Seewasserentsalzung entwickelt sich zu küstenständiger Großindustrie in ariden Gebieten mit einer Akkumulation am Persischen Golf. Die bisher unzureichend beachteten Umweltwirkungen bestehen in den Korrosionsprodukten (Schwermetalle) und den Additiven, die mit dem sog. Konzentrat ins Meer geleitet werden. Für entsprechende Umweltverträglichkeitsprüfungen wurden Empfehlungen erarbeitet.
Die Verwendung von Salzschmelzen als Wärmespeicher und Wärmeträgermedium in CSP-Kraftwerken bietet das Potenzial für höhere Betriebstemperaturen im Solarfeld, bringt aber auch technische Herausforderungen mit sich. Das ADVIAMOS-Konsortium konzentriert sich auf salzschmelzenspezifische Aspekte beim Betrieb von Parabolrinnen- und Zentralreceiver-Anlagen mit dem Ziel, die Betriebs- und Wartungsabläufe zu verbessern und damit die Kosten zu senken. Die Partner verfolgen einen mehrstufigen Ansatz, der von Aspekten der Materialien und Komponenten bis hin zur Systemebene reicht. BrightSource und Solarlite, zwei weltweit führende Anbieter von kommerziellen CSP-Systemen, bringen ihre Erfahrungen bei der Entwicklung, der Installation und dem Betrieb von Solarturm- bzw. Parabolrinnen-CSP-Anlagen ein. BrightSource wird spezielle Beschichtungsmuster zur Verfügung stellen, die in den vom DLR in Auftrag gegebenen Power Towers verwendet werden, und steht beratend zur Seite. Zusammen mit Ductolux, die den Bereich der Prozesssteuerung abdeckt, und Steinmueller Engineering, die ihr Know-how über maßgeschneiderte Dampferzeugungssysteme einbringen, deckt das Konsortium alle Aspekte des industriellen Betriebs von CSP mit Salzschmelze ab. Die Industriepartner schließen sich mit zwei Universitäten, der Universität von Extremadura und der Universität Complutense de Madrid, und einer großen Forschungs- und Entwicklungseinrichtung, dem DLR, zusammen, die über komplementäres Know-how zu den Grundlagen und Technologien der Salzschmelze verfügen. Gemeinsam mit der Universität von Évora verwaltet und betreibt das DLR die Évora Molten Salt Platform (EMSP). Diese einzigartige Konstellation ermöglicht es den Projektpartnern, gemeinsam entscheidende Aspekte beim Betrieb von CSP-Systemen auf der Basis von Salzschmelze anzugehen, von Materialaspekten wie Salzdegradation und Korrosion bis hin zu Aspekten auf Systemebene wie verbesserte Prozesskontrolle und Automatisierung.
Untersuchung spezieller Anwendungsfälle für Beschichtungen um Anwendungsempfehlungen zu formulieren, Merkblätter zu erstellen sowie neue Prüfungsrichtlinien zu erarbeiten. Reperaturbeschichtungen (Smart Repair), die Beschichtung nichtrostender Stähle und Oberflächennitrierung stehen im Fokus der Untersuchungen.
