Teilprojekt Totfundanalyse

Analyse der Kollisionsumstände

von Greifvögeln mit Windkraftanlagen

Leonid Rasran*, Hermann Hötker*, Tobias Dürr**

*Michael-Otto-Institut im NABU, Bergenhusen

** Staatliche Vogelschutzwarte Brandenburg

Gliederung

• Fragestellung

• Datengrundlage und –aufbereitung

• Zielarten

• Statistische Analyse

• Ergebnisse– Technik

– Umgebung

– Wind

• Fazit

Hauptfrage

Welche Faktoren sind entscheidend

für das Kollisionsrisiko von

Greifvögeln an Windkraftanlagen?

Foto: G. Pelz

Datengrundlage

• Kontrollaktivitäten an deutschen Windparks

(überwiegend Brandenburg), zusammengetragen aus

unterschiedlichen Forschungsvorhaben und

Gutachten – ca. 12.000 Einzelkontrollen

(Vogelschutzwarte Brandenburg)

• Betreiber-Datenbank der Windkraftanlagen in

Deutschland (Stand 2008, ca. 20.000 Anlagen

erfasst)

• Totfundkartei der Vogelscutzwarte Brandenburg,

Meldungen von Vogelkollisionen mit

Windkraftanlagen von 1989 bis 2008 (ca. 730 Fälle)

Datenaufbereitung

• Zielarten – Greifvögel (Falconiformes) + einige

weitere Großvögel (Störche, Kraniche, Uhus)

• Information über Kollisionsumstände

Zufallsfunde vs. systematische Kontrollen

Genaue Lokalität/Position der Anlage

Technische Spezifikationen der Anlage

Charakteristika der Umgebung

Wetterbedingungen

• Bildung der Referenzgruppen (per Zufall ausgewählte

WEAs)

0 20 40 60 80 100 120

Goldammer

Höckerschw an

Kolkrabe

Wintergoldhähnchen

Schw arzmilan

Weißstorch

Stockente

Sturmmöw e

Grauammer

Silbermöw e

Star

Haustaube

Ringeltaube

Mauersegler

Turmfalke

Feldlerche

Lachmöw e

Seeadler

Mäusebussard

Rotmilan

Zielarten

Stand Ende 2008

(in vorliegender Studie

berücksichtigt)

Systematische Kontrollen

Übersicht über die Kontrollen (n=12.139) an 454 brandenburgischen

Windenergieanlagen im Zeitraum 2001 – 2007

Technische Charakteristika der Windkraftanlagen

• Anzahl der Turbinen im Windpark

• Relative Position des

Kollisionsstandorts gegenüber

anderen Anlagen im WP

• Hersteller/Konstruktion

• Nennleistung (KW)

• Rotordurchmesser

• Turmhöhe

• Turmkonstruktion

Beschaffenheit der Umgebung von Windkraftanlagen

Landnutzung in der Umgebung von Windkraftanlagen

5 km Radius

CORINE-

database

Rot –

als Kollisions-

standorte

identifizierte

WKAs

Blau –

per Zufall

ausgewählte

Referenzanlagen

Statistische Analysen

• Berechnung der Kollisionsraten

• Varianzanalyse – Vergleiche zw. Kollisionsstandorten

und Referenzgruppe bezüglich einzelner Parameter

• Multiple Regression – relative Bedeutung der

Faktoren für die Erklärung der

Kollisionswahrscheinlichkeit

• Hauptkomponentenanalyse (Principal Component

Analysis; PCA)

R.

2.8.1

PAST

1.99

Art Anzahl SchlagopferBrutpaare in

Deutschland* RL statusFalco subbuteo Baumfalke 4 2600-3400 3Pandion haliaetus Fischadler 1 500 3Accipiter gentilis Habicht 3 11000-13000 *Buteo buteo Mäusebussard 99 77000-110000 *Falco columbarius Merlin 2 nb -

Buteo lagopus Raufußbussard 1 nb -Circus aeruginosus Rohrweihe 4 5900-7900 *Milvus milvus Rotmilan 101 10000-14000 *Aquila pomarina Schreiadler 1 100 1Milvus migrans Schwarzmilan 12 5000-7500 *Haliaeetus albicilla Seeadler 36 500 *

Accipiter nisus Sperber 6 15000-21000 *Falco tinnunculus Turmfalke 26 43000-65000 *Falco peregrinus Wanderfalke 1 810-840 *Pernis apivorus Wespenbussard 1 3800-5000 V

298Bubo bubo Uhu 8 1400-1500 *Grus grus Kranich 2 5200-5400 *Ciconia ciconia Weißstorch 14 4200-4300 3Ciconia nigra Schwarzstorch 1 500-530 *

Larus ridibundus Lachmöwe 31 140000-150000 *Alauda arvensis Feldlerche 28 2100000-3200000 3

Stand Ende 2008 (in vorliegender Studie berücksichtigt)

