokameras installiert, um Vögel und ihr Verhalten zu erfassen. Zudem werden Wasserproben auf Spuren von Umwelt-DNA untersucht.

Start von SeaMe 2024

Gestartet ist SeaMe (Sustainable ecosystem approach in Monitoring the marine environment) im Herbst 2024. Zunächst wurden die verschiedenen Technologien an Land getestet und für ihren Einsatz auf See vorbereitet. Nun geht das Projekt in die nächste Phase und beginnt mit der zeitgleichen Datenerfassung im RWE-Windpark Kaskasi vor Helgoland.

Thomas Michel, COO RWE Offshore Wind, sagt: „Mit dem SeaMe-Projekt setzen wir auf neue Techniken und die gleichzeitige Erfassung von verschiedensten Parametern. So wird es möglich, die Wechselwirkungen zwischen der Offshore-Windenergie und dem marinen Ökosystem noch besser zu verstehen.“

Umweltfreundlichere Technologien für die Überwachung mariner Ökosysteme

Im Rahmen des SeaMe-Projekts wird untersucht, wie neue Techniken die Umweltüberwachung weniger invasiv und noch nachhaltiger ermöglichen können.

Überwachung über Wasser

Die von BioConsult SH eingesetzte Langstreckendrohne (Primoco UAV One 150) kann bis zu 15 Stunden in der Luft bleiben. Ausgestattet ist sie mit einem HiDef-Videosystem, das für den autonomen Betrieb optimiert wurde. So wird eine methodische Kontinuität sichergestellt, da das Kamerasystem denselben Abdeckungsgrad und dieselbe Bildauflösung wie bei herkömmlichen Erfassungen aus dem Flugzeug ermöglicht.

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. Das aufgezeichnete Bildmaterial wird in den kommenden Wochen mithilfe künstlicher Intelligenz und menschlicher Qualitätskontrolle analysiert und ausgewertet.

Diese Methode bietet eine emissionsärmere und weniger invasive Möglichkeit zur Überwachung von Vögeln und Meeressäugern, wie etwa Schweinswalen. Vorteil dabei: Es müssen keine menschlichen Beobachter:innen auf See entsandt oder Flugzeuge eingesetzt werden. Mit der Drohne kann der CO₂-Fußabdruck der Überwachung laut Berechnungen von BioConsult SH um bis zu 90 Prozent reduziert werden.

Überwachung in der Luft

An zwei Windturbinen des Offshore-Windparks Kaskasi wurden zudem insgesamt sechs hochauflösende Videokameras installiert. Diese können Vögel und ihr Verhalten rund um die Uhr erfassen. Mit der von Spoor bereitgestellten KI-basierten Analyse lassen sich die Aufnahmen automatisch auswerten. Dabei ist eine genaue Erkennung, Verfolgung und Identifizierung der Vögel möglich.

Zusätzlich werden Technologien getestet, die eine Überwachung bei Nacht erlauben wie Infrarotbeleuchtungen und eine Wärmebildkamera. Diese Methode ergänzt traditionelle Überwachungstechniken wie Radar und bietet eine höhere zeitliche Abdeckung im Vergleich zu Luftbildaufnahmen. Mithilfe der hochauflösenden Bilder und Ornitholog:innen können Vogelarten auf große Entfernungen präzise identifiziert werden. Dies liefert wertvolle Einblicke in das standort- und artspezifische Verhalten der Vögel.

Überwachung unter Wasser

Beobachtungen finden kontinuierlich auch Unterwasser statt. So wurden beispielsweise Langzeit-Unterwasserkamerasysteme installiert, die Tag und Nacht im Einsatz sind. Herkömmliche Erhebungsmethoden erfolgen lediglich einmal pro Jahr mittels invasiver Methoden. Im Gegensatz dazu ermöglicht das zusammen mit Anemo Robotics entwickelte System eine vollständig autonome und nicht-invasive Überwachung der Meeresfauna. Die Kameras zeichnen über mehrere Monate hinweg alle 15 Minuten 
30-sekündige Clips auf. Damit generieren sie einen umfangreichen Datensatz, der KI-basiert analysiert wird und kurzfristiges Verhalten wie langfristige ökologische Trends sichtbar macht.

Außerdem wurden zum ersten Mal die Funktionalität und die Logistik zum Ausbringen und Einholen eines autonomen Unterwasserfahrzeuges erfolgreich getestet. Ein Serviceschiff für Wartungsarbeiten im Offshore-Windpark hat es ausgesetzt und geborgen. Das Robotics Innovation Center, ein Forschungsbereich des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI), hat es entwickelt. Es 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.

