Vogeltracking-System für Windkraftanlagen

Für den Bau und den Betrieb von Windkraftanlagen haben sich die Artenschutzauflagen in den vergangenen Jahren enorm erhöht, wodurch ein weiterer Zubau solcher Anlagen stark eingebrochen ist. Nistet sich ein geschützter Vogel in der Nähe einer Anlage ein, wird diese mitunter sogar abgeschaltet. Um die langen und damit kostspieligen vorgeschriebenen Abschaltzeiten zu vermeiden, entwickelte der Bürgerwindpark Hohenlohe mit Unterstützung der phil-vision GmbH ein System, basierend auf künstlicher Intelligenz, um große Greifvögel zu erkennen, zu lokalisieren und deren Flugbahn zu verfolgen. Auf diese Weise ist es möglich, das nahestehende Windrad gezielt nur dann verlangsamen zu müssen, wenn ein Vogel eine entsprechende Distanz dazu unterschreitet.

  • Aufbau des optischen Systems

    Aufbau des optischen Systems

    Zur Erfassung des gesamten Luftraums werden Kameras rundum am Mast des Windrads angebracht.
  • Klassifikation

    Klassifikation

    Vogel und Vogelart werden mit aufwendig trainierten neuronalen Netzwerken erkannt.
  • Tracking

    Tracking

    Die Flugbahnen erkannter Vögel werden von der Software nachverfolgt.

Zur Aufnahme der Bilder überwachen mehrere am Mast des Windrads in wetterfesten Schutzgehäusen befestigte industrielle Farbkameras den kompletten Luftraum um das Windrad herum. Um die gesamten 360° erfassen zu können, werden spezielle Weitwinkelobjektive eingesetzt, mit denen solch breite Bildfelder überblickt werden können. Die für das verwendete „Deep-Learning“-Verfahren benötigte große Menge an Bilddaten wurde für die Entwicklungsphase anschließend auf einem leistungsstarken Industrierechner verarbeitet. Für die Erstellung der eigentlichen Bildverarbeitung stützten wir uns dabei auf neuronale Netze, mithilfe derer die Erkennung der Vögel antrainiert wurde. Das „Deep Learning“ erlaubte es, auf diese Weise ein intelligentes System zu kreieren, das automatisiert die betreffenden Tiere vor unter variablen Bedingungen detektiert. Durch die intensive Trainingsphase konnte die Differenzierung großer Greifvögel von kleinen Vögeln und anderen Objekten äußerst robust realisiert werden. Handelt es sich um eine gefährdete Tierart, wird die Flugbahn des Vogels so lange verfolgt, bis dieser entweder aus dem für die Kameras sichtbaren Bereich wieder verschwindet oder der Anlage zu nah kommt.

Unterschreitet ein geschützter Vogel die vorgegebene Mindestdistanz zum Windrad, wird ein entsprechendes Signal an dessen Kontrollzentrum ausgegeben, sodass eine darauffolgende Reaktion und Verlangsamung der Anlage rechtzeitig durchgeführt werden kann.

Ziel war es, den vorliegenden Anforderungen des Artenschutzes gerecht zu werden und so den zwingend notwendigen Ausbau erneuerbarer Energien im Bereich der Windkraft durchführen zu können.