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Mittwoch, 20. Februar 2019

Meerestechnik

Fielax misst am Meeresboden

Von Wolfgang Heumer | 10. Januar 2019 | Ausgabe 01

Das Bremerhavener Unternehmen Fielax baut Sonden, die tief in Ozeanen geeignete Stellen zur Öl- und Gasförderung ausfindig machen.

Fielax BU1
Foto: Fielax GmbH

Balanceakt: Mithilfe eines Kranes wird von Bord eines Forschungsschiffes eine Wärmemesssonde von Fielax ausgesetzt.

Das Gestänge, an dem Christian Brause arbeitet, sieht aus wie ein überdimensioniertes Grillthermometer. Behutsam zieht der Physiker einen Kabelbaum mit 22 Sensoren zusammen mit einem Heizdraht in das 6 m lange, dünne Stahlrohr.

Fielax GmbH

Das Ganze geschieht in einer Halle, die eher an eine Schlosserwerkstatt als an ein Physiklabor erinnert. Tatsächlich ist die Werkstatt Teil eines Hightechunternehmens in Bremerhaven, das als nahezu einzige Firma weltweit spezielle Messungen sowohl für die Öl- und Gasförderung als auch für die Nutzung von Offshore-Windparks, etwa in Nord-und Ostsee, anbietet. Die Fielax Gesellschaft für wissenschaftliche Datenverarbeitung mbH entwickelt und baut Sonden, um Wärmeströme im Meeresboden zu messen, nimmt Messungen auch selbst vor und wertet die Daten für die Kunden aus. „In dieser Nische haben wir praktisch ein weltweites Alleinstellungsmerkmal“, freut sich Regina Usbeck.

Foto: Wolfgang Heumer

Fielax-Mitarbeiter Christian Brause kontrolliert eine der Sonden, die zur Untersuchung der Wärmeleitfähigkeit des Meeresbodens eingesetzt werden.

Die Fielax-Geschäftsführerin ist promovierte Physikerin. Lange hat sie als Wissenschaftlerin am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven gearbeitet. Vor knapp 18 Jahren machte sie sich mit drei Kollegen und einer Forschungsreederei damit selbstständig, die Datenverarbeitung auf den Forschungsschiffen und -flugzeugen ihres früheren Arbeitgebers sowie auf weiteren Wissenschaftsschiffen zu betreuen. Software und Hardware für wissenschaftliche Arbeiten gehören immer noch zum Portfolio von Fielax, aber mittlerweile haben die 20 Beschäftigten eine besondere Kernkompetenz auf einem weiteren Feld entwickelt, das sich rasant wachsender Bedeutung erfreut: Das Wissen um Wärmeströme im Meeresboden hilft bei der Suche nach Öl- und Gasvorräten und ist außerdem für die Genehmigung von Stromleitungen, so auch im Wattenmeer und der Nordsee, entscheidend.

Geothermale Wärme ist eine der wichtigsten Energiequellen der Erde. Sie steigt kontinuierlich aus dem Erdkern auf und treibt unter anderem chemische Reaktionen an, durch die organische Substanzen zu Kohlenwasserstoffen wie Öl und Gas werden. „Wärmeströme im Meeresboden können deshalb Hinweis auf mögliche Öl- oder Gasvorkommen geben, ohne dass aufwendige und häufig ergebnislose Probebohrungen erforderlich wären“, erläutert Regina Usbeck. Der Haken: Die Wärmestromdichte selbst kann nicht gemessen werden. Allerdings lässt sie sich aus dem Wissen um die Wärmeleitfähigkeit des Meeresbodens an der jeweiligen Stelle und dem dortigen thermischen Gradienten errechnen. Um die Wärmeleitfähigkeit des Meeresbodens zu bestimmen, bedienen sich die Bremerhavener eines Verfahrens, das bisher vornehmlich für wissenschaftliche Untersuchungen der Erdkruste genutzt wird. Die kommerzielle Nutzung, insbesondere auf dem Markt der Offshore-Windenergie, ist inzwischen ein wesentliches Standbein des Unternehmens.

