Impulsgeber durch Impulsprojekte

Impulsgeber für die Region

Stärkung des Standortes:
  • Regionalökonomische Wirkung
  • Ausbildung von qualifiziertem Nachwuchs
  • Unterstützung von Unternehmensausgründungen
Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationsprojekte (FuEuI):
  • Auftragsforschung für Unternehmen und KMUs
  • Outsourcing von Forschung der KMUs an die Hochschule
  • Gemeinsame Gestaltung von der Idee bis zur Innovation
Stärkung des Entwicklungspotentials der Wirtschaftsregion:
  • Maritime Technologien / Windenergie
  • Biotechnologie / Lebensmittelbranche
  • Logistik / Dienstleistungen

Impulsprojekte

© HS-Bremerhaven

Meeresenergie

© HS-Bremerhaven
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Die Stadt Bremerhaven wirbt mit dem Namen Offshore Windport Bremerhaven. Dazu bilden „maritime Stärke, logistisches Know-how und ein ganzheitliches Konzept“ das Fundament und Firmen wie Senvion AG, Adwen GmbH und Power Blades GmbH produzieren bereits heute große Anlagenteile am Wasser. Vor diesem Hintergrund und dem schnellen Wachstum der Offshore Windenergie entsteht ein dynamischer Markt, der junge gut ausgebildete Fachkräfte verlangt und offen ist für Innovation. Die Innovationswerft stellt sich dieser Herausforderung mit dem FuEuI-Bereich Meeresenergie. Die Optimierung der Fertigung und die Erhöhung der Zuverlässigkeit sowie die Kostenreduktion stehen dabei im Vordergrund für die Projektinhalte und decken sich mit den Forschungsthemen der beteiligten Hochschulinstitute und Unternehmen.

Fundamente für Offshore Windenergieanlagen stellen bislang einen hohen Kostenfaktor dar, sowohl in der Herstellung als auch im Transport und bei der Errichtung. Durch Material­einsparung und optimierte Fertigungsverfahren müssen Fundamente für Offshore-Windparks leichter und für alle vorgenannten Bedingungen kostengünstiger produziert werden können.

Windenergieanlagen sind dynamisch hoch beanspruchte Bauteile, was insbesondere für OWEA gilt, die zusätzlich zu den Windlasten auch den Lasten aus Wellen, Strömungen und Tiede ausgesetzt sind. An übliche Mess- und Monitoringverfahren, die bisher an Onshore-Anlagen eingesetzt wurden, wird auf hoher See wesentlich extremere Anforderungen gestellt. Die schnell wachsende Technik und der Druck zur Optimierung verlangen aber auch Informationen über das dynamische Verhalten der einzelnen Komponenten der OWEA. Dies kann nur durch robuste und weitgehend automatisch funktionierende Erfassungssysteme gewährleistet werden. Diese Systeme sollen in dem Projekt entwickelt und exemplarisch an einer WEA erprobt werden. Ein Ziel dieses Monitoringverfahrens ist der Vergleich der Lastannahmen mit realen Beanspruchungen über einen langen Zeitraum, so dass als Ergebnis die Betriebszeit eines Windparks nachhaltig verlängert werden kann.

Auch die spezifischen Kosten für kleine Windenergieanlagen, speziell für den Einsatz in Inselnetzen, liegen noch sehr hoch. Außerdem stehen die Anlagen meist an Standorten mit geringen Windgeschwindigkeiten und arbeiten nicht kostendeckend. Eine Wirtschaftlich­keitsstudie des Bundesverband Windenergie BWE kommt zu dem Fazit, dass diese Anlagengrößen dennoch wirtschaftlich sein können, wenn die Anlagen auf den Standort optimal angepasst sind und eine hohe technische Verfügbarkeit aufweisen. „Zudem gibt es Optimierungsbedarf bei der Technik, die zuverlässiger werden muss“ fordert der BWE. Speziell für den Einsatz an Küsten und in Inselnetzen, auch in Verbindung mit Speichern, soll eine robuste und damit zuverlässige und kostenoptimierte kWEA entwickelt werden, auch um Märkte außerhalb der Region zu erschließen.

