Passivradar-Technologie für umweltverträgliche Windräder

Die Erhöhung der Effizienz und der ökologischen Verträglichkeit von Windenergieanlagen (WEA) ist ein zentrales Thema im Bereich der erneuerbaren Energien. Ein besonders wichtiger Aspekt ist die sogenannte bedarfsgerechte Nachtkennzeichnung, die u.a. der Lichtverschmutzung entgegenwirken und potenzielle Kollisionen von Flugobjekten mit WEA verhindern soll. Sie soll das nächtliche Blinken von Windrädern auf das Minimum reduzieren.

Das von der PARASOL GmbH & Co. KG in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik entwickelte passive Radarsystem „PARASOL“ hat dabei kürzlich einen entscheidenden Schritt nach vorn getan. In einem von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) geförderten Forschungsprojekt wurden neue Algorithmen und technologische Weiterentwicklungen implementiert, die die Genauigkeit und Reichweite des Systems erheblich verbessern und somit die Sicherheit und Effizienz von Windenergieanlagen weiter erhöhen. Dadurch konnte ein Prototyp geschaffen werden, um erstmalig Themen des Umweltschutzes mit bedarfsgerechter Nachtkennzeichnung von WEA mittels Passiv-Radar zu kombinieren. Dabei sicherte EurA Kiel als Fördermittelberatung die entscheidenden Fördermittel für die Innovationsentwicklung.

Bisherige Herausforderung: Falschmeldungen bei Detektionen im Nahbereich

Im Rahmen des Projekts wurden Detektionsanhäufungen im Nahbereich des passiven Radarsystems untersucht und auf Schwächen bei der Erkennung kleiner Flugobjekte, wie etwa Vögel, festgestellt. Die Ursachen für die Detektionsanhäufungen wurden präzise ermittelt. Dabei wurden verschiedene Kriterien und Techniken wie normierte Beschleunigung, Vorzeichenklassifizierung und Transformationen in den Frequenzbereich mittels Fast Fourier Transform (FFT) eingesetzt, um Flugobjekte zu klassifizieren und fehlerhafte Signalansammlungen zu unterdrücken. 

Verbesserung der Detektionsreichweite und Signalverarbeitung

Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts war die Verbesserung der Detektionsreichweite des PARASOL-Systems. Das System arbeitet mit hochentwickelten KI-gestützten Signalverarbeitungstechniken, um die Empfindlichkeit des Empfängers zu erhöhen und die Leistung der Antennentechnik zu optimieren. Durch den Einsatz nicht-kohärenter und kohärenter Integration konnte eine deutliche Verbesserung in der Empfindlichkeit des Systems erzielt werden. Diese technologische Weiterentwicklung hat es PARASOL ermöglicht, erfolgreich kleine Flugobjekte wie Vögel zu detektieren. In Tests, die in der Nähe von Windenergieanlagen an der Mosel bei Koblenz durchgeführt wurden, konnte das passive Radarsystem Formationen von Enten, Kanadagänsen, Schwänen und sogar Kormoranen erfassen. Dies stellt einen wichtigen Fortschritt im Hinblick auf den Naturschutz dar, da nun spezifische Flugaktivitäten von Vögeln in der Nähe überwacht und der Betrieb von Windrädern gesteuert werden können.

Blick in die Zukunft: der richtige KI-Ansatz in der Signalverarbeitung

Das PARASOL-Projekt hat wichtige Fortschritte auf dem Weg zu einer robusten und funktionalen Lösung für die Nachtkennzeichnung von Windenergieanlagen erzielt. Ein nachgelagertes Vorhaben der PARASOL GmbH & Co.KG sieht vor, die entwickelten Prototypen und Algorithmen in einem Windpark unter realen Bedingungen zu testen und weiter zu optimieren. Ein zentrales Thema in der Zukunft wird die Weiterentwicklung der KI-gestützten Signalverarbeitung sein. Die Wahl des richtigen KI-Ansatzes wird daher die Grundlage für die weitere Entwicklung bilden, um die notwendigen Daten zu extrahieren und präzise Entscheidungen treffen zu können. Der Einsatz von KI könnte nicht nur die Effizienz der Detektion verbessern, sondern auch die Kosten für die Implementierung und Wartung des Systems senken, was das Projekt auch aus wirtschaftlicher Sicht attraktiv macht.

Das langfristige Ziel ist es, eine effektive und ökologisch nachhaltige Lösung zu schaffen, die sowohl den Anforderungen des Naturschutzes als auch den regulatorischen Vorgaben zur Bedarfskennzeichnung gerecht wird. Ein erfolgreicher Praxistest des Systems könnte nicht nur zur Verbesserung der Sicherheit von Vögeln in der Nähe von WEA beitragen, sondern auch einen wichtigen Beitrag zur Akzeptanz von Windrädern leisten. Wenn das passive Radarsystem „PARASOL“ erfolgreich in die Praxis umgesetzt wird, könnte es als Modell für die Windkraftbranche weltweit dienen und gleichzeitig neue Maßstäbe für den Naturschutz und die Umwelttechnologie setzen.

Das Passivradarsystem schützt kleine Flugobjekte wie Vögel vor Kollisionen mit Windrädern.

Fazit

Die Weiterentwicklung des passiven Radarsystems „PARASOL“ zeigt eindrucksvoll, wie moderne Technologien zur Lösung komplexer Herausforderungen im Bereich der erneuerbaren Energien beitragen können. Mit innovativen Algorithmen, einer verbesserten Signalverarbeitung und dem gezielten Einsatz von Künstlicher Intelligenz ist es gelungen, die Detektion von kleinen Flugobjekten wie Vögeln zu optimieren und die Reichweite des Systems zu erweitern. Die Ergebnisse des Projekts bieten vielversprechende Ansätze für eine umweltfreundliche, wirtschaftlich sinnvolle und technisch ausgereifte Lösung zur bedarfsgerechten Nachtkennzeichnung von Windenergieanlagen – ein bedeutender Schritt in Richtung einer grüneren Zukunft.

Sprechen Sie uns gern an: Unser Experte Dr. Viktor Schneider steht Ihnen zu den Themen Passivradar-Technologie und erneuerbare Energien jederzeit zur Verfügung.

Text: Britta Rückriem

Headerbild, Rubrikbild links, Mitte und rechts: PARASOL