Bau und Erprobung einer Auftriebspumpe

_{Jan Hennke, GEOMAR}

Unser Fokus für die technische Umsetzung von künstlichem Auftrieb in Test-ArtUp richtet sich auf ein propellergetriebenes Auftriebssystem, welches mit Wind- oder Solarstrom betrieben wird. Wir planen ein energieeffizientes System zu entwickeln, welches unter Offshore-Bedingungen Durchflussraten von >100 m³ sec^-1 erzeugen kann. Basierend auf vorhergehenden Mesokosmenstudien sind diese Durchflussraten notwendig, um eine Reaktion im Ökosystem messen zu können.

Zuerst wird ein Entwurf einer seegehenden Auftriebspumpe erstellt, welcher als Grundlage für den Bau eines Modells (Maßstab 1:10), zunächst ohne Propellerpumpe, dient. Das Modell wird dann unter simulierten Bedingungen (Wellen und Scherfluss) in einem Wellentank getestet und anhand der gewonnenen Erkenntnisse in einem iterativen Prozess schrittweise optimiert.

Das Modell ist anschließend die Blaupause für einen seetüchtigen Prototyp mit 30-40 Metern Schlauchlänge. In dieser Phase wird der Tiefenwasserpropeller in das System integriert. In einem ersten Gerätetest unter realistischen Bedingungen soll der Prototyp in der westlichen Ostsee ausgebracht und hinsichtlich Materialeignung, Seetüchtigkeit, erzielte Pumpraten und Einmischungseigenschaften geprüft werden.

Auf Grundlage der bei diesem ersten Gerätetest gewonnenen Erkenntnisse wird die Konstruktion hinsichtlich der verwendeten Materialien sowie dem technischen Design weiter optimiert. Das so erprobte und iterativ optimierte System wird im nächsten Schritt mit einer 100 Meter langen flexiblen Schlauchröhre ausgestattet. Das nun komplette Auftriebssystem soll schließlich in einer Freiland-Validierungsstudie südlich der Kanarischen Inseln eingesetzt und über einen längeren Zeitraum (2-3 Wochen) betrieben werden.

Zur kleinräumigen Charakterisierung der Hydrographie im Umfeld der Auftriebspumpe während des Pumpbetriebs werden wir ein System aus Temperatur-Messsonden auslegen, im Rahmen des AIMS3-Projekts am MARUM entwickelte kombinierte hydrographische Messsysteme am Ein- und Auslass der Auftriebspumpe installieren, und mit GIRONA 500 AUVs des GEOMAR im weiteren Umkreis der Auftriebspumpe hochaufgelöste hydrographische Daten erheben. Diese Daten werden die Grundlage für die Validierung der hydromechanischen Modellsimulationen bilden.