Offshore-Windparks: Bestandteile von Korrosionsschutz in der Nordsee nachgewiesen

Werkstoffe 05. 09. 2022
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Opferanoden schützen Windenergieanlagen vor Korrosion, deren Bestandteile gelangen aber auch ins Wasser.

Das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) konnte in Kooperation mit dem Helmholtz-Zentrum Hereon erstmals Bestandteile aus Opferanoden im Wasser und im Sediment um Offshore-Windparks in der Nordsee messen. Auch wenn derzeit keine unmittelbaren Auswirkungen auf die Meeresumwelt zu erkennen sind, sollen künftig vermehrt sogenannte Fremdstromsysteme zum Korrosionsschutz eingesetzt werden.

Der Ausbau der Offshore-Windenergie in Nordsee und Ostsee ist ein wichtiger Bestandteil der Energiewende. Aktuell sind in deutschen Meeresgewässern bereits mehr als 1500 Windenergieanlagen und 30 Umspann- und Konverterplattformen in Betrieb. Im Rahmen des Forschungsprojekts Stoff­liche Emissionen aus Offshore-Windanlagen (OffChEm) haben das BSH und das Hereon untersucht, inwiefern Bestandteile von galvanischen Anoden, sogenannten Opferanoden, in die Meeresumwelt gelangen. Opferanoden schützen Offshore-Windenergieanlagen vor Korrosion, indem sie sich selber ­auflösen. Zusammen veröffentlichten das ­Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie und das Helmholtz-Zentrum Hereon kürzlich eine Zusammenfassung der Projektergebnisse.

Tracer für Opferanoden: ­Indium und Gallium

Im Labor analysierten die Forschenden die Bestandteile von verschiedenen Opferanoden und identifizierten folgende Elemente für die weiteren Untersuchungen: Aluminium, Zink, Indium, Gallium, Blei und Cadmium. Indium und Gallium sind dabei Tracer für Opfer­anoden, da sie natürlicherweise kaum im Meer vorkommen und keine anderen Quellen auf See bekannt sind. Anschließend nahmen die Forschenden verschiedene Wasser- und Sedimentproben im Umfeld von mehreren Offshore-Windparks in der Nordsee und untersuchten diese mit eigens dafür entwickel­ten Methoden auf die ausgewählten Bestandteile hin.

Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Konzentrationen der Bestandteile sowohl im Wasser als auch im Sediment größtenteils im Rahmen der bekannten Variabilität für die Nordsee bewegen. Die Forschenden haben vereinzelt erhöhte Konzentrationen von Aluminium, Zink, Indium und Gallium im Wasser beobachtet. Dies kann möglicherweise auf bestimmte Wetterlagen zurückgeführt werden, bei denen das Wasser im Umfeld der Offshore-Windparks nur minimal ausgetauscht und durchmischt wurde. Im Sediment fanden sie vereinzelt auch lokal erhöhte Konzentrationen von Blei, deren Ursachen bislang nicht eindeutig identifizierbar sind.

Spuren von Opferanoden im Wasser und Sediment wurden in verschiedenen Konzentrationen gemessen (Grafik: BSH/ Nicole Howe)

 

Bisher keine unmittelbaren ­Auswirkungen erkennbar

Derartige stoffliche Emissionen aus dem Korrosionsschutz von Offshore-Windparks könnten durch den weiteren Ausbau der Offshore-Windenergie weiter zunehmen. Das BSH ist zuständig für die Genehmigung von Offshore-Vorhaben in den deutschen Meeresgewässern und unterstützt die Entwicklung und Nutzung möglichst umweltverträg­licher Verfahren. So ist die Verwendung von reinen Zink-Opferanoden bereits heute nicht zulässig. In künftigen Verfahren sollen Windparkbetreiber vermehrt sogenannte Fremdstromsysteme einsetzen, da diese nur mit sehr geringen stofflichen Emissionen in die Meeresumwelt verbunden sind.

Die Ergebnisse wurden in mehreren wissenschaftlichen Artikeln veröffentlicht. Eine Zusammenfassung des Projekts OffChEm kann über die Homepages des BSH und Hereon heruntergeladen werden. Zudem werden die Ergebnisse dem Expertennetzwerk des Bundesministeriums für Digitales und Verkehr zur Verfügung gestellt, wo sie zum Themenfeld Umwelt und Verkehr und dem Schwerpunktthema Bau- und bauwerksbedingte Emissionen beitragen. Im Rahmen des Folgeprojekts Stoffliche Emissionen aus Offshore-Windanlagen: mögliche Einflüsse auf die marine Umwelt und deren Bewertung (OffChEm II) wird die Forschung aktuell fortgeführt. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Untersuchung von Offshore-Windparks in der Ostsee.

Originalpublikationen:

T. Kirchgeorg, I. Weinberg, M. Hörnig, R. Baier, M.J. Schmid, B. Brockmeyer: Emissions from corrosion protection systems of offshore wind farms: Evaluation of the potential impact on the marine environment; Marine Pollution Bulletin, Volume 136 (2018), p. 257–268, https://doi.­org/10.1016/j.marpolbul.2018.08.058

A. Reese, N. Voigt, T. Zimmermann, J. Irrgeher, D. Pröfrock: Characterization of alloying components in galvanic anodes as potential environmental tracers for heavy metal emissions from offshore wind structures; Chemosphere, Volume 257 (2020), 127182, https://doi.org/10.1016/j.­chemosphere.2020.127182

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