Meeresinnovationen

Meeresinnovationen
Maritime Forschung und Entwicklung
aus Bremerhaven
Bremerhaven
Pioniergeist für maritime Produkte
und Dienstleistungen
Hafen, Schifffahrt und Logistik sowie die Fischverarbeitung spielen von
jeher eine entscheidende Rolle in der Bremerhavener Wirtschaft. Die
einmalige Lage am seeschifftiefen Wasser und die auf unterschiedlichste Anforderungen abgestimmte Infrastruktur verschaffen Deutschlands einziger Großstadt an der Nordsee einmalige Standortvorteile.
Dieses strukturelle Potenzial erweist sich zunehmend als
fruchtbare Basis für den zukunftsweisenden Wirtschaftszweig der
Meerestechnik, nicht zuletzt auch deshalb, weil Wissenschaft und
Forschung in Bremerhaven eng mit der Wirtschaft kooperieren. So
ist mit Fokus auf die Meerestechnik im Umfeld des traditionsreichen
Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung ein vielgestaltiges Netzwerk an erfolgreichen, technologieorientierten Unternehmen entstanden, deren Spezialwissen und Produkte sowohl national
als auch international gefragt sind.
Diese innovativen Bremerhavener Unternehmen entwickeln HightechProdukte in höchster Qualität, die weltweit für unterschiedliche Anwendungsfelder zum Schutz und zur Nutzung der Meere zum Einsatz
kommen.
Zukunftsbranche Meerestechnik
Neue Produkte und Dienstleistungen für den
Wachstumsmarkt
Das beeindruckende Potenzial Bremerhavens im Bereich der
Meerestechnik erfährt durch die BIS Bremerhavener Gesellschaft
für Investitionsförderung und Stadtentwicklung mbH umfangreiche
Unterstützung. Durch ein weit gefächertes Beratungs- und Betreuungsangebot sowie eine gezielte Innovationsförderung schafft die BIS
Anreize für innovative Produktentwicklungen.
Spitzentechnologie aus Bremerhaven: Auf den folgenden Seiten
lernen Sie einige Erfolgsbeispiele für die Innovationskraft hier ansässiger Unternehmen und wissenschaftlicher Einrichtungen im Bereich
der Meerestechnik kennen. Sie sind das Ergebnis von Forschungs- und
Entwicklungsprojekten und wurden von der BIS mit Fördermitteln des
Landes Bremen und der Europäischen Union finanziert und begleitet.
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Eignung unbemannter Flugobjekte für den zivilen Bereich
Unbemannte, fliegende Messplattformen wurden bislang vor allem militärisch genutzt. Die
hier gemachten Fortschritte lassen sich auch in eine zivile und wissenschaftliche Nutzung
überführen. Hierzu fehlten jedoch grundlegende Analysen der Anforderungen sowie die
technologischen Konzepte für einen flexiblen Einsatz wissenschaftlicher Geräte an Bord
dieser UAVs (Unmanned Airborne Vehicles).
Im Verbund klärten OPTIMARE, die Hochschule Bremerhaven und das Alfred-WegenerInstitut im Rahmen einer Machbarkeitsstudie die drei grundlegenden Kernfragen zur Verfügbarkeit, Um- und Einsetzbarkeit dieser Technologieträger:
1.Spezifikation und Marktanalyse von UAVs sowie Untersuchung der Einsatzbedingungen am Regionalflughafen Bremerhaven und in den Polarregionen
2.Spezifikation und Umsetzungswege eines flexiblen, wissenschaftlichen Payload Konzeptes für UAVs und andere Messträger
3.Grundlagen geophysikalischer und luftchemischer Messungen auf autonomen Messträgern
OPTIMARE | Produkte
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Versuchs- und Demonstratorplattform: SensorClient
UAVs müssen unter extremen räumlichen
Voraussetzungen start- und landefähig sein,
da sie flexibel über dem Meer und von Schiffen aus eingesetzt werden. Möglich wird dies
mit dem von OPTIMARE entwickelten SensorClient.
Ziel bei der Entwicklung des SensorClients war
es, das ebenfalls von OPTIMARE entwickelte
und bereits in bemannten Flugzeugen erfolgreich eingesetzte Konzept des Sensornetzwerkes MEDUSA auch für UAVs weiterzuentwickeln. Das Projekt wurde in Zusammenarbeit
mit dem Alfred-Wegener-Institut durchgeführt.
