Weltraumtechnologie für Offshore-Windenergie

Ares war der Name einer geplanten Trägerraketenreihe der NASA, an deren Entwicklung zwischen 2006 und 2010 gearbeitet wurde. Doch das Programm wurde 2010 aus finanziellen Gründen eingestellt (siehe Bild unten, Copyright: NASA). Die wissenschaftlichen Erkenntnisse, die aus der Forschung gewonnen wurden, könnten nun in der Offshore-Technologie zum Tragen kommen.

Jede Rakete vibriert beim Start ins All. Sind die Vibrationen jedoch zu stark, gefährden sie potenziell Ladung und die Astronauten an Bord. Die bewährte Lösung gegen unerwünschte Resonanzschwingungen wäre eine Vergrößerung der Masse, was bei einer Rakete aber schwierig ist, da jedes Gramm zählt. Deshalb mussten sich die Ingenieure etwas Neues einfallen lassen.

Wie die NASA auf ihrem Blog beschreibt, fanden sie einen Weg, den flüssigen Treibstoff, der erst für die zweite Raketenstufe gebraucht wurde, zu nutzen, um die Vibrationen unter Kontrolle zu bekommen: Dazu wurde ein kleines Gerät in die Flüssigkeit geladen, das sich mit einer bestimmten Frequenz ausdehnt und zusammenzieht. Dadurch vibrierte die Flüssigkeit im Takt des Geräts, aber nicht mehr zusammen mit den Vibrationen des Raumschiffs. Im Wesentlichen verhält sich der Treibstoff dann so, als wäre er nicht mehr Teil des Raumfahrzeugs, was die Gesamtresonanzreaktion der Rakete veränderte.

Nach der Einstellung des Projekts versuchten die Ingenieure, das Gerät anderweitig sinnvoll zu verwenden. So wurde über den Einsatz in Gebäuden nachgedacht, um sie im Fall von Erdbeben zu stabilisieren oder auch sehr hohe Wolkenkratzer bei starkem Wind damit abzusichern.

Auch die Offshore-Industrie geriet ins Blickfeld, denn „einer der logischen Orte, an denen es viel Flüssigkeit gibt, ist in maritimen Umgebungen“, wie Rob Berry von der NASA sagt. Vor allem die Technologie der schwimmenden Anlagen, die Wind und Wellen unmittelbarer ausgesetzt sind als fest verankerte Anlagen, rückte ins Blickfeld. „Unser Ziel war es, der Industrie zu zeigen, dass diese Technologie für verschiedene Anwendungen nutzbar ist, dass sie funktioniert und dass sie implementierbar ist. Die Idee kam zwar gut an, aber niemand in der maritimen Industrie wollte es ausprobieren,. Also mussten wir es vorher testen“, so Berry.

Und so tat sich das Team 2018 mit der Universität von Maine zusammen, die über ein Wellengezeitenbecken verfügt, um maritime Bedingungen zu simulieren, und über eine Windturbine im kleinem Maßstab, an der das Gerät, das auf den umständlichen Namen 'Fluid Structure Coupling Technology' (Fluid-Struktur-Kopplungstechnologie) hört, getestet werden kann.

Der Test war ein voller Erfolg: Etwa 90 Prozent der Auf- und Abwärtsbewegung konnten mit dem Gerät eliminiert werden. Mit anderen Worten, bei ausgeschaltetem Gerät wippte die Windturbine in den Wellen auf und ab, lag aber im Wesentlichen auf gleicher Höhe mit dem eingeschalteten Gerät, selbst wenn die Wellen weiter an der Anlage abprallten. Dadurch werden die Windkraftanlagen wesentlich effizienter bei der Energieerzeugung. „Wenn die Plattform dynamisch herumschwenkt, beeinflusst dies die Fähigkeit der Rotorblätter, genügend Wind auf gleichmäßige Weise einzufangen“, erklärte Ikpoto Udoh, ein Ingenieur von Houston Offshore Engineering, die das Gerät derzeit an eigenen Offshore-Plattformen testen.

Mittlerweile konnte das Projekt verschiedene Gelder der US-Regierung für weitere Forschung und Testläufe einsammeln.