Milieueffecten van offshore windparken: Voorbereiden op meer windparken in de Belgische Noordzee

De wetenschappers die de milieueffecten van offshore windparken in het Belgisch deel van de Noordzee monitoren, focussen in hun jongste jaarverslag op de verdere ontwikkeling van het programma en op de uitbreiding ervan in de aanloop naar het opschalen van de windenergiecapaciteit in onze wateren. Opmerkelijke resultaten zijn onder meer dat er geen noemenswaardige impact van windparken wordt gevonden op de talrijkheid van ongewervelden en vissen die op zandige bodems leven (geen negatieve impact), dat gemeenschappen van organismen die boven de bodem leven diverser zijn in windparken (positieve impact) en dat verspreidingsmodellen nu toelaten te bepalen hoeveel zeevogels zich verplaatsen als gevolg van de windparken (omvang van de impact verschilt tussen soorten, met de grootste gevoeligheid buiten de bestaande en toekomstige windparken). Verder ontwikkelen de inzichten over het bevorderen van het kunstmatige rifeffect en het beperken van het aanvaringsrisico voor vogels en de verstoring van bruinvissen zich verder.

Sinds eind 2020 is het aantal offshore windturbines en hun gezamenlijk vermogen in het Belgische deel van de Noordzee ongewijzigd gebleven. Op dat moment liepen 12 bouwjaren in de eerste Belgische mariene zone voor hernieuwbare energie af, resulterend in acht windparken met in totaal 399 turbines in een zone van 238 km² langs de grens met de Nederlandse wateren. Samen zijn ze goed voor een geïnstalleerd vermogen van 2,26 Gigawatt (GW) en een gemiddelde jaarlijkse productie van 8 TWh, wat ongeveer een derde is van de bruto elektriciteitsproductie uit hernieuwbare energiebronnen in België.

Het verzekeren van de ecologische duurzaamheid van menselijke activiteiten op zee is een belangrijke taak voor de zich ontwikkelende blauwe economie. Daarom genereert het monitoringsprogramma WinMon.BE sinds de start van de bouw in 2005 ecologische basisinformatie in de Belgische offshore hernieuwbare energiezone, met aandacht voor de impact op verschillende ruimtelijke en temporele schalen. Het doel is tweeledig: het kwantificeren van de verwachte en onverwachte effecten en het begrijpen van de oorzaak-gevolgrelaties. De tot dusver opgedane kennis leidde waar nodig tot het bijsturen van de bouw- en uitbatingspraktijken van offshore windparken, en droeg zo bij tot de ecologische duurzaamheid van de productie van windenergie in het Belgisch deel van de Noordzee. Alle wetenschappelijke rapporten van de WinMon.BE-monitoring zijn openbaar.

Uitbreiding voorbereiden

Om te voldoen aan de EU-doelstelling om tegen 2050 geen broeikasgassen meer uit te stoten, wil ons land een geïnstalleerd vermogen van 3,15 tot 3,5 GW toevoegen door bijkomende offshore windparken te bouwen in een tweede zone voor hernieuwbare energie - de Prinses Elisabethzone (285 km²) - die in het nationaal marien ruimtelijk plan 2020-2026 is aangewezen. Het spreekt voor zich dat de door WinMon.BE verworven kennis ook zal worden toegepast voor een milieuvriendelijk ontwerp en exploitatie van de toekomstige offshore windparken in de Princess Elisabeth Zone.

België is echter niet het enige land dat de productie van windenergie in de zuidelijke Noordzee verder ontwikkelt. Naast de 523 km² die voor operationele en geplande offshore windparken is aangewezen in het Belgisch deel van de Noordzee, is 344 km² voorzien in de aangrenzende Nederlandse Borssele-zone, en 122 km² in de Franse Duinkerke-zone. De internationale uitbreiding heeft ook gevolgen voor het monitoringprogramma.

Steven Degraer (Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen/MARECO), coördinator van het WinMon.BE-consortium: "Aangezien de potentiële cumulatieve ecologische effecten van het groeiende aantal offshore windparken in de zuidelijke Noordzee een grote zorg zijn, wordt het detecteren en begrijpen ervan een belangrijke extra uitdaging voor WinMon.BE. We moeten ook de samenwerking in het bredere Noordzeegebied, waar landsgrenzen een regionale aanpak in de weg stonden, internationaliseren."