Ergebnisse Zielarten

* Nach Südbeck et al. 2007

Aus regulären Kontrollgängen ermittelte Fundrate von 0,018

Funde/Anlage/Woche (ca. 1 Vogel pro Windturbine im Jahr)

40 % der Vogelopfer – Zielarten, jede 7. Fund - ein Rotmilan

Keine auffällige Häufung der Opfer unter den jüngeren Vögel

adult

89%

subadult

5%

immatur

6%immatur

19%

subadult

11%

adult

70%

N=65 N=30 N=47

immatur

10%

subadult

20%

adult

70%

Rotmilan Seeadler Mäusebussard

adult

89%

subadult

5%

immatur

6%immatur

19%

subadult

11%

adult

70%

N=65 N=30 N=47

immatur

10%

subadult

20%

adult

70%

Rotmilan Seeadler Mäusebussard

Altersstruktur

N = 65N = 30 N = 47

Zielarten

KollisionN=272

ZufallN=250

01000

2000

3000

4000

5000

Ne

nn

leis

tun

g (

kW

)

F=8,96**

KollisionN=272

ZufallN=250

20

40

60

80

10

01

20

Ro

tord

urc

hm

es

se

r(m

)

F=9,87**

Kollision

N=272

Zufall

N=250

020

40

60

80

100

120

Tu

rmh

öh

e (

m)

F=20,02***

Als Kollisionsorte identifizierte

Turbinen – signifikant größer,

als Durchschnitt

Anlagengröße

Größere Anlagen – Höheres

Kollisionsrisiko pro Turbine

R2 = 0,1523

N=42

0

1

2

3

4

5

6

0 500 1000 1500 2000 2500

Leistung der Windkraftanlagen (kW)

An

zah

l K

oll

isio

nen

pro

MW

Größere Anlagen – weniger Risiko pro erzeugte Energiemenge

Ergebnisse aus der Betrachtung ganzer Windparks

Hersteller

Vogelschlag (N=251) Gesamt (N=19773)

%-Anteil unterschiedlicher Herstellerfirmen

Die Verteilung der Kollisionsopfer nach Anlagenhersteller

entspricht weitgehend den Anteilen des jeweiligen Herstellers auf

dem gesamtdeutschen Markt für Windenergieanlagen (Korrelation

R=0,97)

Gittermast vs. Rohrturmbau

Hypothese: Gittermastanlagen sorgen für höhere Mortalität, da

Vögel die Querverstrebungen als Sitzgelegenheiten nutzen und

damit öfter in Rotornähe kommen.

• 10 WEA mit Rohrturmbauweise

– WP Etzin (HVL) Enercon E70:

– Nh 113,5 m, Rd 71 m, NRFP 78 m, Gh 149 m

• 10 WEA mit Gittermastbauweise

– WP Dretzen (PM) Fuhrländer:

– Nh 111 m, Rd 77 m, NRFP 72,5 m, Gh 149,5 m

Vergleichsstudie

• Absuchen aller WEA in wöchentlichem Abstand im Zeitraum 12. bis einschließlich 45. KW (Mitte März bis Mitte November)

• Ermittlung Abtragerate von Testkadavern

• Ermittlung Suchereffizienz

• Ermittlung Anteil abgesuchter Fläche (vom 100 m Radius um den Mastfuß)

Rohrturmbauweise

• Hochrechnung Verluste:T(gesamt) = 2 Greifvögel

N = 84,6 % gefunden → 15,4 % übersehen

= 0,154

A = 88,2 % prädiert = 0,882

F(Durchschnitt)= 60,5 % abgesucht → 39,5 % nicht

abgesucht = 0,395

T(gesamt) = 2 : (1 - 0,154) : (1 – 0,882) : (1 – 0,395)

= 2 : 0,846 : 0,118 : 0,605

= 33,1 ≈ 33 Greifvogelverluste : 10 WEA

= 3,3 Greifvogelverluste je WEA & Jahr

• Hochrechnung Verluste:T(gesamt) = 3 Greifvögel

N = 85,7 % gefunden → 14,3 % übersehen

= 0,143

A = 72,2 % prädiert = 0,722

F(Durchschnitt)= 90,1 % abgesucht → 9,9 % nicht

abgesucht = 0,099

T(gesamt) = 3 : (1 - 0,143) : (1 – 0,722) : (1 – 0,099)

= 3 : 0,857 : 0,278 : 0,901

= 13,97 ≈ 14 Greifvogelverluste : 10 WEA

= 1,4 Greifvogelverluste je WEA & Jahr

Gittermastbauweise

trotz einer höheren Fundzahl im Windpark mit Gittermastbauweise

höhere erwartete Verluste je WEA im Windpark mit

Rohrturmbauweise

Gitermastanlagen – 2 Funde von Eulen

Höhere ermittelte Verlustrate durch Berücksichtigung von Sucheffizienz

und Abtrag der Kadaver durch Aasfresser

Geringe Stichprobenumfang – Effekt statistisch nicht belegbar

Gittermast vs. Rohrturmbau

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Ein

ze

lan

lag

e

En

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nd

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r W

EA

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(1

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ba

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Flä

ch

en

pa

rk

mitte

nd

rin

Kollisionen %

Ausw. Nordbrandenburg %

Kollisionswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit zur

Position der WEA im Windpark

Windpark Zitz-Warchau (7225 Einzelkontrollen)