Die technische Umsetzung ist der Grund, warum es in der Fielax GmbH eher wie in einer Maschinenbauwerkstatt als nach einem Physiklabor oder einer Softwareschmiede aussieht – obwohl das die Ursprünge des Unternehmens waren. Das von Fielax aus einem Prototyp der Universität Bremen weiterentwickelte Gerät – offiziell heißt es „Fielax HeatFlow Probe Plus“ – ist eine insgesamt 8,4 m lange Lanze aus Stahl, die im unteren Teil aus der 6 m langen aktiven Sonde besteht. Sie enthält den Heizdraht, mit dessen Hilfe für 10 s bis 20 s ein Wärmeimpuls ins Sediment am Meeresboden abgegeben werden kann.

Anschließend messen 22 Sensoren 15 min bis 20 min lang, wie schnell der Wärmeimpuls wieder abkühlt. Die 950 kg schwere Konstruktion wird an einem Draht hängend per Winde abgelassen und kann bei Bedarf um bis zu 3000 kg Gewicht ergänzt werden, damit sie tief genug in den Meeresboden eindringen kann. Fielax baut die Sonden und wartet sie nach jedem Einsatz. „Wir setzen die Geräte nicht nur selbst ein, sondern vermieten oder verkaufen sie auch an die Kunden, die die Messungen dann selbst vornehmen“, erläutert Usbeck. Die Messergebnisse landen aber zumeist wieder in ihrer Firma. „Sie auszuwerten, erfordert einiges an Erfahrung, weil man recht anspruchsvolle Berechnungen anstellen und teilweise interpretieren muss“, sagt die Geschäftsführerin – und da haben die Wissenschaftler bei Fielax einfach die größte Erfahrung.

Dass sich mit dieser Methode erhebliche Kosten für Probebohrungen sparen lassen, hat sich in der Fachwelt herumgesprochen. Mittlerweile ist Fielax in fast jeder (Tiefsee-)Region engagiert, in der unter Wasser Öl- und Gasvorkommen vermutet werden. Die Sonden sind so weit fortentwickelt, dass sie bis zu 10 000 m Wassertiefe eingesetzt werden können. „Dort unten herrscht ein Druck von 1000 bar“, verdeutlicht Regina Usbeck die Belastung der Technik.

Die Bremerhavener beherrschen auch die Wärmestrommessung in seichten Gewässern. Anfang 2018 stellte Fielax eine mobile Variante vor, die bei Niedrigwasser durchs Wattenmeer gerollt werden kann. Das Gerät kann Messungen bis zu 6 m tief im Wattboden vornehmen. Dort geht es aber nicht um Öl oder Gas, sondern um praktischen Naturschutz beim Verlegen von Stromkabeln im Meeresboden.

Sowohl die Stromleitungen, die von den Offshore-Windparks zum Festland führen, als auch die Hochspannungsübertragungskabel, wie Nordlink zwischen Norwegen und Deutschland, produzieren Wärme, die an den umgebenden Meeresboden abgeben wird. Im Genehmigungsverfahren für die Stromtrassen müssen die Betreiber nachweisen, dass Flora und Fauna im Meeresboden nicht beeinträchtigt werden. Auch hier sorgt das Fielax-Verfahren nicht nur für realitätsnähere Ergebnisse als bei klassischen theoretischen Berechnungen, sondern spart auch großen Aufwand.

Der Markt ist noch jung, entwickelt sich aber kräftig: Ähnlich wie in der Öl- und Gasindustrie ist es für die Windparkplaner und -betreiber zu aufwendig, sich das komplexe Know-how der Wärmestrommessung und anschließenden Dateninterpretation selbst anzueignen. Entsprechend hoch ist die Nachfrage nach den Fielax-Dienstleistungen. Dennoch hebt die Geschäftsführerin nicht zu Höhenflügen ab. „Wir bleiben ein kleines, aber feines Unternehmen und unseren Ursprüngen in der wissenschaftlichen Datenverarbeitung treu.“