Om klaar te zijn voor de monitoring van de milieueffecten van de groeiende offshore windenergiesector in het Belgisch deel van de Noordzee, gaat het WinMon.BE 2022-rapport in op nieuwe inzichten in de verspreiding van ongewervelden en vissen, de identificatie van gebieden waar zeevogels het gevoeligst zijn voor offshore windparken, het “bevorderen van het goede” (koloniserende gemeenschappen van kunstmatig hard substraat) en het “verzachten van het slechte” (aanvaringen van zeevogels en geluidsoverlast voor bruinvissen). Het verslag is gebaseerd op gegevens die tot 2021 zijn verzameld.

Ruimtelijke verspreidingspatronen & kwetsbare gebieden

Op de zeebodem - epibenthos & demersale vissen (ILVO)

Om effecten van de bestaande offshore windparken te kunnen detecteren en begrijpen, en om mogelijke effecten van de toekomstige zone voor hernieuwbare energie te kunnen evalueren, moet men eerst de situatie vóór de aanleg documenteren en begrijpen. Voor epibenthos (ongewervelden die op de zeebodem leven, zoals bepaalde weekdieren, schaaldieren en inktvissoorten) en bodemvissen werd daarom een gemeenschapsanalyse uitgevoerd voor de hele Belgische Noordzee. Zo werden verspreiding en talrijkheid van deze organismen nagegaan, en werden gemeenschappen van samen voorkomende soorten gedefinieerd.

Hieruit bleek dat epibenthos- en visgemeenschappen duidelijk verschillen tussen de kustzone en het offshore gebied. Binnen de kustzone bewonen twee verschillende gemeenschappen respectievelijk modderige en zandige sedimenten, terwijl de offshore gemeenschappen ook worden gestructureerd door de topografie van de zandbanken. De bestaande zone voor hernieuwbare energie overlapt daarbij grotendeels met de offshore epibenthos- en visgemeenschappen, maar de monitoring tussen de turbines toonde geen significante effecten van de windparken aan.

Boven de zeebodem – hyperbenthos (Universiteit Gent)

WinMon.BE legde zicht voor het eerst ook toe op het hyperbenthos. Deze gemeenschap bestaat uit organismen die de waterkolom direct boven de zeebodem bewonen, waaronder een grote verscheidenheid aan kleine schaaldieren en wormachtigen, kwalachtige levensstadia van hydrozoën en larven van grotere schaaldieren en vissen. De aanwezigheid van windturbines (kunstmatig rifeffect) en het stopzetten van visserij (visserij-uitsluitingseffect) leiden naar verwachting tot verrijkte hyper-benthische gemeenschappen binnen de windparken. Om dit te testen werden stalen vergeleken die werden verzameld binnen en buiten twee Belgische offshore windparken, elk met specifieke lokale habitatomstandigheden, funderingstype, bouwtijd en op verschillende afstanden van de kust.

Hoewel de hyperbenthosgemeenschappen op verschillende afstanden tot de kust bleken te verschillen in soortensamenstelling (meer kustgebonden soorten dichter bij de kust) en dichtheid (hogere dichtheden dichter bij de kust), waren de dichtheden consequent hoger in de windparken vergeleken met de overeenkomstige controlelocaties buiten de windparken. Verschillen in soortenrijkdom (hoger binnen het windpark) en gemeenschapsstructuur werden ook waargenomen op grotere afstand van de kust. Deze resultaten bevestigen de verrijkingshypothese. Dichter bij de kust werden geen verschillen in soortenrijkdom en gemeenschapsstructuur waargenomen.

Aan het zeeoppervlak – zeevogels (INBO)

Gedetailleerde kennis van de verspreiding van zeevogels is belangrijk om een monitoringsprogramma te ontwerpen dat inzicht verwerft in de gevoeligheid van verschillende soorten voor offshore windparken. Op basis van zeevogel-tellingen vanaf schepen, verzameld in de Belgische Noordzee in de periode 2000-2018, werden verspreidingsmodellen opgesteld voor vier zeevogelsoorten waarvan bekend is dat ze gevoelig zijn voor de aanwezigheid van windparken: roodkeelduiker (Gavia stellata), Jan-van-Gent (Morus bassanus), zeekoet (Uria aalge) en alk (Alca torda). Deze gegevens werden gecombineerd in een kaart en een geïntegreerde index die weergeven waar de gevoeligheid van zeevogels voor de ontwikkeling van offshore windparken het hoogst is.