Ökosystembasierter Ansatz zur Überwachung der biologischen Vielfalt

Ziel des Projektes ist es, das marine Ökosystem ganzheitlich zu betrachten. Dafür werden physikalische und biologische Parameter gleichzeitig erfasst. Hierzu zählen auch biologische Komponenten, die in herkömmlichen Überwachungsprogrammen oft nicht berücksichtigt werden. Beispielsweise sind das Phytoplankton (mikroskopisch kleine Algen) und Zooplankton (zum Beispiel mikroskopisch kleine Tiere). Beide spielen eine wichtige Rolle für die Ernährung größerer Tiere.

Darüber hinaus werden physikalische Parameter wie Temperatur, Salzgehalt und Sauerstoff gemessen. Das autonome Unterwasserfahrzeugs erfasst diese. Solche Messungen können dann mögliche Veränderungen in der Verteilung und Häufigkeit von Arten erklären.

Wie genetische Spuren in Wasserproben Arten identifizieren

Zudem werden im SeaMe-Projekt Wasserproben auf Spuren von Umwelt-DNA untersucht, um festzustellen, welche Arten im Windpark vorkommen. Anstatt die Biodiversität durch Sammeln und Entnehmen von Tieren aus ihrer Umgebung zu untersuchen, konzentriert sich das SeaMe-Team auf von Tieren hinterlassene, genetische Spuren. Diese sogenannte Umwelt-DNA besteht aus Rückständen wie Kot, Hautschuppen, Schleim oder Zellen, die die Lebewesen ins Meerwasser abgeben.

Durch den Abgleich der gefundenen DNA-Sequenzen mit einer Datenbank bekannter Arten können die beteiligten Wissenschaftler:innen präzise feststellen, von welchen Lebewesen die DNA stammt. Und das, ohne die Tiere zu stören. Erste Analysen der vor Helgoland genommenen Proben haben 143 verschiedene Arten nachgewiesen. Von Phyto- und Zooplankton über Würmer, Krabben und Fische bis hin zu Meeressäugern, wie dem in der deutschen Nordsee heimischen Schweinswal.

Zusammenführung aller Daten

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 Forschungspartner:innen ein Datenportal für die SeaMe-Website.

Führende Meereswissenschaftler:innen bringen ihr Know-how ein

Insgesamt ist das Forschungsvorhaben auf drei Jahre angelegt und wird in Zusammenarbeit mit namhaften Partner:innen durchgeführt. Dazu gehören:

• Helmholtz-Institut für Funktionelle Marine Biodiversität an der Universität Oldenburg (HIFMB)
• Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI)
• BioConsult SH
• dänische Unternehmen DHI A/S
• norwegische Unternehmen Spoor
• Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI)
• Start-up Anemo Robotics aus Dänemark.

Betriebsteam des Windparks Kaskasi unterstützt Umweltmonitoring

Alle Tests finden im Offshore-Windpark Kaskasi von RWE statt, der rund 35 Kilometer nördlich der Insel Helgoland liegt. Mit einer installierten Gesamtleistung von 342 Megawatt kann der Windpark, rechnerisch etwa 400.000 Haushalte mit Ökostrom versorgen. Von Helgoland aus überwacht, betreibt und wartet ein RWE-eigenes Team den Windpark und unterstützt das SeaMe-Projekt.
 

Zusammenfassung des Forschungsprojektes SeaMe

• Forschungsprojekt „SeaMe“ nutzt innovative, CO₂-arme Technologien zur Datenerhebung, um die Meeresumwelt zu schonen und das Ökosystem umfassend zu beobachten. Das Projekt ist insgesamt auf drei Jahre angelegt.
• Europaweit flog erstmals eine Langstreckendrohne zur Umweltüberwachung über einen Offshore-Windpark.
• Ein autonomes Unterwasserfahrzeugs wurde erfolgreich getestet. KI-basierte Videokameras sind unter und über Wasser im Einsatz. Erste Ergebnisse aus der Sammlung von Umwelt-DNA-Proben liegen vor.

Husum Wind 2025
RWE Offshore Wind GmbH im Nordseecongresscentrum/ Stand NCC19.

Quelle: RWE Offshore Wind GmbH | www.solarserver.de © Solarthemen Media GmbH