Windrad-Stopp für Adler & Co.

Zugunsten des Naturschutzes geht den Windanlagenbetreibern dadurch ein Teil des Ertrags verloren. Und das Potenzial der Erneuerbaren Energie kann nicht vollständig gehoben werden. Ein Nachteil für den Klimaschutz.

Not-Aus bei heranfliegenden Vögel

KI-unterstützte Antikollisionssysteme versprechen nun gezielte Abhilfe. Sie sollen nur eingreifen, wenn sich wirklich ein Vogel der 15 gefährdeten Arten nähert. Einfach ist die Artenerkennung mittels beweglicher Kamera und KI allerdings nicht. Es ist schon nicht leicht, zu unterscheiden, ob da ein Mäuse- oder ein Wespenbussard am Himmel seine Kreise zieht. Doch wenn die Tiere dann auch noch mit 50 Kilometern pro Stunde auf ihre Beute zuschießen, wird es doppelt schwer.

Im letzten Jahr zertifizierte das Landesamt für Umwelt in Schleswig-Holstein das Antikollisionssystem des Husumer Start-ups ProTecBird (System AVES) für den Rotmilan und den Seeadler. Das junge Unternehmen hat ein Schwergewicht an der Seite: Das Rüstungsunternehmen Rheinmetall steuerte eine Software bei, die normalerweise dazu dient, Raketen und Drohnen abzufangen. Sie kann über Pixelveränderungen in den Kameraaufnahmen Flugobjekte erkennen. Außerdem kann sie Flugbahnen von einer Kamera zur nächsten verfolgen und dabei Geschwindigkeiten und Abstände zwischen Flugobjekt und Infrastruktur erfassen. Prinzipiell kann sie damit berechnen, ob ein Vogel einem Windrad nahe kommt. Allerdings betrachtet diese Software Vögel wie beliebige Flugobjekte und kann keine Vogelarten identifizieren.

Die KI zur Erkennung verschiedener Vogelarten mussten die Informatiker und Ingenieure neu entwickeln. Als Basis dafür diente ein Windpark nahe Neumünster bei Hamburg, der ein Antikollisionssystem bekommen sollte.

Um valide Daten für die KI zu bekommen, arbeitete das Unternehmen mit einem Filmteam zusammen, das ganzjährig Vögel aufnahm. Allerdings sind bestimmte geschützte Arten wie der Seeadler äußerst selten am Himmel unterwegs. Damit die KI dennoch auf sie trainiert werden konnte, kooperierte das Start-up mit einer Falknerin, die verletzte Greifvögel pflegt und auswildert. Sie stellte ihre Tiere für die Filmaufnahmen zur Verfügung. „Es ist unser Vorteil, dass wir nur mit selbst erstellten Aufnahmen arbeiten – wie es die Europäischen Datenschutzregelungen vorsehen“, sagt ProTecBird-Geschäftsführer Thorsten Heinzen. Und innerhalb der Branche wissen alle, dass jede KI nur so gut ist, wie die Daten, mit denen sie trainiert wird.

Zwei Jahre erprobten die Entwickler ihr Anti-Crash-System in dem Test-Windpark bei Hamburg. An 25 Überwachungstagen hat die KI 237 Rotmilanflüge erfasst. Die Vögel wurden in 95 Prozent der Fälle richtig erkannt. Das System erfüllte die Vorgaben für die Zertifizierung. Für jeden weiteren Windpark muss die KI jedoch immer neu ein ganzes Jahr lang individuell trainiert werden. Sie muss die Landschaftskulisse, ob Deich oder Berge, kennenlernen, und auch die Vegetation dort. „Man braucht grundsätzlich Aufnahmen aller Jahreszeiten, sonst würden Kameras umherwirbelnde Blätter, die zufällig ähnlich wie ein Vogel in der Luft angeordnet sind, für einen Vogel halten und die Windräder abschalten“, fasst Heinzen zusammen.

Die Tücken liegen letztlich im Detail: In einem Windpark an der Nordsee verwechselte die KI den Seeadler hin und wieder mit dem Mäusebussard. Das Filmteam fütterte sie deshalb noch einmal gezielt mit Videoaufnahmen solcher Bussarde, um nachzubessern.

Wie oft die Windräder irrtümlich abgestellt wurden, weil die KI einen anderen Vogel mit einem Rotmilan verwechselte, wird derzeit noch ermittelt. Diese Frage interessiert die Windbranche besonders brennend, da jede Fehlabschaltung einen unnötigen Verlust bedeutet. „Schwierig wird es, wenn sehr viele Vögel auf einmal umherfliegen. Dann steigt die Fehlerrate“, gesteht Heinzen.

Antikollisionssysteme helfen bei der Planung

Im Hamburger Hafen laufen die Kameras des ProTecBird-Antikollisionssystems derzeit an sieben Windkraftanlagen, um Flugrouten und Flughöhen von Zugvögeln wie Weißstörchen so genau zu erfassen, wie es nie zuvor möglich war. Da der Windpark dort modernisiert und mit größeren Windrädern ausgestattet werden soll, möchte die zuständige Umweltbehörde mit diesem Monitoring herausfinden, ob Vögel dadurch gefährdet werden. Hinter dem Forschungsprojekt steht die drängende Frage: Werden Kollisionen mit Vögeln häufiger, wenn Windräder höher und Rotoren größer werden, wie das im Zuge des Repowering geschieht?

