Korrosionsschutz
Entwicklung und Erprobung neuartiger Korrosionsschutzoberflächen für den Einsatz auf Offshore-Bauwerken
Fachhochschule Kiel, Institut für Werkstoff- und Oberflächentechnologie
Prof. Dr. rer. nat. Mohammed Es-Souni
Im Meer eingesetzte Windenergieanlagen sind extremen Witterungsbedingungen ausgesetzt. Die sensiblen Anlagenteile der Anlage müssen diesen Witterungsbedingungen trotzen, denn der Ausfall von Bauteilen zieht automatisch höhere Wartungs- und Instandhaltungskosten nach sich, welche aufgrund der exponierten Lage und den damit verbundenen größeren Wegstrecken mit einem wesentlich höheren Faktor zu Buche schlagen als an Land befindliche Anlagen. In der Offshore-Windenergienutzung liegen noch keine umfangreichen Erfahrungen in Punkto Korrosionsschutz vor. Auch existieren bis heute keine übergeordneten Regeln oder Standards hierzu.
Ein weiterer Aspekt bei dem Einsatz von Korrosionsschutzsystemen ist die Vermeidung der Kontamination des Meerwassers mit in den Schutzschichten enthaltenen Giften. Hier zielt die Entwicklung zukünftiger Korrosionsschutzoberflächen darauf ab grundsätzlich umweltneutral zu sein, d.h. es werden keine giftigen Stoffe an die Umwelt abgegeben.
Für dieses Projekt wurden zwei Ziele definiert:
- Die Entwicklung von Korrosionsschutzschichten für kleine bis mittelgroße und geometrisch komplexe Bauteile (dazu zählen Schäkel, Bolzen und ähnliches)
- Die Entwicklung von transparenten Antibewuchsschichten für optische Teile für die Online-Überwachung von Unterwasserbauwerken
Das Projekt wird von der Landesregierung Schleswig-Holstein nach Maßgabe der Richtlinie für die Gewährung von Zuwendungen zur Förderung von Forschung, Entwicklung und Technologietransfer mit Landesmitteln gefördert und hat eine Laufzeit bis März 2014.
Vorgehen & Ziele
Zum Erreichen des ersten Zieles wurde ein umfangreiches Screening-Programm verschiedener Keramik basierter Systeme sowie hybrid-organisch-anorganisch basierter Systeme vorgenommen. Es haben sich letztendlich nach eingehenden elektrochemischen Prüfungen zwei Systeme mit herausragenden Eigenschaften herausgestellt, die nun seit dem 15. August 2013 auf der FINO3-Plattform gelagert sind.
Vom besonderen Interesse wird das Verhalten der hybrid-organisch-anorganischen Schicht sein, da diese Schicht besonders einfach aufzutragen ist. Zudem kann diese Schicht bei niedrigen Temperaturen (100 bis 140°C) ausgehärtet werden. Sie weist außerdem eine superhydrophobe Wirkung auf, eine für diese Anwendung gesuchte Eigenschaft. Die Arbeiten an der Weiterentwicklung dieser Schicht im Hinblick auf mechanische Stabilität, Haftvermögen und Kratzfestigkeit werden zurzeit durchgeführt.
Das zweite Ziel hat sich als sehr ambitiös erwiesen. Die Antibewuchsschichten sollten transparent sein und keine Giftstoffe freisetzen. Sie sollen durch Ladungszentren jegliche Anhaftung von kleinen Meerorganismen verhindern. Auch hier wurde ein umfangreiches Screening-Programm von kationischen Molekülen und deren Ankopplung an transparenten Substraten vorgenommen. Zwecks der Testung im Labor wurde ein Mikroalgentank verwendet. Nach einer 18-monatigen Entwicklungsarbeit, haben sich zwei Moleküle als vielversprechend erwiesen. Diese Moleküle wurden an eine Siliziumoxydschicht angekoppelt und wie die nebenstehende Abbildung zeigt, sind nach einer vierwöchigen Auslagerung nur wenige Anhaftungen zu beobachten.
Ergebnisse
Der Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben für den Projektzeitraum 01.10.2011–31.03.2014 steht hier zum Download bereit | Link zum PDF