De verspreidingsmodellen maken het ook mogelijk de aantallen zeevogels te kwantificeren waarvan wordt verwacht dat hun verspreiding zullen verleggen als gevolg van de aanwezigheid van de bestaande en toekomstige windparken. Met ongeveer 1600 individuen is de zeekoet in absolute aantallen de meest getroffen soort. Eén gebied werd met betrekking tot zeevogels aangewezen als bijzonder gevoelig voor de ontwikkeling van offshore windparken. Dit gebied ligt tussen 5 en 12 zeemijl van het westelijk deel van de Belgische kust, en ruim buiten alle bestaande en toekomstige Belgische windparken.

Boven de zeebodem – hyperbenthos (Universiteit Gent)

Hoewel de hyperbenthosgemeenschappen op verschillende afstanden tot de kust bleken te verschillen in soortensamenstelling (meer kustgebonden soorten dichter bij de kust) en dichtheid (hogere dichtheden dichter bij de kust), waren de dichtheden consequent hoger in de windparken vergeleken met de overeenkomstige controlelocaties buiten de windparken. Verschillen in soortenrijkdom (hoger binnen het windpark) en gemeenschapsstructuur werden ook waargenomen op grotere afstand van de kust. Deze resultaten bevestigen de verrijkingshypothese. Dichter bij de kust werden geen verschillen in soortenrijkdom en gemeenschapsstructuur waargenomen.

Aan het zeeoppervlak – zeevogels (INBO)

Gedetailleerde kennis van de verspreiding van zeevogels is belangrijk om een monitoringsprogramma te ontwerpen dat inzicht verwerft in de gevoeligheid van verschillende soorten voor offshore windparken. Op basis van zeevogel-tellingen vanaf schepen, verzameld in de Belgische Noordzee in de periode 2000-2018, werden verspreidingsmodellen opgesteld voor vier zeevogelsoorten waarvan bekend is dat ze gevoelig zijn voor de aanwezigheid van windparken: roodkeelduiker (Gavia stellata), Jan-van-Gent (Morus bassanus), zeekoet (Uria aalge) en alk (Alca torda). Deze gegevens werden gecombineerd in een kaart en een geïntegreerde index die weergeven waar de gevoeligheid van zeevogels voor de ontwikkeling van offshore windparken het hoogst is.

De verspreidingsmodellen maken het ook mogelijk de aantallen zeevogels te kwantificeren waarvan wordt verwacht dat hun verspreiding zullen verleggen als gevolg van de aanwezigheid van de bestaande en toekomstige windparken. Met ongeveer 1600 individuen is de zeekoet in absolute aantallen de meest getroffen soort. Eén gebied werd met betrekking tot zeevogels aangewezen als bijzonder gevoelig voor de ontwikkeling van offshore windparken. Dit gebied ligt tussen 5 en 12 zeemijl van het westelijk deel van de Belgische kust, en ruim buiten alle bestaande en toekomstige Belgische windparken.

Promoting the good & mitigating the bad

“Het goede” – aangroei op funderingen (KBIN)

Uit eerdere studies is gebleken dat funderingen van offshore windturbines worden gekoloniseerd door een breed gamma van aangroeisoorten (het kunstmatige rifeffect). Dominante soorten in de verschillende stadia van het kolonisatieproces zijn de anemoon Metridium senile, de mossel Mytilus edulis en het schaaldier Jassa herdmani. Als gevolg van deze kolonisatie kan de biomassa op de funderingen tot 35 maal hoger zijn dan op de omringende zachte sedimenten. Deze hogere biomassa kan echter de lokale dynamiek van het voedselweb beïnvloeden, en er bestaat ook bezorgdheid over de vestiging van niet-inheemse soorten.