Die bisherigen Studien lieferten dazu widersprüchliche Ergebnisse. Einige Fachleute kamen zu dem Schluss, dass die Unfälle allein deshalb zunehmen würden, weil der Rotor mehr Fläche einnimmt. Das Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende warnt ebenfalls vor Nachteilen für bedrohte Arten. Aber es gibt auch Hinweise, dass eine höhere Nabe für bestimmte Vögel besser ist: US-Forscher ermittelten beispielsweise 2009, dass die Unfallgefahr für den Kaninchenkauz sinkt, je höher das Windrad in die Luft ragt, weil die Eulenart vorzugsweise niedrig fliegt.

Viele Großvögel unterwegs

Für die Vögel geht es tatsächlich um Leben und Tod. Das macht ein aktueller Forschungsbericht aus Bayern klar. An einer Windkraftanlage im Wald wurde das Antikollisionssystem IdentiFlight von Boulder Imaging getestet. Anders als das Start-up ProTecBird, das jedes Windrad mit je zwei Kameras ausstattet, arbeitet IdentiFlight mit separaten Türmen, an denen jeweils acht Kameras angebracht sind. Wie viele Türme benötigt werden, hängt von der Anzahl und Art der Windräder ab und ob der Windpark flach oder in bergiger Gegend liegt.

Bei dem in Bayern durchgeführten Test schaltete das Antikollisionssystem zwei- bis zwölfmal pro Tag eines der drei Windräder ab. Rot- oder Schwarzmilane näherten sich, manchmal auch Schwarzstörche.

Als besonders gefährlich gelten solche Flüge, bei denen die Tiere durch das Feld des Rotorblatts gleiten. Zwar sind solche Manöver selten, aber die Forschenden in Bayern erfassten in den Aufzeichnungen doch sieben solcher waghalsigen Flüge von Rotmilanen. Verletzt wurden die Greifvögel dabei nicht, da die Rotoren bereits stillstanden oder im langsam drehenden Trudelmodus liefen.

IdentiFlight ist an einer Reihe von öffentlichen Forschungsvorhaben beteiligt. Über Jahre hat das Team die KI mit jeweils einigen zehn- bis hunderttausend Aufnahmen trainiert, um kollisionsgefährdete Arten richtig zu erkennen. Sehr gute Zuordnungsquoten der Bilder liefert das System laut der Studien für den Rotmilan (97 Prozent) und den Seeadler (99 Prozent).

2023 wurde die Artenerkennung mit dem IdentiFlight-System hierzulande auf sechs weitere kollisionsgefährdete Vogelarten ausgedehnt: Schwarzmilan, Schreiadler, Fischadler, Wespenbussard, Rohrweihe und Weißstorch. In den Testläufen fiel es der KI mit einer Trefferquote von 81 Prozent schwerer, den Wespenbussard korrekt zu identifizieren. Auf nur noch 74 Prozent sank die Trefferquote beim Weißstorch.

Wie relevant es jedoch ist, verschiedene Vogelarten richtig zu erkennen, macht die Realität in den Windparks deutlich. Etwa in Wacken, wo es während des Heavy-Metal-Festivals Anfang August laut zugeht, wo aber an ruhigen Tagen Weißstörche, Rotmilane und Rohrweihe um die Windanlagen kreisen. Hier ist das System von ProTecBird im Einsatz, ebenso wie an der Kurischen Nehrung in Litauen, wo das System in einem gigantischen Windpark mit 84 Anlagen acht Vogelarten schützt. „Die Gegend, dünn besiedelt und mit ausgedehnten Wäldern an der Küste, ist ein Paradies für Vögel“, schwärmt Heinzen. „Aber Litauen baut seine Windparks massiv aus. Es ist auf diese Weise 2025 Exporteur von Strom geworden.“ In Litauen ist keine Zertifizierung zur Artenerkennung erforderlich. Vielmehr müssen die Betreiber hohe Strafen zahlen, wenn Ornithologen tote Vögel im Windpark finden. So wird die Funktionstauglichkeit des Überwachungssystems zumindest nachträglich geprüft.

Noch keine Lösung für die Nacht

Nur die Fledermäuse bei ihren nächtlichen Flügen kann bisher kein Überwachungssystem schützen. „Daran arbeiten alle fieberhaft“, berichtet Heinzen. Wärmebildaufnahmen sollen den Durchbruch bringen, um die rasant fliegenden Tiere richtig zu erkennen. Damit sich Rotoren künftig auch nachts drehen können.

Sorge haben Naturschützer auch um Zugvögel, die auf ihrer Route zwischen Europa und Afrika mit den gigantischen Windparkfarmen vor den Küsten konfrontiert sind. Wie hoch die Nomaden der Lüfte wirklich fliegen und wie gefährlich die Barrieren auf See für sie sind, weiß bisher niemand. „Wir zeichnen gerade bei einem Offshore-Windpark auf, wie viele Vögel das Rotorblattfeld durchfliegen“, erzählt Heinzen. Rund 170 Millionen Zugvögel machen sich aus Deutschland jedes Jahr auf ihre lange und gefährliche Reise. Windräder sollen ihnen nicht auch noch zum Verhängnis werden.

Ein einziges Windrad mit einem Anti-Crash-System auszustatten, kostet einen fünfstelligen Betrag. Doch wenn dadurch viele Abschaltphasen vermieden werden können, amortisiere es sich in zwei bis drei Jahren, argumentiert Heinzen von ProTecBird. Ganz zu schweigen vom unbezahlbaren Wert geretteter Tierleben.