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Kurzfassung: Evolution für Revolution

Ähneln Bauwerken aus Science-Fiction-Filmen: Modelle von Einzellern (Hintergrund) und von darauf basierenden Leichtbau-Fundamenten für Offshore-Windräder (vorn). Foto: Wolfgang Heumer
Ähneln Bauwerken aus Science-Fiction-Filmen: Modelle von Einzellern (Hintergrund) und von darauf basierenden Leichtbau-Fundamenten für Offshore-Windräder (vorn). Foto: Wolfgang Heumer

Winzigkleine Lebewesen aus den Ozeanen sollen die Bauanleitung für die Fundamente von Offshore-Windkraftanlagen liefern. Daran arbeiten Wissenschaftler des Bremerhavener Instituts Imare.

Die Modelle auf dem Schreibtisch von Dr. Christian Hamm sehen ein wenig so aus wie die futuristischen Bauwerke und Raumfahrzeuge aus Science-Fiction-Comics. Dreibeine aus kühn im Bogen geschwungenen Rohren tragen Kugeln aus filigranen Gitterkonstruktionen und stützen senkrecht nach oben strebende Spitzen.

Tatsächlich sind diese Modelle ein Stück Zukunft, beileibe aber keine Fiktion: „So ähnlich könnten die Tragstrukturen für die großen Windkraftanlagen aussehen, die vor der deutschen Küste gebaut werden“, erläutert Hamm. "Unser Vorbild sind Strahlentierchen, sogenannte Radiolarien, und Kieselalgen, deren Silikatskelette in höchstem Maße stabil sind.", sagt Hamm, der sich seit Jahren am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) und jetzt auch am Institut für marine Ressourcen Imare mit Diatomeen – so der wissenschaftliche Name für Kieselalgen – beschäftigt.

Kieselalgen sind nicht erst seit gestern für die Wissenschaft interessant. Bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts begann der Bremer Lehrer Friedrich Hustedt mit dem Aufbau einer Diatomeen-Sammlung. Der gemeinsame Nenner aller von der Evolution in Millionen Jahren geschaffenen Strukturen: Mit einem Minimum an Materialeinsatz erreichen die kleinen Kraftprotze ein Maximum an Stabilität. Und genau das macht sie für die Industrie interessant.

Das Team um Hamm hat Erfolg: Eine Kohlefaser-Autofelge, eine Kunststoffwaben-Struktur als Ersatz für den klassischen Gipsverband bei Knochenbrüchen sowie das ultraleichte Innenleben für eine Kopfstütze am Autositz gehören zu den serienreifen Produkten, die auf Basis der meeresbiologischen Erkenntnisse entstanden sind.

Ausgeklügelte Konstruktionen der Natur: Dr. Christian Hamm betrachtet Mikroskopaufnahmen von Strahlentierchen und Kieselalgen. Sie sind Vorbilder für die Entwicklung von Leichtbaufundamenten für Offshore-Windanlagen. Foto: Wolfgang Heumer
Ausgeklügelte Konstruktionen der Natur: Dr. Christian Hamm betrachtet Mikroskopaufnahmen von Strahlentierchen und Kieselalgen. Sie sind Vorbilder für die Entwicklung von Leichtbaufundamenten für Offshore-Windanlagen. Foto: Wolfgang Heumer

Nach den Anfangserfolgen stoßen Hamm und seine Kollegen nun in eine neue Dimension vor. Das Ziel: Sie wollen Gründungsstrukturen für die riesigen Windkraftanlagen entwickeln, die ab 2012 in der Deutschen Bucht aufgestellt werden sollen. Die stählernen Fundamente müssen viele hundert Tonnen Gewicht tragen und zugleich den enormen Belastungen aus der Windkraft und den rotierenden Flügeln widerstehen. Entsprechend groß und schwer sind die bislang als Traggestell vorgesehenen Stahlstrukturen.

Angesichts der hohen Material- und Baukosten hat sich die Imare-Mannschaft ein großes Ziel gesetzt: "Es ist möglich, das Gewicht dieser Strukturen um 40 Prozent zu reduzieren", ist Hamm überzeugt. Seine Hoffnungen ruhen auf einem Strahlentierchen: einem Einzeller namens Clathrocorys.
Das Wissenschaftlerteam um Christian Hamm untersuchte die mechanischen Eigenschaften des Winzlings, unterzog ihn sogar Crashtests und ergründete die Konstruktionsprinzipien von Clathrocorys.

Bei ihren computergestützten Experimenten sind die Forscher bereits weit gekommen. Das letzte Modell auf Hamms Schreibtisch hat mit Science Fiction nicht mehr viel zu tun: Es trägt bereits eine Windkraftanlage im Miniformat.

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3.056 Zeichen, Autor: Wolfgang Heumer

Pressekontakt:

Institut für Marine Ressourcen

Dr. Christian Hamm

E-Mail: christian.hamm[at]imare.de

Erstellungsdatum: 20.12.2011