Bislang können größere Wartungs- und Reparaturarbeiten nur von fest „aufgejackten“ Wartungsplattformen durchgeführt werden. Diese Systeme werden meist für die Errichtung der OWEA benötigt und sind durch den Auf- und Abfahrvorgang zeitaufwändig. Ein KMU Projekt soll durch den Entwurf eines speziellen Krankonzepts von Serviceschiffen aus operieren und diese Wartungen kostengünstiger und schneller ermöglichen.

Wartungsarbeiten erfordern für den zukünftigen Betrieb der OWP einen großen Anteil von gut ausgebildeten und ständig trainierten Fachpersonal. Richtlinien und Standards für diese Arbeitseinsätze existieren zwar in großer Zahl, sie sind aber zurzeit noch genauso wenig aufeinander abgestimmt, wie die erforderlichen Sicherheitsausstattungen und –prozeduren, dem sich ein weiteres Impulsprojekt widmet.

Die Technik heutiger OWEA resultiert im Wesentlichen aus der Hochskalierung von Onshore-Megawatt-WEA, die auf die Offshore-Größe von 5 bis 8 MW gebracht wurden. Daher soll über die Innovationswerft die prinzipielle Auslegung einer zukünftigen, ganz­heitlich optimierten OWEA nach den Anforderungen der Energiewirtschaft, der Logistik, der Fertigungstechnik, des Betriebs und der auf dem Meer herrschenden Umgebungs­bedingungen entwickelt werden.

Meeresumweltschutz

© HS-Bremerhaven
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Entwicklungen, die die maritimen Ressourcen berücksichtigen und diese nachhaltig für die Gesellschaft nutzbar machen, sind ein wesentlicher Bestandteil der wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Ausrichtung in Bremerhaven und bilden den Schwerpunkt im FuEuI-Bereich Meeresumweltschutz. Allein durch den Bereich der regenerativen Energiegewinnung mittels der Offshore-Windenergie werden nicht nur Aspekte der technischen Entwicklung der Windenergieanlagen in den Mittelpunkt gerückt, sondern auch die maritime Umwelt berührt. Das Bestreben des FuEuI-Bereichs Meeresumweltschutz besteht in der Erhaltung des Potenzials und der weiteren Nutzung des Meeres. Vor diesem Hintergrund steht die Entwick­lung einer umweltverträglichen und nachhaltigen Lösung für konservierende Beschichtungen von Gründungsstrukturen der Offshore-Windkraft, die sowohl die Lebensdauer der Strukturen verlängern als auch die Belastung der Meere drastisch reduzieren soll. Zurzeit existieren keine schonenden und nachhaltigen Methoden zur Vermeidung von Bewuchs an den Trägerstrukturen der Windkraftanlagen. Vorhandener Bewuchs wird meist mechanisch entfernt, was sowohl zeit- und kostenintensiv ist, und die Materialien belastet.

Innerhalb des Projekts Meeresumweltschutz wird die umweltfreundliche und energie­effiziente Nutzung von Biomasse aus küstennahen Regionen sowie die Rückhaltung und gezielte Nutzung von Stickstoffverbindungen für die Entwicklung nachhaltige Produktion von Dünger und die Entwicklung von Konservierungsmethoden zur Verlängerung der Lebensdauer von Gründungsstrukturen im Offshore Bereich im Fokus stehen.

