Som ett resultat av den ökade efterfrågan på grön energi, har etableringen av havsbaserad vindkraft ökat under senare år. Paradoxalt nog kan detta under byggnadsfasen innebära en negativ miljöpåverkan på det marina livet. För att kunna bedöma och hantera denna påverkan har därför undervattensakustik blivit ett nödvändigt kunskapsområde.
I motsats till vad de flesta kanske tror, är havet under ytan inte särskilt tyst. Många ljudkällor är naturliga och står för en ansenlig del av det så kallade bakgrundsbullret. Exempel på dessa bullerkällor är regn, interaktionen mellan vind och vågor och även vulkanisk aktivitet som kan bidra med buller även på långa avstånd.
Många former av marint liv är beroende av ljud för sin kommunikation, navigering och utveckling. Buller alstrat av människan kan försvåra och förhindra dessa livsnödvändiga funktioner och biologer är oroade över såväl fysiologiska störningar som störningar i djurens beteende. Speciellt hos marina däggdjur har många arter en mycket känslig hörsel. Buller som alstras av människan i undervattensmiljöer kommer bland annat från fartygstrafik, pålning och seismiska undersökningar med impulskällor.
Buller från havsbaserad vindkraft
Vid uppbyggnaden av de populära så kallade monopile-fundamenten används vanligen en mycket stor pålningshammare. Det resulterande impulsljudet är högre än många andra vanliga ljudkällor under vattnet. Eftersom vindkraftverk dessutom växer i både antal och storlek, är det rimligt att anta att byggandet av framtida havsbaserade vindkraftverk kommer att ge ännu högre bullernivåer.
Under drift orsakar interaktionen mellan vinden och rotorbladen vibrationer i hela vindturbinen och i fundamentet. När fundamentet vibrerar fungerar detta som en högtalare som avstrålar ljud och vibrationer både till havet och till havsbotten. Akustiker vid Lloyd’s Register Consulting har använt avancerade beräkningsmodeller för att beskriva detta akustiska scenario. För att utveckla modellerna krävs en kombination av bland annat akustik, oceanografi och geofysik.
Det rådande kunskapsläget är att pålning till havs kan vara en skadlig bullerkälla för däggdjur. Däremot är bullret från vindkraftfundamenten, när vindkraftverket är i drift, mindre fullständigt utrett. De undersökningar som hittills har genomförts indikerar att havsbaserade vindkraftverk i drift sannolikt inte orsakar några problem för marina däggdjur. Det är dock troligt att framtida ännu större vindkraftverk kommer att ge högre vibrationsnivåer i fundamentet och därmed högre ljudnivåer i havet.
Undervattensbuller; vad kan vi göra åt det?
I olika nationella förordningar finns för närvarande ett fokus på undervattensbuller, och även gränser för detta buller är på frammarsch. De tyska förordningarna specificerar omfattande mätprocedurer för olika steg i vindkraftparkens livscykel.
Innan uppbyggnaden av en ny havsbaserad vindkraftpark påbörjas kan de förväntade bullernivåerna såväl ovan som under vattenytan beräknas. Erfarenhet från tidigare mätkampanjer används då i de avancerade beräkningsmodellerna. En sådan erfarenhet är att pålning utan bullerreducerande åtgärder högst sannolikt kommer att överskrida de nuvarande tyska bullerkraven för undervattensljud.
En minskning av bullret kräver tvärvetenskapliga insatser
För att minska undervattensbullret utvecklas och provas för närvarande olika åtgärder. Detta görs både i avancerade datormodeller och i fullskaliga försök på havsbaserade vindkraftparker. Lloyd’s Register Consulting är engagerade i båda dessa forskningsområden.
De numeriska datormodellerna ger detaljerade bullerkartor som visar hur bullret skapas och breder ut sig vid pålningen. Genom att samarbeta med biologer, kan bullerexperter skapa artspecifika ”zoner” i vilka arterna påverkas – från ”skada” till ”uppfattbarhet”. Genom att kombinera expertkunskaperna från akustik, miljövetenskap och biologi, kan därför bullrets påverkan på det marina livet därmed både karaktäriseras och kontrolleras.
Ett bredare perspektiv på bullerkällor under vattnet
Vilken någorlunda kraftfull bullerkälla som helst som finns i havet riskerar att ha en bullerpåverkan på det marina livet. Vanligen förekommande mänskliga aktiviteter inkluderar seismiska undersökningar som blir extremt kraftfulla bullerkällor under vattnet. En noggrann analys av det reflekterade bullret vid undersökningarna kan avslöja dolda bottenskikt. Trots att bullret har en stark riktningsverkan ner mot havsbottenskikten kan betydande mängder akustisk energi stråla ut i sidled för att därefter utbreda sig långa horisontella sträckor.
Eftersom den allmänna attityden till jordklotet gradvis blir allt mer miljövänlig är ett naturligt nästa steg hos hållbar energiproduktion att minska bullernivåerna även under havets yta. Många bullerkällor är ännu inte fullständigt beskrivna med avseende på undervattensbuller. Både installationer för vågenergi och undervattensinstallationer för olja- och gasproduktion kan potentiellt vara signifikanta bullerkällor. Deras påverkan på det marina livet förtjänar därför en närmare undersökning.
Rene Smidt Luetzen
