Strömungsoptimierte Rotorblätter

Die Haut der Haie ist mit sogenannten Placoidplättchen ausgestattet, die beweglich in der Oberhaut der Haie verankert sind. Diese Flexibilität und eine rillenförmige Mikrostrukturierung auf den Schuppen, die Ribletstruktur, reduzieren den oberflächennahen Strömungswiderstand. Weiterhin wird verhindert, dass sich Meereslebewesen wie Seepocken oder Algen dauerhaft ansiedeln können und so den Strömungswiderstand erhöhen. Eine Übertragung dieses Funktionsprinzips auf Schiffsrümpfe sollte dazu führen, dass zum einen die Strömungseigenschaften verbessert werden und ein Fouling (Bewuchs des Schiffsrumpfs) verhindert wird. Ein Anstrich mit Antifouling-Eigenschaften wurde von der Vosschemie GmbH in Kooperation mit der Hochschule Bremen entwickelt. Wissenschaftliche Untersuchungen widmen sich seit längerem den Effekten der Ribletstrukturen und überprüfen eine Übertragung auch auf andere Anwendungsfelder. In einem Forschungsprojekt soll neben experimentellen Untersuchungen ein Prognosetool zur Berechnung der Effizienzsteigerung bei der Übertragung von Ribletstrukturen auf real gefertigte Bauteile entwickelt werden.

Es wird versucht, die strömungsoptimierenden Ribletstrukturen auf Rotorblätter von Windkraftanlagen, Gasturbinen oder auf andere Bauteile oder Baueinheiten, die umströmt werden, zu übertragen. Beispiele dafür sind Oberflächen von Zügen oder Flugzeugen. Die Untersuchungen zur Übertragung der Ribletstrukturen auf umströmte Bauteile oder Baueinheiten lassen vermuten, dass in der Nutzungsphase Energie eingespart werden kann. Bei der Betrachtung der Ressourceneffizienz des bei der Vosschemie GmbH erhältlichen Schiffslacks lassen sich Potenziale in verschiedenen Phasen des Produktlebenswegs erkennen: So ist am Rumpf großer, mit Haihaut beschichteter Containerschiffe ein bis zu 70 Prozent geringerer Bewuchs mit Algen, Seepocken und anderen Meeresorganismen zu verzeichnen. Bereits ein geringer Bewuchs von wenigen Millimetern erhöht den Treibstoffverbrauch um mehr als 25 Prozent. Wird von einem Treibstoffbedarf von ca. 180 Tonnen pro Tag für ein mittelgroßes Containerschiff, z. B. der Panamax-Klasse, ausgegangen, ergeben sich durch das Fouling ein zusätzlicher Bedarf von wenigstens 15.000 Tonnen und Mehrkosten von rund fünf Millionen Euro pro Jahr. Zudem verursacht ein Bewuchs pro Schiff einen zusätzlichen Ausstoß von etwa vier Millionen Tonnen CO2 pro Jahr und ca. 150.000 Tonnen Stick- und Schwefeloxiden. Darüber hinaus ersetzt die ungiftige Haihaut einen toxischen Anstrich aus Tributylzinnhydrid (TBT). Dieser muss weder material- und energieaufwendig hergestellt noch entsorgt/verwertet werden. Neben einer Energie- und Materialeinsparung in der Produktherstellung werden die Ressource Wasser und die Meeresbiodiversität als Teil der Ökosystemleistung sowie das Klima durch einen geringeren CO2- und Schadstoff-Ausstoß geschont.