Windräder sind eine potenzielle Gefahr für Vögel bzw. für alle ‚windkraftempfindlichen‘ Vogelarten. Aus diesem Grund zählt der Artenschutz mitunter zu den größten Hemmnissen bei der Errichtung und Ausbau von Windenergieanlagen. Auch bei der Bürgerwindpark Hohenlohe GmbH war dies der Fall. Deshalb hat der Betreiber nach einer Lösung gesucht, und mit Birdvision und Metz Connect eine Lösung gefunden.
Mit einem erhöhten Aufkommen (geschützter) Großvögel ist vor allem dann zu rechnen, wenn z.B. in der Nähe von Windparks geerntet wird, oder wenn Felder im Umkreis beackert werden. Normalerweise müssen dann die Windräder für einen bestimmten Zeitraum abgeschaltet werden, um die Vögel nicht zu gefährden. Dies schützt zwar das Leben der Vögel, verhindert aber, dass die Anlage Strom erzeugt. Derzeit kann eine Abschaltung mehrere Tage andauern – ein Albtraum für die Betreiber.
Nur drehende Windräder liefern Strom
Daher wurde eine kamerabasierte Lösung zum Schutz der Vögel entwickelt. Diese soll dazu beitragen, dass Neugenehmigungen an heiklen Standorten leichter eingeholt werden können, da die Lösung einen ausreichenden Schutz für die Vögel gewährleistet. Gestartet wurde die Entwicklung durch die Bürgerwindpark Hohenlohe. Als Betreiber von über 20 Windenergieanlagen kennt das Unternehmen die Herausforderungen des Artenschutzes gut. Das wichtigste Ziel des Projekts war die Entwicklung eines Kamerasystems zur Erfassung und zum Schutz windkraftempfindlicher Vogelarten an Windenergieanlagen. Zudem soll das System für die Grundlagenforschung des Verhaltens von Vögeln an Windkraftanlagen eingesetzt werden. Zu diesem Zweck erfolgt die Auswertung der ermittelten Bilddaten per eigener KI-Software. Diese dient u.a. zur Vogelerkennung und -verfolgung mittels intelligentem Tracking. BirdVision vertreibt und vermarktet das System seit Anfang 2024 in Kleinserie.
Mit 360° die gesamte Umgebung im Blick
BirdVision besteht aus mehreren Industriekameras, die mit Weitwinkel-Objektiven ausgestattet sind. IP67-Kameragehäuse schützen die Technik im Innern vor Umwelteinflüssen und selbstreinigende Gläser an den Objektiven sorgen für eine gute Wahrnehmung bei jeder Witterung. Je nach Topografie sind die Kameras am Turm einer Windenergieanlage in Höhen von 6m oder bis zu 30m montiert. Diese Höhenunterschiede bringen bei der Verkabelung allerdings einige Herausforderungen mit sich. Die Leitungen mit Längen von bis zu 50m müssen die erfassten Daten auf große Distanzen sicher zum Server übertragen. Dieser befindet sich im Turm des Windrads, verarbeitet die Signale der Kameras, detektiert Vogelarten und sendet bei Gefahr aufgrund der Flugbahn des Vogels über die Schnittstelle Stopp-Signale zur Windenergieanlage.
BirdVision durchsucht die aufgenommenen 360°-Kamerabilder in Echtzeit nach vogelähnlichen Objekten. Nach der Objekterkennung und einer Entfernungsmessung startet die Größenklassifikation und der Abgleich des detektierten Objekts mithilfe von KI, um festzustellen, ob es sich tatsächlich um einen Vogel handelt. Sobald ein Tier erkannt wurde, wird es mithilfe eines Trackingalgorithmus kontinuierlich verfolgt. Falls notwendig wird ein Stoppsignal ausgegeben, um die Windenergieanlage zum Schutz des Vogels vorübergehend in den langsam drehenden Trudelbetrieb zu setzen. Befindet sich kein Vogel mehr im Gefahrenbereich, wird die Anlage wieder vollautomatisch in Betrieb genommen. Insgesamt werden Bilder von bis zu zwölf Kameras gleichzeitig ausgewertet.
Keine Laufzeitverzögerung durch Leitungen
Für die zuverlässige Aufzeichnung und Berechnung im Server darf es fast keine Laufzeitverzögerung bei den unterschiedlich langen Leitungen geben. Bei den großen Leitungslängen und der hohen Datenrate müssen die Leitungen daher qualitativ hochwertig sein. Metz Connect hat den Zuschlag erhalten, als es um die Verkabelung ging. Grund dafür war der gute Support – die Firma bietet hochqualitative Sonderkabel und -längen in kleinen Stückzahlen und in kurzer Lieferzeit – sowie die schnelle Reaktionszeit. Die PUR-Anschlussleitung 142M2X20010 unterstützt die 10Gbit-Datenübertragung (Cat. 6A gemäß ISO/IEC-11801). Es handelt sich um x-kodierte, geschirmte M12-Ethernet-Anschlussleitung mit freiem Leitungsende, die in den Standardlängen von 1, 2, 5 und 10m erhältlich sind. Weitere Anschlussvarianten (142M5X59xxx) in Sonderlängen (bis 50m) ermöglichen die Montage der Kameras auf unterschiedlichen Höhen bei der Windkraftanlage. Das freie Leitungsende wird am Kameragehäuse angeschlossen und komplett vergossen, um einen hohen Verbindungsschutz zu gewährleisten. Die Leitungen mit AWG 26/7-Querschnitt erfüllen die Vorgaben gemäß UL-Style 20963 und Cat7 gemäß EN50288-4-2.
Einsatz bei vier Anlagen
Das Antikollisionssystem BirdVision ist inzwischen in zwei Windparks an insgesamt vier Windenergieanlagen genehmigt und dort u.a. zur Optimierung einer Pauschalabschaltung eingesetzt. In den Sommermonaten musste bislang die Anlage tagsüber stehen, doch mit dem vollautomatischen System erfolgt die Abschaltung jetzt nur, wenn sich ein Greifvogel dem Windrad um weniger als 200m nähert. Dann schaltet das betroffene Windrad vollautomatisch in den Trudelbetrieb und das Tier ist nicht in Gefahr. Sobald es den gefährlichen Bereich verlassen hat, wird der Betrieb wieder vollautomatisch aufgenommen.