Unbemannte, autonom operierende Kleinflugzeuge (Helikopter oder Flächenflugzeuge)
ermöglichen es, eine Vielzahl von Inspektionsund Beobachtungsaufgaben aus der Luft zu
bewerkstelligen. Der mittlerweile relativ
geringe Systempreis erlaubt es den Nutzern,
ein eigenes, auf ihre Wünsche spezialisiertes
UAV zu erwerben und einzusetzen. Die Nutzer
können damit selbst festlegen, zu welchem
Zeitpunkt und unter welchen Bedingungen
sie das System einsetzen. Zudem können
beim Kunden abhängig vom Flugzeugtyp
auch mehrere UAV-Plattformen vorgehalten
werden.
Anwendungsfelder des SensorClients sind
zum Beispiel:
• Beobachtung von Meeressäugetieren
• Inspektion von Offshore-Windparks und Ölplattformen
• Inspektion von Schiffen (frühzeitige
Aufklärung möglicher Gefahrenquellen)
• Beschaffung von Übersichtsinformationen –
zum Beispiel bei der Bekämpfung von Ölverschmutzungen
Multisensormodul für unbemannte Kleinflugzeuge
Mit Sensoren ausgerüstete unbemannte
Kleinflugzeuge (UAVs) mit einer Nutzlast von
5 bis 10 kg sind zur Erfassung von Daten stark
verbreitet und besitzen einen hohen Marktanteil. Mit den bisher verfügbaren Sensoren war
es nicht oder nur eingeschränkt möglich, von
den UAVs aus gleichzeitig unterschiedliche
Daten zu messen.
Um dieses Problem zu lösen, hat OPTIMARE
in Zusammenarbeit mit der Hochschule Bremerhaven das autonom operierende, integrierte Sensorsystem Speceye konzipiert,
das zur luftfahrzeuggestützten Meeres- und
Küstenüberwachung eingesetzt wird. Das
weitgehend plattformunabhängige Multisensor-Nutzlastmodul ist für viele verschiedene
zivile Anwendungen in UAVs nutzbar. Durch
sein geringes Gewicht kann Speceye ideal auf
den gängigen UAVs eingesetzt werden
Eine von OPTIMARE entwickelte Beispielkonfiguration des Sensorsystems dient der
simultanen Erfassung geokodierter Multispektral- und Topografiedaten. Das Sensorpaket besteht aus mehreren Sensoren für
unterschiedliche Spektralbereiche sowie
einer sensorunabhängigen Infrastruktur mit
Navigation, Präzisionszeitnetzwerk für die
Synchronisierung der Sensordaten, Rechnersystem zur Datenerfassung und einer Telemetrieeinheit für die Übertragung von Daten
und Steuerinformationen. Alle Komponenten
befinden sich in einem leichten StandardAluminiumgehäuse, das problemlos an einer
entsprechenden Messplattform befestigt
werden kann.
Ozeanische Datenerfassung mit speziellen Messbojen:
Nemo-Floats
Mehr als 3.000 autonom arbeitende Messbojen erfassen in den Ozeanen die wesentlichen
physikalischen Eigenschaften der oberen 2.000 Meter der Wassersäulen. Die fortlaufend
per Satellit übermittelten Daten werden von verschiedensten Forschungsgruppen und für
Wettervorhersagemodelle genutzt.
Bei der von OPTIMARE bereits seit 2001 entwickelten Mess-Boje Nemo-Float standen der
Einsatz unter Eis und eine möglichst hohe Modularität im Fokus – mit großem Erfolg auf
dem deutschen Markt. Im April 2008 erhielt Nemo zudem den Industriepreis im Bereich
Forschung. Durch technische Optimierung gelang OPTIMARE mit Nemo 2009 nun auch die
internationale Konkurrenzfähigkeit des Floats. In drei Bereichen setzte das Unternehmen
die konsequente Weiterentwicklung um:
1. Optimierung des Float-Designs zur Reduzierung der Herstellungskosten
2. Verwendung kostengünstigerer Komponenten
3. Verringerung von Ausfallraten durch Erhöhung der Prozesskonstanz und Qualitäts sicherheit mittels speziell entwickelter Testumgebungen
Ökosystem-Monitoring in Küstengewässern: Coast-Floats
Auch in Küstengewässern kommen Mess-Systeme der Firma OPTIMARE zum Einsatz, um
wichtige Anhaltspunkte für den Umweltschutz, aber auch für die Nutzung mariner Ressourcen zu liefern. Dank der Entwicklung der Coast-Floats können jetzt auch Messungen
in den oberen 2.000 Metern der Wassersäulen vorgenommen werden. OPTIMARE ersetzte
das Kolbensystem des Nemo-Floats durch eine Konstruktion, die mithilfe einer Pumpe das
dynamische Volumen reguliert.