Einzeln stehende und

periphere Anlagen sind

häufiger als Kollisions-

orte aufgefallen, als

Anlagen mitten im

Windpark

R2 = 0,076

N=65

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 5 10 15 20 25 30

An

zah

l K

oll

isio

nen

pro

WE

A

Windparkgröße

Kompakte Windparks – weniger Schlagopferfunde pro Anlage

Ergebnisse aus der Betrachtung von

ganzen Windparks

Flächenanteile F p

5 km Radius

Siedlung 0,01 nsStraßen 2,83 nsHalden, Deponien, Bergbau 0,08 nsAckerland 40,24 *** K > ZWald 0,31 nsGrünland 35,35 *** K < ZGewässer 5,75 * K < ZSonstige Flächen 69,78 *** K < Z

1 km Radius

Ackerland 39,14 *** K > ZWald 0,93 nsGrünland 31,2 *** K < Z

Strukturen

Nächstgelegenes Gehölz 0,03 nsGeschlossener Wald 2,13 nsGebäude 26,62 *** K > ZStraße 17,29 *** K > ZGewässer 1,76 ns

Vergleiche zwischen Kollisionsstandorten (K) und zufällig

ausgewählten WEAs (Z)

(Varianzanalyse Einzelfaktoren: one way ANOVA)

Landnutzung in der Umgebung der WEA

Mäusebussard, N=50

Ackerland %

Grünland %

Wald %

Rotmilan, N=46

Seeadler, N=12

Schwarzmilan, N=10 Turmfalke, N=11

Weißstorch, N=5

Alle Kollisionen,

N=151

Zufällig ausgewählte

WEAs, N=199Landnutzung in 1 km Umkreis

Landnutzung in der Umgebung der WEA

KollisionN=151

ZufallN=186

0500

1000

1500

2000

2500

En

tfe

rnu

ng

Ge

bä

ud

e (

m)

0500

1000

1500

2000

25

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En

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Str

aß

e (

m)

KollisionN=151

ZufallN=186

A. B.

Strukturen in der Landschaft,

die das Kollisionsrisiko beeinflussen

ß = standard partial regression coefficient

Anzahl Kollisionen

Variablen ß p

% Ackerland in 5 km Umkreis 0.289 <0.0001

Entfernung zum nächsten Gebäude 0.203 <0.0001

Position der WEA im Windpark (dummy

variable) -0.13 <0.05

Model statistics F df R²adj. p

15.88 3 0.1277 <0.0001

Ergebnisse multivariate Analysen

Schrittweise rückwärts gerechnete multiple

Regression (nur signifikante Faktoren aufgeführt)

Ackerland in 5 km

Radius

Wald in 5 km Radius

Grünland in 5km Radius

Wasserflächen in 5 km Radius

Position in Windpark

-4,8E07 -3,2E07 -1,6E07 -3,7253E-09 3,2E07 4,8E07 6,4E07

Componente 1

-5E07

-4E07

-3E07

-2E07

-1E07

1E07

2E07

3E07

4E07

Co

mp

on

ente

2

KollisionReferenzanlage

Hauptkomponentenanalyse

Windverhältnisse

• Kollisionsereignisse mit (auf Tag genau) bekannten Zeitpunkt

(N=100)

• Wetterdaten der nächstgelegenen Wetterstationen für den

relevanten Tag (Tagesmaxima)

• Windgeschwindigkeiten in Klassen (3,5 bis 5,5 m/s - schwach,

5,5-8 m/s - mittel, 8-14 m/s – stark und >14 m/s – sehr stark)

Kollisionswahrscheinlichkeit

weitgehend unabhängig von

Windstärke (abgesehen von

Tagen mit ganz schwachen

und ganz starken Winden)

0

10

20

30

40

50

60

70

sehr

schwach

(<3,5 m/s)

schwach

(3,5-5,5 m/s)

mittel (5,5-8

m/s)

stark

(8-14 m/s)

sehr stark

(>14 m/s)

% Windtage

% Kollisionen

• Steigende Anlagengröße erhöht das

Kollisionsrisiko pro Turbine, senkt es aber

umgerechnet auf die Energiemenge

Fazit

• Kompakte Windparks mit großen Anlagen

haben günstigere Risiko/Energieaus-

beutungsverhältnisse als weit verstreute

kleine Einzelanlagen

• Schlüsselfaktor für das Kollisionsrisiko:

Beschaffenheit der Umgebung von

Windparks

Danke!