Forschen für nachhaltige Zukunft

In ihrer Dissertation untersuchte Esther Thomsen, welche Auswirkungen die Abwässer von Aquakulturen auf das Ökosystem der Seegraswiesen haben. Seegraswiesen wachsen in den flachen Küstenmeeren und bedecken weltweit eine Fläche von nahezu 18 Millionen Hektar. Die Daten sammelte sie über einen Zeitraum von neun Jahren auf der Insel Hainan in China. Dabei arbeitete sie eng mit Partnern vor Ort sowie in Rostock und Hamburg zusammen.

Wichtiges Ökosystem Seegras durch Aquakulturanlagen geschädigt

Aquakulturanlagen schädigen durch einen hohen Stickstoffeintrag besonders küstennahe Seegraswiesen, die wichtige ökologische Funktionen erfüllen. Sie binden CO₂, bieten Nahrung und Schutz für viele Arten und sind Rückzugsräume für Jungtiere. Seegräser filtern Stickstoffe aus dem Wasser und können so einer Überdüngung vorbeugen. Doch ist dieses Ökosystem erst einmal geschädigt, kann es viele dieser wichtigen Leistungen nicht mehr erbringen. Die Folgen reichen vom Verlust der Artenvielfalt bis hin zu CO₂-Anstieg in den Küstengewässern.

Erstmals hat Esther Thomsen einen Schwellenwert für Stickstoff im Wasser berechnet, ab dem die Gefährdung der Seegräser einsetzt. Dieser Indikator kann genutzt werden, um dem Verlust dieser wichtigen Ökosysteme vorzubeugen, bevor die Schädigung irreversibel ist. Die Methode ist nicht nur in Hainan anwendbar, sondern auch auf andere Regionen übertragbar.

Forschungsergebnis führte zu Renaturierung der Flächen  

Esther Thomsen hat ihre Ergebnisse vor Ort vorgestellt. Dazu zählten vor allem Fischer, die von der Klein- und Subsistenzfischerei leben und deren Nahrungsgrundlage gefährdet ist, wenn Seegraswiesen durch die ungehemmt betriebenen Aquakulturanlagen zerstört werden. Die Folgen: In Hainan wurden große Flächen renaturiert, die ehemals für Aquakulturen genutzt wurden; auch wurden Mangroven auf diesen Flächen neu gepflanzt, Seegräser wurden wieder angesiedelt. Verbleibende Anlagen müssen zwingend mit einem Abwasserreinigungssystem ausgestattet und nachhaltiger gestaltet werden, rät die Forscherin.

Die Jury des CAMPUS PREISES das konkrete Ergebnis – ein Schwellenwert als Indikator für Überdüngung – kombiniert mit praktischen Konsequenzen überzeugt. Das ist beispielhaft für nachhaltige Forschung, wie sie der Preis anerkennen möchte.

Esther Thomsen arbeitet derzeit im >Project Seagrass> in Schottland. Der Preis, sagt sie, lenke die so dringend nötige Aufmerksamkeit auf die vielfach unterschätzten Unterwasser-Pflanzen: Ich hoffe, mit meiner Arbeit dazu beitragen zu können, dass die Problematik der Überdüngung nicht nur rechtzeitig erkannt, sondern künftig auch durch Abwasserreinigungssysteme verhindert wird.  Nur durch die langjährige und enge Zusammenarbeit von Wissenschaftlerinnen udn Wissenschaftlern sei es überhaupt möglich gewesen, einen solchen Schwellenwert zu ermitteln. Das unterstreiche, wie wichtig Langzeitstudien seien.

Wie Rotorblätter von Windkraftanlagen sich gegen den Wind behaupten

Alex Peer Intemanns Arbeit befasst sich mit laserbasierten Schwingungs- und Deformationsmessungen von Rotorblättern an Windenergieanlagen.

Die Rotoren sind ein sehr empfindlicher Teil von Windenergieanlagen, weil sie enormen Kräften des Windes ausgesetzt sind, an Land wie auf See. Der ständige Wind bewirkt Verformungen, die nach heutigem Kenntnisstand bei der Konstruktion eingeplant werden, aber dennoch schwer vorherzusagen sind. Für den sicheren Betrieb einer Anlage ist es wichtig, den Zustand der Rotorblätter zu kennen. Wenn Schäden rechtzeitig festgestellt werden, kann eine Reparatur die Lebensdauer einer Windenergieanlage verlängern und Stromerträge sichern. Die Informationen über die Art der Deformation können ferner dazu beitragen, neue Rotorblätter so zu konstruieren, dass sie weniger anfällig sind, den Kräften des Windes besser standhalten und seine Energie effizienter einfangen können.

Neues Verfahren zur Überprüfung von Rotorblättern entwickelt

Normalerweise sind Messungen an Rotorblättern von bestehenden Anlagen sehr aufwändig. Alex Peer Intemann hat nun ein laserbasiertes Verfahren entwickelt, mit dem aus einer Entfernung von mehr als 200 Metern ohne Betriebsunterbrechung der Zustand eines Rotorblatts sehr genau ermittelt werden kann. Erprobt wurde das Verfahren mit zwei regionalen Unternehmen an bestehenden Windenergieanlagen. Die Ergebnisse der Arbeit können unmittelbar dafür genutzt werden, die bisher üblichen Simulationen des Anlagenverhaltens zu überprüfen und die Rotorblattauslegung zu verbessern. So kann Gewicht gespart und die Leistung einer Anlage erhöht werden. Zusätzlich können Betriebskosten und damit auch die Kosten, die für die Umwandlung von Wind in elektrischen Strom notwendig sind (Stromgestehungskosten), reduziert werden. Die Messungen vermögen auch dazu beizutragen, dass Anlagen länger laufen können, wenn keine Schäden identifiziert werden.

Praxisrelevanter Beitrag zum notwendigen Windenergieausbau

Alex Peer Intemann hat mit seiner Masterarbeit im Fachbereich Produktionstechnik am Bremer Institut für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft (BIMAQ) der Universität Bremen einen praxisrelevanten Beitrag für den weiterhin dringend notwendigen Windenergieausbau geleistet. Das zeigt nicht zuletzt das internationale wissenschaftliche und unternehmerische Interesse der beteiligten Firmen. Diese Argumente überzeugten auch die Jury des CAMPUS PREISES, die insbesondere die konkrete Anwendbarkeit des untersuchten Verfahrens hervorhebt. Der Preis hat mir gezeigt, dass die Forschung, zu der ich einen Beitrag leisten durfte, nicht nur technisch interessant ist, sondern auch inhaltlich in die richtige Richtung weist, sagt Intemann.  

Über den CAMPUS PREIS

Der CAMPUS PREIS zeichnet herausragende, auf dem Campus der Universität Bremen erstellte Abschlussarbeiten aus, die sich thematisch der nachhaltigen Nutzung von Ressourcen, dem Schutz der Umwelt, des Klimas und der Meere widmen. Die Auszeichnung wurde 2016 ins Leben gerufen und wird einmal im Jahr von der Kellner Stoll-Stiftung für Klima und Umwelt, dem Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT), der Universität Bremen und dem Verein Alumni der Universität Bremen ausgelobt. Sie ist mit insgesamt 3.000 Euro dotiert.

Weitere Informationen:
www.campuspreis.de
www.leibniz-zmt.de
www.uni-bremen.de/alumni
www.uni-bremen.de
www.stiftung-klima-umwelt.org

Foto: Matej Meza