Der Vorteil dieser Methode liegt darin, dass das zu pumpende Volumen weit größer sein
kann, als ein Kolben dies bei gleichgearteter Außenhülle leisten würde. Dadurch kann der
Float entweder größere oder weitere Sensoren als zusätzliche Nutzlast transportieren.
Darüber hinaus verfügt das Floatsystem über einen erweiterten Einsatzbereich – vom
Süßwasser bis hin zu stark salzigem Wasser.
OPTIMARE | Produkte
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Optische Aufspürung von
Ölverunreinigungen auf
Wasseroberflächen
Nur wenn Ölverunreinigungen in Gewässern frühzeitig erkannt werden, können sie
mit entsprechenden Maßnahmen optimal
beseitigt werden. OPTIMARE hat mit Botryllus zwei Entwicklungen zu einem innovativen
Produkt kombiniert: Das System erkennt
Gewässerverunreinigungen auf Wasseroberflächen optisch bereits aus mehreren Metern
Entfernung – damit eignet es sich beispielsweise zur kontinuierlichen Überwachung von
Hafenanlagen hinsichtlich Öl-Leckagen.
Das Messprinzip von Botryllus basiert auf
Fluoreszenz, wobei zu deren Anregung UVLeuchtdioden verwendet werden. Da das
Messgerät auch bei Tageslicht einsetzbar
sein muss, ist eine gewisse Lichtintensität
erforderlich, die nicht durch eine einzelne
LED realisierbar ist. Hierfür entwickelt Imare
einen sogenannten Botryllusreflektor, der es
durch ein neuartiges Spiegeldesign ermöglicht, das Licht mehrerer LEDs in einem Strahl
zu kombinieren. Bei OPTIMARE entstand das
Gesamtsystem – insbesondere die spezielle
Optik und Elektronik –, das es ermöglicht,
das geringe Fluoreszenzlicht in Gegenwart
des millionenfach stärkeren Tageslichts zu
detektieren.
Konzeption einer schwimmenden
Messplattform
Fischerei, Offshore-Windanlagen, Erdölund Erdgasproduktion, Sandentnahmen,
Pipelines, Tourismus und vieles mehr – die
Schelfmeere besitzen als Ressource eine
vielfältige Bedeutung.
Um die Auswirkungen der wirtschaftlichen
Nutzung besser einschätzen zu können,
ist eine detaillierte Beobachtung und Analyse des marinen Ökosystems unerlässlich.
Doch gerade in den Schelfmeeren war die
herkömmliche Datenerfassung oft nicht
möglich – zum Beispiel wegen starker Strömungen, niedriger Wassertiefen und hoher
Trübstoffkonzentrationen.
Eine neuartige, im Oberflächenbereich
schwimmende, autonome Messplattform
mit aktivem Antrieb hingegen ist diesen
besonderen Gegebenheiten gewachsen: das
Autonomous SubSurface Vehicle (ASSV). In
einer gemeinsamen Studie beantworteten
der Messtechnik- und Systemhersteller
OPTIMARE und das anwendungsorientierte
Forschungsinstitut Imare die grundlegenden Fragen zur Konzeption einer solchen
Messplattform für den wirtschaftlichen und
wissenschaftlichen Einsatz mit Bezug auf die
spezifischen Anforderungen im Schelfmeer.
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Marine Mikrogele: Kosmetik
aus dem Meer
Marine Mikrogele werden von Algen produziert und sind im Meer allgegenwärtig. Sie
bedecken unsere Haut bei jedem Bad im Meer
als schützende Schicht aus Zuckermolekülen.
Wie das Salz vermitteln sie den Eindruck von
Meer. Da sich die marinen Mikrogele besonders gut für die Hautpflege eignen, sind sie ein
wertvoller kosmetischer Rohstoff. Allerdings
sind die Substanzen sehr empfindlich – die
Verarbeitungsschritte in der kosmetischen
Prozesstechnik können die Wirksamkeit der
marinen Mikrogele beeinträchtigen.
In Kooperation mit dem Alfred-WegenerInstitut und der Hochschule Bremen erarbeitete daher der Mikronisierungsspezialist
Symex ein Verfahren, um dieser besonderen
Klasse mariner Rohstoffe den Weg in die
kosmetische Anwendung zu ebnen: Im neu
entwickelten Mikrogel-Verfahren konnten
erstmals mikronisierte Gele aus Makroalgen
sowie bisher unbekannte Mikrogele aus Mikroalgen zu Emulsionen verarbeitet werden.
