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Simulation Geplante Windparks virtuell erleben

06.04.2018

Windparks lösen häufig energische Diskussionen aus. Kritische Punkte sind dabei die Veränderung des Landschaftsbilds sowie die Geräusche der Windturbinen. VisAsim, die visuell-akustische Simulation von Windparks, hat großes Potenzial, beim Planen von Windenergieanlagen die Meinungsbildung zu unterstützen.

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In der Schweiz stoßen geplante Windenergieanlagen häufig auf Widerstand. Denn die lokale Bevölkerung steht solchen Vorhaben meist sehr kritisch gegenüber: Wie verändert ein Windpark das Landschaftsbild? Und wie laut rauschen die Rotorblätter? Betroffene möchten oft detailliert erfahren, was Windenergieprojekte für die Umgebung bedeuten. In der Praxis sind also neue Kommunikationsmaßnahmen nötig, um die Bevölkerung besser zu informieren und sie für die Teilnahme am Planungsprozess zu gewinnen.

Doch wie können wir die Auswirkungen von geplanten Windparks auf die Landschaft anschaulicher machen – anschaulicher als mit statischen Visualisierungen von einzelnen Ansichten und abstrakten Lärmkarten wie bisher?

Windparks sicht- und hörbar machen

Vor gut vier Jahren kamen Vertreter von Beratungsfirmen aus dem Windenergiesektor auf mit der Anfrage, ob der Lehrstuhl Planung von Landschaft und Urbanen Systemen (PLUS) an der ETH Zürich zusammen mit der Abteilung für Akustik und Lärmminderung an der Empa ein Simulationsinstrument entwickeln könnte. Es sollten Windenergielandschaften visuell erlebbar und Geräuschimmissionen von WEA hörbar gemacht werden. Das Ziel war eine kombinierte visuelle und akustische Simulation der Landschaftsveränderung, um geplante Windparks besser bewerten zu können.

3D-Windenergielandschaften

Um ein Landschaftsbild angemessen wiederzugeben, braucht es realitätsnahe virtuelle 3D-Landschaften. Madeleine Manyoky hat in ihrer Dissertation am PLUS solche Landschaften mit dem Programm Crytek’s CryENGINE 3 erstellt – ein Tool, das eigentlich dazu dient, Computerspiele mit realistisch wirkenden Landschaften zu entwerfen. Frau Manyokys Ansatz verwendet die digitalen raumbezogenen Daten des Bundesamts für Landestopografie Swisstopo als Grundlage für die Landschaftsvisualisierung. Die Landschaftsmodelle simulieren auch den Einfluss des Windes. Das heißt, 3D-Objekte wie die Rotoren der Windturbinen und die Vegetation bewegen sich entsprechend der eingestellten Windgeschwindigkeit und -richtung.

Berechnete Geräusche

An der Empa erforschen Reto Pieren und Kurt Heutschi, wie die entsprechenden Geräusche der Windturbinen in den virtuellen Landschaften korrekt berechnet und wiedergegeben werden können. Anhand von Tonaufnahmen der Windturbinen am Mont Crosin (BE) programmierten sie Synthesizer und Schallausbreitungsfilter. Diese erzeugen die hörbaren Windturbinengeräusche in Abhängigkeit vom Windturbinentyp, der Windgeschwindigkeit und der räumlichen Gegebenheiten in den virtuellen Landschaften.

Geräusche mit 3D‐Landschaften verknüpfen

Schließlich gilt es, die beiden Simulationen in einem Instrument zusammenzuführen und aufeinander abzustimmen. Dabei werden aus dem virtuellen Landschaftsmodell die Parameter Windgeschwindigkeit und Windrichtung, Windturbinenpositionen, Anzahl der Umdrehungen und die Startphase der Rotoren sowie Position und Blickrichtung des Betrachters exportiert und als Steuerungssignale für den Geräuschsynthesizer verwendet. Die Verantwortlichen haben diese kombinierte Simulation VisAsim getauft. In einer Studie wurde getestet, ob Personen auf die simulierten Windparks gleich reagieren wie auf Bild- und Tonaufnahmen des echten Windparks am Mont Crosin (BE). Die Teilnehmerinnen bewerteten hierzu, wie gut ihnen die präsentierte Windenergielandschaft gefiel und wie störend sie die Geräusche empfanden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Teilnehmer das Landschaftsbild und den Lärm der Windturbinen bei den VisAsim-Simulationen ähnlich bewerten wie bei den Aufnahmen der echten Landschaft.

Mobiler Windpark-Simulator

Damit möglichst viele Interessierte die simulierten Windparks erleben können, hat der Lehrstuhl das Mobile Visuell-Akustische Labor MVAL entwickelt. Aufgebaut bietet das MVAL einen Raum von 5 x 5 m Grundfläche und 2,5 m Höhe. Die mobile Einrichtung lässt sich leicht in Einzelteile zerlegen und transportieren. So lassen sich die VisAsim-Simulationen einem breiten Publikum an beliebigen (einigermaßen ruhigen) Orten näherbringen. VisAsim vermittelt einen guten Eindruck, wie ein Windpark in der Schweiz grundsätzlich aussieht und wie er tönt. Damit lassen sich mögliche Auswirkungen auf die Landschaftsqualität veranschaulichen und bewerten. Zudem ermöglichen die persönlichen Eindrücke von Anlagen und Ambiente in den virtuellen Windenergielandschaften, sich am Dialog über Windenergie aktiv zu beteiligen.

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