Nachricht

Feb 15, 2024

Neuartiger Luftblasenschleier für große Meeresprojekte

Mehr Energieeffizienz und weniger Treibhausgase und das möglichst schnell – das sind die Ziele der deutschen Energiewende. Der Ausbau der Windkraft auf See ist daher

Mehr Energieeffizienz und weniger Treibhausgase und das möglichst schnell – das sind die Ziele der deutschen Energiewende. Der Ausbau der Windkraft auf See ist daher von entscheidender Bedeutung. Derzeit sind in Deutschland Offshore-Windparks mit einer Gesamtleistung von mehr als 5,3 Gigawatt in Betrieb. Bis 2030 sollen die Windkraftanlagen an den hiesigen Küsten eine Gesamtleistung von 15 Gigawatt erreichen. Nach Angaben der Deutschen Stiftung Offshore-Windenergie könnte damit sauberer Strom für bis zu 15 Millionen Haushalte erzeugt werden.

Um dies zu erreichen, werden in Nord- und Ostsee neue Windparks gebaut. Doch für das Meeresleben bedeuten diese Projekte vor allem eines: allerlei Baulärm und Erschütterungen. Säugetiere wie geschützte Schweinswale, aber auch Robben oder Fische wie Kabeljau und Hering nutzen Geräusche, um sich zu orientieren, zu kommunizieren und Beute und Raubtiere zu orten. Zum Schutz der Tiere gilt in deutschen Gewässern in einer Entfernung von 750 Metern von der Baustelle ein Lärmpegel von maximal 160 Dezibel. Diese gesetzliche Vorgabe des Bundesministeriums für Umweltschutz, Bau und Reaktorsicherheit hat die Entwicklung neuer Technologien zur geräuscharmen Gründung von Fundamenten vorangetrieben. Bei der Errichtung von Windkraftanlagen werden die bis zu acht Meter dicken Fundamente möglichst tief in den Meeresboden gerammt. Sonst würden Wind und Wellen sie einfach umwerfen. Jeder einzelne Aufprall verursacht enorme Geräusche von bis zu 225 Dezibel. Das ist etwa doppelt so laut wie bei einer Kreissäge und kann kilometerweit im Meer gehört werden. Folter für die lärmempfindlichen Schweinswale und andere Meerestiere. Die menschliche Schmerzgrenze liegt bei etwa 120 Dezibel. Eine sehr einfache, aber äußerst effektive Lösung ist der Einsatz eines Luftblasenschleiers. Die Lösung liegt in der Luft

„Mit einem unserer stark perforierten Schläuche entsteht ein Luftblasenschleier. Diese legt das Installationsunternehmen ringförmig um die Baustelle herum, bevor die bis zu 150 Meter hohen Türme der Windkraftanlagen in den Meeresboden gerammt werden. Die Schlauchenden werden an leistungsstarke Kompressoren auf Schiffsdecks angeschlossen. Während der Arbeit pumpen sie 10 bar ölfreie Druckluft in die Schläuche, die nach einem genau definierten Muster durch die Löcher entweicht. Es entsteht ein Vorhang aus Millionen kleiner Bläschen, die an die Wasseroberfläche steigen und eine Art Strudel rund um die Baustelle bilden. Die Luftblasen verändern die Dichte des Wassers und brechen so die Schallwellen. Abhängig von der Beschaffenheit des Bodens und der Wasserströmungen nutzen Hydraulikspezialisten auch die Zwei-Ring-Technologie“, erklärt David Hoffmann, der für Industrieschlauchlösungen in der EMEA- und APAC-Region verantwortlich istKontinental . „Diese clevere Technologie reduziert den Geräuschpegel um bis zu 18 Dezibel, was einer Lautstärkereduzierung von 95 % entspricht“, so Hoffmann weiter. Doch wie kann der Schlauch ohne zusätzliche Stahlketten am Meeresgrund bleiben, wenn die Druckluft für den Auftrieb sorgt? Um eine Lösung für diese Herausforderung zu finden, beauftragte der Entwicklungspartner die Schlauchexperten von Continental. Bisher verfolgen Installationsunternehmen zwei Ansätze, um die Schläuche auf dem Meeresboden zu halten. Im ersten Fall wird der Schlauch mit zusätzlichen Gewichten versehen, die ihn im Boden verankern. Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass der Rücktransport nach der Arbeit aufwendig ist. Die zweite Variante besteht aus einem Rohrsystem. Allerdings ist die Installation auf dem Meeresboden schwierig. „Wie bei allen Bauprojekten geht es darum, die Arbeiten möglichst schnell und mit möglichst geringem Aufwand zu erledigen. Deshalb haben wir eine Lösung mit einem Schlauch entwickelt, der flexibel ist und ohne aufwändige Verankerung mit Zusatzgewichten wie Stahlketten auskommt“, erklärt Hoffmann. Neben der nötigen Flexibilität, die eine einfache Handhabung ermöglicht, sollte der Schlauch auch stabil sein. Zu seinen weiteren wichtigen Eigenschaften zählen die Abriebfestigkeit, damit Gummibestandteile nicht in die Umwelt gelangen, und die Beständigkeit gegen Salzwasser.