Das Verfahren ermöglicht beispielsweise den
Einsatz der marinen Mikrogele in ThalassoProdukten, die zum Beispiel von Kosmetikund Wellness-Dienstleistern genutzt werden.
Symex und TECHAWI| Produkte
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Prof. Dr. Hans Werner Schenk
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TECHAWI schließt als Trainings- und
QualifizierungsZentrum für hydrographische Anwend
ung am AWI
mit seinen Aus-, Weiter- und Fortbildu
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die bisherigen Lücken in der Ausbild
ung von Hydrographen und knüpft an aktuelle tech
nische Entwicklungen in diesem Bereich an.
Aus- und Weiterbildung von Hydrographen
TECHAWI – diese Buchstabenfolge bezeichnet das in Bremerhaven ansässige Trainings- und
Ausbildungszentrum für Hydrographie, das am Alfred-Wegener-Institut (AWI) angesiedelt
ist. Die Hydrographie beschäftigt sich mit der Vermessung und Darstellung der Gewässer.
Damit liefert sie einerseits wichtige Daten und Informationen für die Schifffahrt und trägt
andererseits zu einem besseren Verständnis der Hydrosphäre bei. Auch bei der Untersuchung und Modellierung des Klimawandels werden hydrographische Daten benötigt.
Weltweit sind die Techniken und die Erkenntnisse der Hydrographen gefragt – ebenso
wie ihre Arbeitskraft. In vielen Ländern gibt es jedoch nicht genügend qualifizierte Hydrographen. Seit 2007 bietet TECHAWI daher Weiterbildungskurse an. Diese richten sich im
Wesentlichen an ein internationales Publikum, das kein vollständiges Studium anstrebt,
sondern nach konkreten Praxistipps und Lösungen für akute Fragestellungen sucht.
Anfang des Jahres wurde ein neues Kursangebot namens „TECHAWI Hydrography Course
Category B“ von einem internationalen Gremium mit Sitz in Monaco zertifiziert, das ab Mai
2011 starten wird. Der zusätzliche Kurs erfüllt die in der Branche allgemein anerkannten
Anforderungen an eine praxisnahe Hydrographieausbildung.
Die Ausbildung zum Hydrographen in Bremerhaven dauert ein halbes Jahr. In den ersten
sechs Wochen wird grundlegendes wissenschaftliches Handwerkszeug vermittelt. In den
darauf folgenden 20 Wochen lernen die Teilnehmer, wie man mit modernen Verfahren und
Geräten die Gewässer vermisst und die Wassertiefe bestimmt – dazu sind auch detaillierte
Kenntnisse über Gezeiten, Strömungen und Wellenbildung sowie Positionierungsmethoden
notwendig. Die Ausbildung findet daher zum Teil auf mit modernster Technik ausgestatteten
Messschiffen statt. Eine wesentliche Rolle spielt schließlich die Visualisierung der gesammelten hydrographischen Daten in Seekarten oder in digitalen Informationssystemen.
Mit dem neuen Kurs nach internationalen Ausbildungsstandards und der umfassenden,
praxisnahen Ausbildung trägt TECHAWI abermals dazu bei, das Qualifizierungsspektrum
in Deutschland zu erweitern.
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iSiTEC | Produkte
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Optische Erfassung von Kleinstlebewesen im Meer: LOKI
Die im Meer lebenden tierischen Kleinstorganismen (Zooplankton) sind die Nahrungsgrundlage
der meisten Fischarten und somit ein wichtiger Bestandteil der marinen Nahrungskette. Das
Vorkommen und die Zusammensetzung des Zooplanktons im Meer haben demnach einen unmittelbaren Einfluss auf die Fischbestände. Veränderte Umweltbedingungen, zum Beispiel durch
Klimawandel oder Meeresverschmutzung, können sich auf das Planktonvorkommen und damit
auf die Basis der marinen Nahrungskette auswirken.
Um diese Einflüsse auf das Leben im Meer zu verstehen, benötigt man eine genaue Kenntnis
der Planktonverteilung unter den jeweiligen Umgebungsbedingungen. Die Erforschung dieser
winzigen Tiere war bislang jedoch sehr schwierig. Herkömmliche Fangmethoden mit Planktonnetzen sind aufwendig und die Auswertung der Proben im Labor kostet viel Zeit.
