Die Service- und Testplattform »Minilab« wurde vom Fraunhofer SOT-Team unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS erfolgreich getestet und erprobt. Nun soll das neue Unterwasser-Labor Unternehmen dabei unterstützen, wegweisende Unterwasser-Technologien möglichst unter realen Einsatzbedingungen zu testen, also auch im Salzwasser und bei starken Strömungen. »Wir bringen für unsere Partner die zu untersuchenden Proben und Geräte ins Wasser«, erklärt SOT-Forschungsgruppenleiterin Dr. Kathrin Baumgarten. »Damit helfen wir ihnen, Innovationen schneller in den Markt zu bringen.« Das kompakte »Minilab« kann beispielsweise helfen, nachhaltige Antifouling-Beschichtungen, umweltverträglichere Offshore-Konstruktionen oder Unterwasser-Sensorik zügiger zu entwickeln.

Testplattform misst Temperatur, Druck, Chlorophyll oder UV-Strahlen

Die Testplattform besteht aus einer offenen Stahlrohr-Konstruktion mit einer sensorischen Basisausstattung, die sich flexibel mit Proben sowie weiteren Sensoren und Messgeräten bestücken lässt. Mit rund 70 Zentimetern Kantenlänge lässt sich »Minilab« per Auto leicht transportieren und dann ins Wasser einbringen. Das Unterwasser-Labor ist für Tauchtiefen bis 100 Meter ausgelegt. In der Basiskonfiguration hat es vier Kameras sowie Temperatur- und Druckfühler. Außerdem sind Sensoren für gelösten Sauerstoff, Chlorophyll, Wassertrübheit sowie UV-Strahlung installiert. Durch pH-Sensoren kann »Minilab« zudem ermitteln, wie sauer oder basisch ein Gewässer ist.

Die nötige Energie bezieht die Ausrüstung bislang über eine Stromleitung von Land. Die erfassten Daten werden per Kabel an einen elektronischen Messkoffer über Wasser gesendet, der diese via LTE an die Bürorechner der Forschenden weiterleitet. »Wir planen auch schon eine autarke Nachfolgelösung«, verrät Kathrin Baumgarten. Die nächste »Minilab«-Generation wird durch Akkus in einer Boje mit Strom versorgt und die erfassten Sensordaten werden direkt an einen Mobilfunk-Router in der Boje weitergeleitet. Der Messkoffer wird dann nicht mehr benötigt.

Das Forschungsteam sieht mehrere Einsatzszenarien für »Minilab«, u. a. zum Testen neuer Werkstoffe und Beschichtungen. So lässt sich beispielsweise untersuchen, wie lange eine verbesserte Antifouling-Schicht Schiffsrümpfe vor Algenbewuchs, Meeresschnecken und Kleinkrebsen schützt oder wie gut eine neue Legierung aggressivem Salzwasser standhält. Außerdem eignet sich »Minilab« für Unterwasser-Sensoren. Das können neuartige Magnetometer für Ortungstechnik oder Hydrophone für die Schiffslärm-Überwachung sein, die unter realen Bedingungen im Meer getestet werden. Darüber hinaus kann »Minilab« auch neben künstlichen Riffen oder Ankersteinen platziert werden, um zu beobachten, wie gut oder schlecht lokale Unterwasser-Ökosysteme auf neue Haltesteine für Bojen reagieren. Wichtig ist dies etwa für Betonbauer, die bessere Geometrien für ihre Steine im Meereseinsatz erproben möchten.

Monitoring von grünen Ansiedlungen für Algen-Smoothies von morgen

»Minilab« ist aber nicht nur interessant für Sensorhersteller und Entwickler neuer Unterwasser-Materialien. Auch für Betreiber von Aquakulturen und Meeresfarmen eröffnet die Plattform viele Möglichkeiten. Denn angesichts des Klimawandels, des weltweiten Bevölkerungswachstums und geänderter Essgewohnheiten hin zu fleischloser Kost versuchen Aquabauern, nun auch in der Ostsee verstärkt Zuckertang sowie genießbare Großalgen anzusiedeln. Dabei handelt es sich oft um Algenkulturen, die eher die kühlen Temperaturen der Weltmeere gewöhnt sind als die relativ warme Ostsee. Damit solche grünen Ansiedlungen dennoch gelingen, soll das »Minilab« die Wassertemperatur und andere lebenswichtige Parameter überwachen.

Da es bei manchen dieser Erprobungen eher auf Tempo und viele unterschiedliche Testumgebungen, bei anderen aber auf Langzeiterkenntnisse ankommt, kooperieren die Fraunhofer-Forschenden mit Partnern aus Kanada. In der Provinz Nova Scotia hat das »Centre for Ocean Ventures and Entrepreneurship« (COVE) ein eigenes Unterwasser-Labor entwickelt. Die COVE-Partner haben ihren Testträger an der nordamerikanischen Küste im Atlantik ausgelagert und bieten dort vor allem Unterwassertests über einen längeren Zeitraum an. Damit ergänzen sich beide Angebote ideal: Die COVE-Lösung an Kanadas Ostküste eignet sich besser für Langzeittests und Experimente unter Atlantik-Bedingungen, während das leicht transportable deutsche »Minilab« auf raschen Erkenntnisgewinn in ganz unterschiedlichen Gewässern zielt.

Premiere auf der Rostock Ocean Convention

Das SOT-Team präsentiert »Minilab« auf der Messe »Rostock Ocean Convention« am 14. und 15. November 2023 einem breiteren Fachpublikum. Ab sofort wird die Gruppe das Unterwasser-Labor interessierten Partnerfirmen und -instituten zur Verfügung stellen.

Die Fraunhofer-Forschungsgruppe „Smart Ocean Technologies“ hat ihren Sitz in Rostock. Ihr gehören Expertinnen und Experten aus vier Fraunhofer-Instituten an: das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD, das Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP, das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS und das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB. Sie fokussieren sich im SOT-Verbund darauf, neue Unterwassertechnologien zu entwickeln und praxisnah zu erproben. Das »Minilab« ist eines von mehreren Projekten der Gruppe und wurde vom Bundesministerium für Forschung und Bildung und dem Land Mecklenburg-Vorpommern gefördert.