“Het slechte” – aanvaringen van zeevogels (KBIN & INBO)

Aangezien windturbines op zee een relatief korte levensduur hebben worden voor de oudste windparken reeds scenario's voor vervanging besproken. De technologische ontwikkelingen leiden daarbij tot grotere windturbines met een grotere open ruimte tussen de turbines. In afwachting daarvan werd het risico van aanvaringen van zeevogels - een belangrijk en reeds lang bestaand probleem van offshore windparken - geëvalueerd voor een hypothetisch scenario van vervanging van het eerste offshore windpark in Belgische wateren. Voor alle beschouwde vogelsoorten nam het geschatte aanvaringsrisico af (gemiddeld 40% minder voor turbines van 15 MW) vanwege de grotere afstand tussen de onderste punt van de rotor en het zeeniveau en het lagere aantal turbines per km². Een verhoging van de naafhoogte van de turbines met 10 m verminderde het verwachte aantal aanvaringen met zeevogels nog eens met gemiddeld 37%.

Groter wordende turbines kunnen dus een mogelijkheid bieden om de sterfte onder zeevogels te beperken. Voor landvogels en vleermuizen die ook over zee migreren is het effect van grotere turbines minder duidelijk. Waarschijnlijk zullen strategieën waarbij de turbines bij zware trekintensiteit worden stilgelegd, nog steeds nodig zijn om het effect op deze groepen te beperken.

“Het slechte” – verstoring van bruinvissen (KBIN, Universiteit Gent & VLIZ)

Een tweede prominent en reeds lang bestaand probleem van offshore windparken is de verstoring van zeezoogdieren tijdens heiwerkzaamheden, waarbij hoge impulsieve geluidsniveaus worden geproduceerd. Op basis van passieve akoestische monitoringdatasets van 2018 tot 2020, inclusief de bouwperiodes van drie offshore windparken, werd aangetoond dat bruinvissen (Phocoena phocoena) gedurende een periode van uren tot dagen reageren op het heien. De detecties van bruinvissen namen af tot op 20 km van de heiplaats, waarbij de omvang en de duur van de vermindering duidelijk afnamen naarmate de bruinvissen zich verder van de bron van de verstoring bevonden.

Het gebruik van geluidsdempende technieken leidde duidelijk tot een verminderd ontvluchten van de constructiezone door bruinvissen, maar de frekwentie waarmee bruinvissen in de onmiddellijke nabijheid van een bouwplaats worden gedetecteerd lijkt al af te nemen vóór het heien. Dit suggereert dat inspanningen om het effect van onderwatergeluid door de toekomstige bouw van offshore windparken op het zeeleven te verminderen, niet alleen gericht moeten zijn op het beperken van de gegenereerde geluidsniveaus, maar ook op de totale duur van de bouw.

Toekomstig onderzoek, monitoring en mitigatie

Steven Degraer: "Het volhouden van de inspanning om kennis te vergaren is niet alleen nodig voor de verdere opvolging van de impact van reeds gebouwde windparken, maar ook voor het verfijnen van een milieuvriendelijk ontwerp en een milieuvriendelijke exploitatie van toekomstige offshore windparken. Er werd aanzienlijke vooruitgang geboekt en deze is toepasbaar gebleken voor een goed beheer van offshore hernieuwbare energie. Er moeten echter nog veel onbekende punten worden aangepakt."

Enkele voorbeelden van hoe deze lopende inspanningen zich in de praktijk zullen vertalen zijn een grotere focus op de ongewervelde en visgemeenschappen van de zeebodem (met name relevant in de minder onderzochte tweede offshore windzone), verhoogde bemonsteringsinspanningen om hyperbenthos-gemeenschappen volledig te karakteriseren en het statistisch vermogen om effecten van offshore windparken hierop op te sporen te versterken, en een verdere verfijning van de zeevogelmodellering, waarbij rekening wordt gehouden met extra zeevogelsoorten en antropogene drukken om uiteindelijk het mariene ruimtelijke ordeningsproces te informeren. Waar nodig moeten mitigerende maatregelen verder worden ontworpen en toegepast naarmate het monitoringprogramma nieuwe inzichten oplevert.

Het monitoringprogramma WinMon.BE is een samenwerking tussen het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen (KBIN), het Instituut voor Natuur- en Bosonderzoek (INBO), het Instituut voor Landbouw-, Visserij- en Voedingsonderzoek (ILVO) en de Onderzoeksgroep Mariene Biologie van de Universiteit Gent, en wordt gecoördineerd door het team Mariene Ecologie en Beheer (MARECO) van het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen.