Maritime Technologie im Wellentest

Der Ausbau der Offshore-Windenergie vor den Küsten geht voran. Beim Bau und Betrieb von Wind­energie­anlagen auf hoher See, aber auch bei Wellen- oder Tide­strömungs­kraft­werken, gibt es eine Fülle von Heraus­forde­rungen zu meistern. Das Wasser ist tief, das Meer bis­weilen rau. Wie müssen die Gründungs­struk­turen von Anlagen beschaffen sein, damit sie eine mög­lichst lange Lebens­dauer haben? Wie können schwim­mende Struk­turen ver­ankert werden? Was sind die Voraus­setzungen für ein erfolg­reiches Kolk­schutz­system, das den Frei- und Aus­spülungen rund um das Funda­ment durch Wellen­bewe­gungen und Meeres­strö­mungen ent­gegen­wirkt?

Um diese und weitere Fragen geht es im Forschungsprojekt „marTech – Erprobung und Ent­wick­lung mari­timer Techno­logien zur zuver­läs­sigen Energie­ver­sor­gung“. Im Rahmen des Vor­habens wird der Große Wellen­kanal GWK in Hannover umfang­reich aus­ge­baut. Der Große Wellen­kanal ist das Herz­stück des Forschungs­zentrums Küste, einer gemein­samen zentralen Ein­rich­tung der Uni Hannover und der TU Braun­schweig. Etwa 35 Milli­onen Euro stellt das Bundes­minis­terium für Wirt­schaft und Energie für die Erweite­rung des Wellen­kanals zur Ver­fügung. Mit dem erwei­terten Großen Wellen­kanal wird erst­mals in Deutsch­land ein groß­maß­stäb­licher Versuchs­stand für die kombi­nierte Unter­suchung der Belas­tung mari­timer Bau­werke – wie Off­shore-Wind­energie­anlagen – durch See­gang und Strömung zur Ver­fügung stehen. In ver­gleich­barer Art und Größe gibt es welt­weit nur vier weitere Wellen­kanäle.

„Die Küsten- und Meeresforschung in Niedersachsen wird mit dem erwei­terten Großen Wellen­kanal in Hannover über eine Infra­struktur ver­fügen, die welt­weit Maß­stäbe setzt“, sagt die nieder­säch­sische Wissen­schafts­minis­terin Gabriele Heinen-Kljaji. „Mit dem Projekt marTech soll auch ein wesent­licher Beitrag zur Erpro­bung und Ent­wick­lung von Techno­logien der erneuer­baren Energien auf und aus dem Meer geleistet werden“, ergänzt Volker Epping, Präsident der Uni Hannover.

Die Besonderheit an den Erweiterungsbauten im Großen Wellenkanal ist die Mög­lich­keit der kombi­nierten Unter­suchung der gleich­zeitigen Belas­tung durch See­gang und Strömung in diesem großen Maß­stab. „Wir können damit einen wesent­lichen Beitrag zur Erpro­bung und Ent­wick­lung von Techno­logien der erneuer­baren Energien auf und aus dem Meer unter wirk­lich­keits­nahen Bedin­gungen leisten“, sagt Torsten Schlur­mann, Projekt­ver­ant­wort­licher der Uni Hannover. Eine neue, leistungs­fähigere Wellen­maschine, eine Ein­richtung zur Strömungs­generie­rung und ein Tief­teil machen das inno­va­tive Forschungs­projekt erst möglich. Die Erweite­rungen garan­tieren eine Über­tragung der natür­lichen Ver­hält­nisse im Küsten­vor­feld und der nach­zu­bil­denden Off­shore-Bedin­gungen in den neuen Groß­versuchs­stand in Hannover.

„Zurzeit erstellen wir bereits ein dreißig Meter langes Plexi­glas­modell für die Durch­führung von Vor­ver­suchen“, erklärt Markus Brühl, Projekt­leiter der TU Braun­schweig. „Nach der Erweite­rung des zehn­mal so langen Großen Wellen­kanals werden wir unter viel realis­ti­scheren Bedin­gungen arbeiten können. Wir können dann Prozesse ver­läss­lich abbilden und damit der Ent­wick­lung neuer Techno­logien den Weg ebnen.“

„Die Nutzung der Windenergie auf See verlangt wegweisende und nach­haltige Konzepte zur Berück­sich­tigung konkur­rie­render Nutzungen in der Nord- und Ost­see“, erläutert Schlur­mann. Die beständig größer geplanten Trag­struk­turen von Off­shore-Wind­energie­anlagen werden durch dyna­mische See­gangs­belas­tungen und Strömungen stark bean­sprucht und ermüden unter diesen Dauer­ein­wirkungen zum Teil erheb­lich. Forschung zur erwar­tenden Lebens­dauer und zum erfor­der­lichen Unter­haltungs­auf­wand ist daher essen­tiell und wird durch marTech in neuer Form möglich. Hydro­dyna­mische Belas­tungen in der Inter­aktion von Bau­werk, Wellen und Strömung können in groß­maß­stäb­lichen Modell­ver­suchen unter realitäts­nahen Bedin­gungen simu­liert werden. Auch wissen­schaf­tliche Grund­lagen für die Unter­suchung der Wirk­sam­keit und Ver­anke­rung schwim­mender Struk­turen, beispiels­weise von Wellen­energie­kraft­werken, werden inner­halb von marTech gelegt.

LUH / RK