Aus diesem Grund hat das System- und Informationstechnologie-Unternehmen iSiTEC gemeinsam mit dem Alfred-Wegener-Institut ein Gerät zur optischen Erfassung von Kleinstlebewesen
im Meer entwickelt: LOKI (Lightframe Onsight Keyspecies Investigation) – ein optisches MessSystem, mit dem bis zu 0,2 Millimeter kleine Planktonorganismen direkt im Meer identifiziert
und gezählt werden können.
LOKI erfasst mittels einer Digitalkamera und einer nachgeschalteten Bildverarbeitung die Planktonverteilung, wobei eine innovative LED-Beleuchtung die winzigen Objekte unter Wasser ins
rechte Licht setzt. Gleichzeitig werden Daten zu Position und Einsatztiefe sowie verschiedene
Umgebungsparameter wie Salzgehalt, Temperatur, Sauerstoff und Algenkonzentration des umgebenden Wassers aufgezeichnet. Eine spezielle Software erlaubt die Klassifizierung der Arten
sowie die Verwaltung der anfallenden Datenmenge.
LOKI kann als geschlepptes Gerät von einem Schiff aus betrieben werden und ist in leicht abgewandelter Form auch im Labor zur Auswertung lebender und konservierter Proben geeignet.
Durch LOKI ist es nun erstmalig möglich, die klein- und großräumige Verteilung von Zooplankton
in Bezug auf ihre direkten Umgebungsbedingungen unmittelbar im natürlichen Lebensraum zu
untersuchen. Zudem können Meeresbiologen das Zooplankton dank LOKI jetzt sehr viel effizienter und präziser untersuchen als bisher.
Das Mess-System ist inzwischen weltweit auf deutschen Forschungsschiffen erfolgreich im Einsatz
gewesen. Die ersten beiden von iSiTEC kommerziell gefertigten Geräte sollen im Rahmen des
Nordsee-Messnetzes COSYNA sowie von einer mexikanischen Forschergruppe genutzt werden.
Marines Analysesystem für optisch anspruchsvolle
Objekte: FluPid
Zur automatischen Analyse kann LOKI um ein weiteres Modul (FluPid) ergänzt werden. Mit
FluPid hat iSiTEC ein universelles automatisches Analysesystem für Partikel im Größenbereich 0,1 bis 10 mm entwickelt, das auch optisch anspruchsvolle Objekte bestimmen
kann. Neben einer neu entwickelten modularen und betriebssicheren Hardware kommt eine
entsprechend leistungsfähige Software zum Einsatz, die neueste Klassifizierungsalgorithmen zur Bildanalyse verwendet und sich leicht auf Partikel aus anderen Einsatzbereichen
„anlernen“ lässt.
Außer im Zooplanktonbereich kann das Gerät für weitere marine Messaufgaben wie die
Identifikation von Mikroalgen (Monitoring, toxische Algen, Ballastwasser-Problematik), die
Untersuchung von Fischeiern (Fischereiforschung) und im Bereich der Aquakultur eingesetzt werden. Potenzielle Anwendungen ergeben sich darüber hinaus bei der Bestimmung
von Süßwasserorganismen in Flüssen und Seen im Hinblick auf die Auswirkungen von
Umweltverschmutzung.
Aber auch im industriellen Bereich, überall dort, wo Partikel in relativ klaren Flüssigkeiten
von Bedeutung sind, wie zum Beispiel bei der Trinkwasseraufbereitung, in der Lebensmittelund Getränkeindustrie, in der chemischen Industrie oder in der Klärtechnik, ergeben sich
Anwendungsmöglichkeiten für FluPid.
iSiTEC| Produkte
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Frei konfigurierbares
In-situ-Mess-System:
MuSeCS
Der von iSiTEC ebenfalls entwickelte Geräteträger MuSeCS (MultiSensorCarrierSystem)
ermöglicht direkt im jeweiligen Gewässer
durchgeführte Untersuchungen und gibt
damit Antworten auf die gestiegene Nachfrage nach In-situ-Messungen. Dabei werden neben den Standard-Messparametern
wie Salzgehalt, Druck und Temperatur auch
komplexere Messgrößen direkt vor Ort und
online aufgezeichnet.
MuSeCS kann von den Nutzern entsprechend der Aufgabenstellung frei konfiguriert
werden. Ein intelligentes Sensor-Netzwerk
erlaubt dabei die benutzerfreundliche Anbindung der verschiedensten Sensoren an eine
zentrale Steuer- und Datenerfassungseinheit.
Der Anwender kann dabei das System
durch Hinzufügen von „intelligenten“ Sensoren jederzeit modular erweitern. MuSeCS
bietet zudem auch deutliche Kosten- und
Datenauswertungsvorteile, da hier eine zentrale Messwerterfassung anstelle mehrerer
eigenständiger Systeme eingesetzt wird.