Meereslogistik

© HS-Bremerhaven
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Der FuEuI-Bereich Meereslogistik ist geprägt durch das maritime Logistikzentrum Bremen/ Bremerhaven, welches zu den wichtigsten Universalhäfen in Europa gehört. Container und Autos, Stück und Massengüter, Projektladung und Gefahrgut - an den Terminals in Bremen und Bremerhaven wird nahezu jede Art von Ladung umgeschlagen, jährlich rund 80 Millionen Tonnen Güter (Stand 2014). Zudem entwickelt sich die Seestadt Bremerhaven zu einem Zentrum für die Offshore-Industrie. Alleine das Container-Terminal Bremerhaven mit seinen Betreibern Eurogate, MSC Gate und NTB – North Sea Terminal Bremerhaven hat sich von einer 700 Meter langen im Jahre 1968 gestarteten Kaje zum viertgrößten Container­hafen Europas mit einer Gesamtlänge von fast fünf Kilometern entwickelt. Hinzu kommen neben dem Auto-, Frucht- und Kreuzfahrtterminal der Fischereihafen sowie das Offshore-Terminal für den Umschlag von Komponenten für die Offshore Windenergie.

Mit dieser Entwicklung und dem Einsatz moderner Prozess- und Verfahrenstechniken haben sich neue Fragestellungen zu den Themen Big-Data, Automatisierung und Industrie 4.0 ergeben. Umschlagsanlagen in Häfen sind dabei einem ständigen Wechsel insbesondere bei der Optimierung der Abläufe und der Effizienzsteigerung des Umschlags unterworfen. Dies hat Auswirkungen auf wichtige gesellschaftliche Belange, auf ökologische Aspekte, die dem Druck der Hafenautoritäten unterliegen, und auf den noch nicht gelösten Umgang mit großen Datenmengen u.a. zur Geräteautomatisierung. Zur Lösung dieser Fragestellungen wird in Bremerhaven an ganzheitlichen Ansätzen zur Integration von Sensorik, IT und Prozessen in das Terminaldesign gearbeitet.

Gerade im Hafenumschlag sind dabei die seit Jahrzehnten verwendeten Bill of Ladings (B/L) als Seefrachtbriefe mit Informationen zu den Gütern und Häfen im Einsatz, die auch als Warenwertpapiere akzeptiert werden. Diese Papiere werden seit Jahrzehnten in Papierform erstellt, was mit einem hohen Aufwand und hohen Kosten verbunden ist. Bisher verhindern formalisierte Anforderungen an die Authentizität dieser Dokumente, eine elektronische Erstellung und Weitergabe der Seedokumente. Daher ist eine innovative Weiterentwicklung notwendig, um diese Dokumente der internationalen Seebeförderung nachhaltig sicher, rechtswirksam und gleichwohl einfach handelbar zu machen, was einen Schwerpunkt der Logistikforschungen an der Hochschule Bremerhaven darstellt.

Ganzheitliche Ansätze stehen auch bei der Verpackungslogistik sowie dem modernen Schiffbau im Vordergrund, wobei die Themen der Nachhaltigkeit einen besonderen Stellen­wert haben. Bisherige Verpackungslösungen für die ortsansässige Lebensmittelindustrie werden bisher aus Komponenten wie Polystyrol hergestellt. Dies erfordert die Notwendigkeit der Entwicklung von alternativen, abbaubaren Verpackungs­lösungen durch die Innovations­werft, die aus maritimen Produkten entwickelt und hergestellt werden sollen.

Die Küstenschifffahrt nimmt bei dem Transport von Gütern eine tragende Säule ein und ist somit ein Leistungsträger der ökonomischen nachhaltigen Entwicklung. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Ladungsströme im Bereich Massengüter wachsen werden und daraus eine gesteigerte Nachfrage nach der Küstenschifffahrt entsteht. Die im Europäischen Küstenverkehr eingesetzte Schiffstonnage ist jedoch überaltert. Die Kosten für Energie und Treibstoffe haben sich erhöht. Insbesondere sind die Anforderungen an ökolo­gische Aspekte, Emissions­reduzierung und Bordarbeitsplätze gestiegen. Diesem wird insbesondere im Hinblick auf Design, Konstruktion, Antriebskonzept, Sicherheitsaspekten, Ausbildung und EU-Konformität im Rahmen der Innovationswerft begegnet werden.