Neue Hightech-Strategie

Den Meeresgewalten trotzen

Die Meere ökonomisch, aber auch umweltschonend zu nutzen, ist eine Aufgabe für die Forschung. In der Neuen Hightech-Strategie befassen sich bei den Zukunftsaufgaben "Intelligente Mobilität" und "Nachhaltiges Wirtschaften und Energie" viele Projekte damit, wie den besonderen Bedingungen Rechnung getragen werden kann.

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Windpark Alpha Ventus

Foto: alpha ventus/Matthias Ibeler

Immer stärker beanspruchen die Menschen das Meer. Zunehmend nutzen sie es nicht mehr nur zum Transport von Waren und zum Fischfang. Auf Kreuzfahrschiffen verbringen inzwischen fast zwei Millionen Deutsche ihren Urlaub. Windparks auf hoher See schaffen umweltfreundlichen Strom.

Fouling auf maritimen Oberflä¤chen

Schnell sind alle Oberflächen bewachsen

Foto: LimnoMar

Kräfte der Natur

Alles, was sich auf dem Meer bewegt oder dort fest installiert ist, hat mit den Kräften der Natur zu kämpfen. Das sind nicht nur Wind und Wasser. Das sind auch Organismen wie Muscheln, Seepocken und andere kleine Meeresbewohner, die sich an der Oberfläche festsetzen. Einige sondern Säuren ab, die zum beschleunigten Rosten der Oberfläche führen.

Das so genannte Biofouling an Schiffsrümpfen oder Offshore-Windenergieanlagen verursacht jedes Jahr wirtschaftliche Schäden in Milliardenhöhe. Es verringert die Lebensdauer der technischen Anlagen und Materialien. Stillstandzeiten durch zusätzliche Wartungen bis hin zum kompletten Ausfall der Anlage und Energieverluste sind zudem teuer.

Anstriche bedenklich

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Oberfläche ist nicht attraktiv für Meeresorganismen

Foto: IFAM

Bisher versuchte man, mit speziellen Unterwasseranstrichen zu verhindern, dass sich Organismen ansiedeln. Diese Lacke sind jedoch ökologisch bedenklich, da sie sich im Wasser anreichern. Vierzehn Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft entwickeln nun gemeinsam in dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Verbundprojekt FOULPROTECT ungiftige Beschichtungen.

Die neuartige Kunststoffbeschichtung enthält keine Giftstoffe, die Organisamen abwehren, sondern ist wasserabweisend und ähnelt Silikon. Hier siedeln sich weniger Organismen an, so dass die Flächen auch nach längerer Erprobung unter Wasser weitgehen frei sind von Bewuchs.

Neue Wartungskonzepte

Besonders aufwändig ist die Wartung von Windenergieanlagen im Meer, die man ja nicht mal schnell auf dem Dock reinigen und neu beschichten kann. Sie erlangen immer größere Bedeutung. Derzeit sind weit über 100 Windparks in Nord- und Ostsee geplant. Sie sind ein wesentliches Element der Energiewende.

Auch dieser Frage hat sich die Forschung angenommen im vom Bundesforschungsministerium geförderten Verbundprojekt RepaKorr, an dem unter anderem das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung beteiligt ist. Das Projekt entwickelt die werkstofflichen, technischen, konzeptionellen und organisatorischen Grundlagen für ein "Vor-Ort-Reparatur"-Konzept. Die Wartung und Reparatur soll technisch vereinfacht und so kostengünstiger werden.

Problem Korrosion

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Drohne inspiziert Windkraftanlagen

Foto: Muehlhan AG

Salzwasser und maritime Atmosphäre lassen die Anlagen sehr schnell rosten – und dies trotz langlebiger Korrosionsschutzbeschichtungen. Damit die Anlagen die wirtschaftlich notwendigen 25 Jahre Betriebsdauer erreichen oder gar überschreiten können, bedarf es eines nachhaltigen Reparatursystems, das mitten in der See angewendet wird. Wie wichtig das ist, ergibt sich daraus, dass sich Wartungs- und Reparaturkosten von Offshore-Windkraftanlagen zum Hundertfachen der Neubaukosten summieren können. Diese Kosten gilt es drastisch zu senken.

Dabei sind die komplexen Zusammenhänge des Anlagenbetriebs, der Bedingungen am Ort sowie Überwachung und Bewertung vorhandener Schutzsysteme zu berücksichtigen. Hinzu kommen die spezifischen Umweltschutz- und Sicherheitsanforderungen.

Gesamtkonzept entwickeln

Partner des Vorhabens entwickeln Reparaturwerkstoffe und Verfahren, wie sich diese bei Windenergieanlagen auf offener See aufbringen lassen. Weiterhin werden Drohnen entwickelt, die die Beschichtungen inspizieren können. Darüber lassen sich konstruktive Merkmale der Anlagen verändern, um Reparaturen sachgerecht und sicher durchzuführen.

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Luftiger Arbeitsplatz an einer Windkraftanlage

Foto: Muehlhan AG

Zudem führt ein neues Inspektionssystem dazu, dass Inspektions- und Reparaturprozesse standardisiert werden. Moderne Datenverarbeitungsmethoden binden elektronische Überwachungssysteme ein, liefern präzise Daten, so dass wesentlich genauer und zielgerichtet geplant werden kann.

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