Mit einer Weiterentwicklung seiner Schläuche hat das Unternehmen das Problem gelöst. Jeder Schlauch besteht aus verschiedenen Schichten unterschiedlicher Materialien, wie zum Beispiel Gummi, sowie Verstärkungen. Auch bei den als Luftblasenschleier eingesetzten Schläuchen besteht eine dieser Lagen aus einem Drahtgeflecht. Diese Federdrahtspirale dient als Knickschutz beim Auf- und Abwickeln der Schlauchleitung und hält gleichzeitig die Form des Schlauches bei Über- oder Unterdruck stabil. „Der Trick unserer Entwicklung besteht darin, dass wir unseren Schlauch spiralförmig mit zusätzlichem Draht umwickelt haben. Das Ergebnis ist ein echtes Schwergewicht, das sich sehr gut in der gewünschten Tiefe tarieren lässt. Ein meterlanger Schlauch mit einem Innendurchmesser von 100 Millimetern wiegt mittlerweile stolze 20 Kilogramm. Ein 1.000 Meter langer Schlauch mit einem Gewicht von 20 Tonnen wird benötigt, um einen Ring um eine Baustelle zu wickeln. Deshalb werden die Schläuche an Bord von Schiffen auf riesigen Trommeln aufgewickelt und zur Schiffsbaustelle transportiert. Das hört sich zunächst etwas kompliziert an, ist aber deutlich einfacher in der Handhabung als die bisherigen Lösungen mit Stahlketten oder Rohrsystemen“, berichtet Hoffmann. Continental hat den Schlauch nun zum Patent angemeldet. „Die technischen und ökologischen Bedingungen und Anforderungen von Offshore-Windenergieanlagen sind viel komplexer als diejenigen an Land. Mit unserer innovativen Lösung leisten wir einen Beitrag zum Ausbau regenerativer Energiequellen auf hoher See und schützen so Meereslebewesen vor Baulärm“, fügte Hoffmann hinzu. Luftblasenschleier zur Schalldämmung werden aber nicht nur beim Bau von Windparks eingesetzt, sondern eignen sich auch für viele andere Anwendungen, wie zum Beispiel Minenräumung, Offshore-Ölbohrungen, seismische Untersuchungen oder Hafen- und Küstenentwicklung sowie Brückenbau und Bauwesen von künstlichen Inseln. Der Luftblasenschleier eignet sich auch zum Zurückhalten von Ölverschmutzungen in einem bestimmten Bereich oder zum Zurückhalten von Algen, Algen, Quallen oder Treibgut von Stränden, Häfen und Ufern. In diesen Fällen dient es als Barriereschutz. Dadurch kann das System Fische vor Dämmen oder kontaminierten Gebieten im Meer und in Flüssen schützen und sie in sichere Gebiete führen.