Da das Gerät geschleppt, stationär und in
weiteren Varianten nutzbar ist, spricht es
Kunden aus den Bereichen Klimaforschung,
Umweltschutz, Fischereiforschung, OffshoreIndustrie und Aquakultur an. Zunehmend
interessant erscheint dabei auch die Verwendung im Rahmen mariner LangzeitMessreihen.
Thomas Raabe
raabe@aquaecolog
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AquaEcology – das
wissenschaftliche Um
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für Wasserökologie
– bietet analytische
und unterstützende Dienstleis
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Gewässerökologie an. Dazu
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Sammlung, Verarbeit
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Aufbereitung biolog
ischer Daten.
Planktonanalysen und Datenmanagement
AquaEcology hat für die Erforschung und Beobachtung von Gewässersystemen ein Dienstleistungspaket entwickelt, das neben einer
umfassenden Analytik auch die Anzucht von
Algen sowie die Softwareerstellung für die
Analyse und für das webbasierte Datenmanagement von biologischen Daten beinhaltet.
Bestandteil der biologischen Analyse sind
Phyto-, Zoo- und Bakterioplankton, aber
auch Makrophyten, das Makrozoobenthos
und Fische. Direkt vor Ort können physikalische und physiko-chemische Parameter
wie Temperatur, Salz- und Sauerstoffgehalt,
pH-Wert und Fluoreszenz mit verschiedenen
Sondensystemen gemessen werden. Darüber hinaus bestimmt AquaEcology in der
chemischen Analytik ökologisch relevante
anorganische und organische Verbindungen
im Meerwasser.
Basierend auf verschiedenen Mess- und
Modellkonzepten erstellt das Unternehmen
Funktionsanalysen. Für spezielle Fragestellungen – wie etwa Ballastwasserbehandlungen – können bestimmte Algengruppen in
Tanks angezüchtet und für Untersuchungen
eingesetzt werden. Dadurch können beispielsweise Prozesse im Ökosystem simuliert und durch prognostische Modelle abgeschätzt werden.
AquaEcology und Nordantec | Produkte
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Online-Überw
Trinkwasser- und Umweltanalytik: VS_Polar
Um Aussagen über den Gehalt von Schadstoffen im Gewässer und über die Lebensbedingungen von
Tieren und Pflanzen zu treffen, sind bestimmte Messdaten erforderlich – so müssen zum Beispiel Metallgehalte analysiert werden können.
Zur Analyse dieser Metallgehalte, aber auch von Konzentrationen anderer Spezies im wässrigen Medium
entwickelten Nordantec und Imare in wissenschaftlicher Kooperation das innovative Mess-System
VS_Polar. Die durch das System ermittelten Daten finden Einsatz in der Trinkwasser- und Umweltanalytik
sowie in der Meeresforschung – nutzbringend sind sie darüber hinaus für die Klimaforschung.
Als modulares System kann VS_Polar sowohl auf elektrochemischer Basis für einfache Trendmessungen
im Gelände und auf Schiffen genutzt werden, aber auch mit erweiterter Ausrüstung zu aufwendigeren
Präzisionsanalysen im Labor eingesetzt werden. Zudem wird es mit der entsprechenden Ausstattung
beispielsweise auf Forschungsschiffen im 24-Stunden-Online-Betrieb angewendet.
Das System zeichnet sich durch seine Vielseitigkeit aus, denn der Anwender kann den Wechsel des modularen Aufbaus jeweils selbst vornehmen und dadurch die Art der durchzuführenden Messung bestimmen.
Optisches Mess-System als Tauchsonde
Zum Verständnis der unterschiedlichen Lebensbedingungen von Tier- und Pflanzenarten im Meerwasser
und in Binnengewässern werden Kenntnisse über die im Wasser vorhandenen Nährstoffe benötigt. Auch
für die Klimaforschung sind solche Untersuchungen relevant.
Nordantec und das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung entwickelten gemeinsam
die optische Tauchsonde a_Chema, mit der Nährstoffe im Wasser bestimmt und untersucht werden
können – dazu gehören Substanzen wie Nitrat, Nitrit, Phosphat, Sulfat, Ammonium und viele mehr.
