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TU Berlin

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DeepSea Protection

Technologien für den produktionsbegleitenden Umweltschutz beim Tiefseebergbau

Lupe

Tiefsee-Kalmare – Intelligentes Bodennetzwerk mit multi-funktionellen Knoten und integrierter Umweltsensorik

Im Projekt DeepSea Protection wird ein multisensorisches Monitoringsystem für den produktionsbegleitenden Umweltschutz beim Tiefseebergbau entwickelt, aufgebaut und getestet. Dieses ermöglicht die operative Erhebung und feinskalige Verifizierung von geologischen und topographischen Daten, detaillierte Analysen zur Rohstoffverteilung und gleichzeitig die nähere, aktuelle Untersuchung der Tiefseeökologie im anstehenden Exploitations-Gebiet. Der Beobachtungsraum wird sich über ein Areal von jeweils 10 Quadratkilometern in einer Tiefe von 3000 - 6000 m erstrecken und dabei sowohl grossskalige Formationen und hydrophysikalische Observablen wie Trübung des Wasserkörpers als auch lokale Details mit einer Auflösung im Bereich weniger Millimeter erfassen.


Hintergrund des Projekts sind internationale Initiativen zum Abbau von auf dem Meeresboden vorhandenen Rohstoffen. Dazu sind die Gegebenheiten des Geländes und die Dichte der Vorkommen zu erkunden. Der industrielle Abbau der Vorkommen kann einen erheblichen Eingriff in das Ökosystem der Tiefsee darstellen, den es zu beobachten und weitest-gehend zu minimieren gilt. Das Einsammeln von Manganknollen, einem der wichtigsten Rohstoffe auf dem Meeresgrund erfolgt mithilfe von Crawlern, die das Sediment durchkämmen und dabei große für die Tiefsee ungewöhnliche Staubwolken aufwirbeln können. Ein weiträumig um das jeweilige Abbaugebiet reichendes Umwelt-Monitoring soll hier eine Rückmeldung geben, um die Technik zu optimieren und Abbautätigkeit so zu steuern, dass sie ökologisch vertretbar bleibt. Bei der Vorauserkundung erkannte Organismen und ökologische Hotspots werden kartiert und können dann mit Hilfe des im Monitoringsystem implizierten Navigations-Netzwerks vom Crawler akkurat umfahren, d.h. vom Abbauprozess verschont werden.


Die von verschiedenen Staaten lizensierten Abbaugebiete erstrecken sich über große Flächen, welche Abbaumöglichkeiten für mehrere Jahrzehnte bieten. Ist ein Teilgebiet abgeerntet wird die Crawler-Kolonne zum nächsten Gebiet weiterziehen. Das Monitoring-System folgt diesen Umzügen mit versetzbaren Bodenstationen und einem Schwarm von autonomen Unterwasserfahrzeugen.
Die Forschungsziele des Projekts umfassen die gesamte Hard- und Software des Systems inklusive Kommunikation und Navigation sowie die Datenaufbereitung und Darstellung der Messwerte, die für die Tiefsee robust und zuverlässig zu gestalten sind. Hardwareseitig bedeutet dies konkret die Entwicklung und Integration von druckneutralen Motoren für die Bodenstationen und die Unterwasserfahrzeuge, von maßgeschneiderten Sensoren, sowie mittels Embedding Technologie miniaturisierten Leistungs-, Steuerungs- und Auswerteelektroniken. Zum langfristigen Schutz gegen Seewassereinflüsse werden die Oberflächen der Systemkomponenten mit inerten Schutzschichten (z.B. Parylene, Diamantbeschichtungen) versiegelt.


Final wird ein Demonstratorsystem aus vier Bodenstationen und zwei autonomen bionischen Tauchfahrzeugen aufgebaut und das Zusammenspiel in einer Erprobungsphase untersucht und optimiert.
Innerhalb des Verbundvorhabens umfassen die Forschungsaufgaben des FG Entwurf und Betrieb Maritimer Systeme insbesondere die Entwicklungen der Tiefsee-Kalmare (mobile Bodenstationen) und dessen Subsysteme, wie z.B. das Antriebssystem und die kompakte Tiefseewinde mit Sensorträger.


Gefördert wird das Projekt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz.

Projektpartner

  • EvoLogics GmbH (Projektkoordinator)
  • Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration
  • Sea & Sun Technology GmbH
  • Sensorik Bayern GmbH
  • PlascoTec GmbH
  • Plasma Parylene Systems GmbH
  • Hochschule Aalen / Elektrische Antriebstechnik und Leistungselektronik
  • Fraunhofer-Institut für Graphische Bildverarbeitung

Projektdetails

Projektlaufzeit: 01.09.2021 - 31.08.2025

Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

Projektträger: Projektträger Jülich

 

 

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