Die Tauchsonde nimmt die Messungen nach der Flow Injection Analysis (FIA) vor. Dabei wird die zu
untersuchende Wasserprobe durch eine Messzelle gepumpt. Zusätzlich werden bestimmte Reagenzien,
die zu einer Farbstoffreaktion führen, in entsprechende Zuleitungen injiziert. Die Reagenzien lassen die
zu untersuchenden Nährstoffe „sichtbar“ werden und die optische Sensorik kann „erkennen“, welche
Nährstoffe in welchen Konzentrationen in der Probe enthalten sind.
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Einsatz und Betrieb von ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugen:
ROV-Service
Auch ohne einen menschlichen Taucher lassen sich Videobilder und Sensordaten aus der unterseeischen
Tiefe live an die Oberfläche übertragen – über ein ferngesteuertes, unbemanntes Unterwasserfahrzeug, ein
sogenanntes ROV (Remotely Operated Vehicle). Es ist per Kabel mit einem Schiff oder dem Land verbunden,
sodass es ein ROV-Pilot darüber steuern kann.
Doch für kleinere Institute oder Firmen sind derartige ROV-Einsätze schon allein aus Zeit- und Kostengründen
oft nicht durchführbar.
Mit der Entwicklung des ROV-Service hat Fielax den Standort Bremerhaven um den bisher einzigen kommerziellen Service dieser Art bereichert. Dafür steht ein ROV der sogenannten Observation Class mit einer
Einsatztiefe von bis zu 300 Metern zur Verfügung. Von diesem lassen Betreiber von Offshore-Anlagen beispielsweise Unterwasserbauten auf Korrosion oder Auskolkung inspizieren. Für Forschungsinstitute und
Behörden observiert der ROV-Service im Rahmen von Meeresforschungs- und Umweltstudien Tiere und
Pflanzen am Meeresboden. Ein umfangreich geschultes Team von ROV-Piloten und Technikern nimmt zudem
regelmäßig an Einsätzen externer ROV-Systeme teil.
Im Zuge des stetigen Ausbaus der Leistungspalette hat Fielax auch mit den Produkten ROV-Integration und
Ultra-ROV neue Aufgabenfelder und Einsatzgebiete erschließen können: Durch die Nutzung bildgebender
Sonare können Hafenbetreiber auch in sehr trüben Gewässern wie Hafenbecken nach Spundwandschäden
oder gesunkenen Objekten spüren lassen. Mittels akustischer Ortungssysteme kann trotz fehlender optischer
Orientierung eine konkrete geografische Position des ROV und der erfassten Video- und Sensordaten ermittelt werden. So können observierte Objekte und Gebiete schnell wiedergefunden und gegebenenfalls von
Tauchern geborgen werden. Mit entsprechenden Greifarmen ausgerüstet kann ein ROV zudem technische
Arbeiten an Unterwasserbauten verrichten oder Proben sammeln.
Fielax | Produkte
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Analyse von Algenverbreitungen mittels Luftbildaufnahmen
Die Verbreitung von Algen auf den Wattflächen rund um Helgoland ist einem stetigen Veränderungsprozess unterworfen. Es ist von wissenschaftlichem Interesse, die Verbreitung der Algen und Veränderungen
im Bewuchs langfristig zu erfassen.
Die Produkte Innohyp-Helgoland sowie das Nachfolgeprodukt Flexihyp beschäftigen sich deshalb mit der
Analyse von Luftbildaufnahmen. Im Projekt Innohyp-Helgoland wurde in Zusammenarbeit von Fielax, dem
Alfred-Wegener-Institut und der OHB-System zunächst ein Sensor in einen Motorsegler integriert. Anschließend wurden mehrfach Befliegungen von Helgoland vorgenommen.
Der Sensor erfasst die von der Erdoberfläche reflektierten Lichtspektren, welche anschließend für die
wissenschaftliche Auswertung in mehreren Schritten rechnerisch aufbereitet werden müssen.
Fielax konnte während der Entwicklungsarbeiten ein umfassendes Wissen insbesondere auf dem Gebiet der
Georeferenzierung der Spektraldaten aufbauen und beschäftigte sich mit der Kalibrierung des Sensors und
der Korrektur der Daten hinsichtlich des Einflusses der Atmosphäre.
Diese Kenntnisse in der rechnerischen Verarbeitung der Daten werden nun für das Nachfolgeprodukt
Flexihyp erweitert. Erneute Befliegungen von Helgoland dienen der Ausweitung der Datenbasis. Weiterhin
werden Einsatzmöglichkeiten des Sensors an anderen Flugzeugen und in anderen Regionen erschlossen.
Durch den im Zuge der Produktentwicklungen erreichten Gewinn an Know-how konnte Fielax die Bandbreite
der angebotenen wissenschaftlich-technischen Dienstleistungen erweitern und wird diese Sachkenntnis
zukünftig für Geofernerkundungsaktivitäten anbieten.
Wärmestromdichtemessung im Meeresboden
Die Öl- und Gasexploration ist vor dem Hintergrund knapper werdender Ressourcen ein wichtiges Themenfeld der Meerestechnik. Mit der Wärmestromdichtesonde der Firma Fielax können mögliche Rohstoffquellen
ausfindig gemacht werden. Ebenso ist das Gerät von großem Nutzen für Produzenten von Unterseekabeln,
um konkrete Werte zur Auslegung von Kabelquerschnitten zu erhalten. Interessant sind solche Messungen
auch für Wissenschaft und Forschung – beispielsweise zur Untersuchung von Schlammvulkanen.
Eine extrem leistungsfähige Wärmestromdichtesonde wurde von Fielax auf Basis eines Prototyps der
Arbeitsgruppe Meerestechnik/Sensorik des Fachbereiches Geowissenschaften der Universität Bremen
entwickelt. Die Wärmestromdichtesonde misst im Meeresboden die Geschwindigkeit, mit der das umliegende Sediment Wärme abtransportiert. Durch die Aneinanderreihung zahlreicher Messungen in einem
Gebiet kann ein thermisches Modell des Meeresbodens erzeugt werden, mit dem Rückschlüsse auf die
Geologie von Sedimentschichten getroffen werden können.
Forschung- und Entwicklungsmeile
Umwandlung wissenschaftlicher Erkenntnisse in
Produkte und Dienstleistungen
Die vorangegangenen Unternehmens- und Projektbeschreibungen sind nur ansatzweise
ein Beleg für die in Bremerhaven vorhandene Kompetenz in der Meerestechnik. Diese
weiter zu fördern und zu unterstützen, ist erklärtes Ziel der regionalen Technologie- und
Innovationspolitik. Und der konsequente Ausbau der „FuE-Meile“, gefördert durch Politik
und Verwaltung, trägt der großen Bedeutung dieses Kompetenzfeldes Rechnung:
In direkter Nachbarschaft zum renommierten Alfred-Wegener-Institut für Polar- und
Meeresforschung hat die BIS rund um ein ehemaliges Hafenamt ein Zukunftsgelände für
innovative Akteure mit meerestechnischem Schwerpunkt geschaffen. Hier herrschen beste
Voraussetzungen für Existenzgründer sowie für Synergien und Kooperationen zwischen
Wirtschaft und Wissenschaft, um wissenschaftliche Erkenntnisse für die Entwicklung
marktfähiger Produkte und Dienstleistungen nutzen zu können. Wichtiger wissenschaftlicher Akteur neben dem AWI ist dabei das Institut für Marine Ressourcen GmbH (Imare),
das Technologietransfer in die meerestechnische Praxis leistet.
Neuester Bestandteil der FuE-Meile ist das Zentrum für Aquakultur (ZAF), das von Imare
betrieben wird und einen weiteren Bereich der Meerestechnik erschließt. Hier werden die
ökologischen Grundlagen für die Fischzucht in geschlossenen Kreislaufanlagen erforscht,
Hand in Hand mit der hiesigen Fischwirtschaft.
Parallel zu den Ausbauaktivitäten für die Meerestechnikbranche schreitet mit großen
Schritten die Entwicklung Bremerhavens zum europaweit anerkannten Standort für die
Offshore-Windindustrie voran. Folgerichtig finden sich in der FuE-Meile auch ideale Trainingsmöglichkeiten für die Offshore-Industrie. Mit der Ansiedlung des dänischen Unternehmens Falck Nutec konnte ein erfahrener Partner für den Betrieb des „Offshore-Sicherheitstrainingszentrums“ gewonnen werden.
Schon jetzt findet in der FuE-Meile ein reger Wissenstransfer statt, neue Produkte werden
entwickelt und international vertrieben. Der Megamarkt Offshore-Wind wird die Meerestechnikbranche dabei zweifellos weiter beflügeln und in diesem wichtigen Industriezweig
zusätzliche attraktive Arbeitsplätze in der Seestadt schaffen.
FuE-Meile
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Umfangreiche Unterstützung findet die Meerestechnik-Branche bei der
BIS, die Gründer, Unternehmen und Projekte individuell bei der Realisierung ihrer Konzepte unterstützt – für alle Fragen zur Wirtschaftsförderung und Existenzgründung finden Sie in der BIS eine kompetente
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Stand: Februar 2011