Aufgabenstellung und Ziel
Die wässrigen Umgebungen, welchen Wasserbauten ausgesetzt sind, stellen häufig besonders hohe Ansprüche an den Bauwerksschutz. Das gilt insbesondere für den Korrosionsschutz von Stahlkomponenten. Organische Beschichtungsstoffe wie Epoxide und Polyurethane aus Erdölerzeugnissen bieten für einen überwiegenden Teil an Anwendungsfällen eine effektive Methode zum flächigen Korrosionsschutz. Durch die Adaption technischer Neuerungen und Lösungen, die bisher im Stahlwasserbau keine Anwendung finden, ist es denkbar, die bisherigen Korrosionsschutzstrategien sinnvoll zu ergänzen. Bereiche mit Optimierungspotenzial sind die Kosten, die Ökobilanz und die Vermeidung häufig auftretender Probleme. Ziel ist es daher, alternative Oberflächenbehandlungen eingehend zu untersuchen, um den Korrosionsschutz zukünftig effizienter gestalten zu können. Die BAW reagiert damit auf den allgemeinen Bedarf seitens der WSV bzw. der Wasserstraßen- und Schifffahrtsämter. Der konkrete Fokus liegt auf den Themen:
- Verbesserte Reparaturkonzepte (Smart Repair / Spot Repair)
- Einsatz von (Plasma-)Nitrierungen als Korrosionsschutz
- Adressierung von Haftungsproblemen auf nichtrostenden Stählen
Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV)
Kleinflächige Schadstellen am Korrosionsschutz und das daraus resultierende Auftreten von Korrosion sind ein häufiges Bild bei Inspektionen von Bestandsbauten. Sie wirken sich zwar negativ auf die Substanz aus, rechtfertigen aber oft nicht den Aufwand einer vollständigen Erneuerung der Beschichtung. In solchen Fällen stellt die lokale Instandsetzung geschädigter Stellen mit SpotRepair-Beschichtungen eine angemessene Gegenmaßnahme dar (BAW 2020). Diese stellen den Korrosionsschutz wieder her und unterbinden die weitere Korrosion, bis eine Erneuerung des gesamten Korrosionsschutzes wirtschaftlich sinnvoll ist. Gleichzeitig haben Spot-Repair-Beschichtungen i. d. R. den Vorteil, dass sie schnell und einfach angewendet werden können und nicht von Fachfirmen ausgeführt werden müssen. Das Interesse der Wasserstraßen- und Schifffahrtsämter an dieser Technik zeigt sich deutlich an der Nachfrage nach Spot-Repair-Schulungen, welche die BAW bereits seit einigen Jahren anbietet. Eine große Hürde für die Adaption der Reparaturtechniken in der WSV ist die Auswahl geeigneter Systeme. Für den flächigen Korrosionsschutz kann ein geeigneter Beschichtungsstoff aus der „Liste der zugelassenen Systeme“ der BAW ausgewählt werden. Ein entsprechendes Verfahren für Reparatursysteme wird im Rahmen dieser Untersuchung erarbeitet.
Das Nitrieren von Stählen für die Härtung von Werkstücken bewährt sich bereits seit über 100 Jahren. Es ist ebenfalls bekannt, dass bestimmte Verfahren auch für den Korrosionsschutz unter atmosphärischen Bedingungen geeignet sind. Welche Verfahren sich jedoch auch im Stahlwasserbau für die WSV bewähren und sich als wertvolle Ergänzung zu den bisherigen Korrosionsschutzstrategien erweisen könnten, ist bisher kaum untersucht worden (Baier et al. 2011).
Nichtrostende Stähle (NiRoSta) sind selbst gegenüber typischen korrosiven Einflüssen im Stahlwasserbau weitgehend inert, können jedoch durch Bimetallkorrosion die Korrosion anderer in Kontakt befindlicher Metalle beschleunigen. Daher kann auch eine Beschichtung von NiRoSta sinnvoll sein. Allerdings treten insbesondere bei Beschichtungen auf NiRoSta in Gegenwart von Wasser oder bei dauerhaft hoher Luftfeuchtigkeit häufig Enthaftungsprobleme auf (Funke und Zatloukal 1978). Daher sollen verschiedene Vorbehandlungen von NiRoSta untersucht werden, um diesem Problem im Wasserbau zukünftig besser vorbeugen z
Fuer Reaktionsprozesse aggressiver Medien werden in der chemischen Industrie emaillierte Kessel verwendet. Bei Schaeden in der Emailschicht kann ein Kessel durch Korrosion so stark beschaedigt werden, dass der Kessel zerstoert wird und die chemischen Substanzen austreten. Dadurch koennen erhebliche Umweltbelastungen entstehen. Die neu entwickelte Messeinrichtung erlaubt die Ueberwachung der Emailschicht von Reaktionskesseln waehrend des Prozesses unabhaengig von schon vorhandenen, ausgebesserten Fehlstellen. Alle Versuche an Experimentierkesseln verliefen positiv. Die praktische Erprobung in der Industrie steht noch aus.
Natursteinmaterial gibt aus der verwitterten Oberflaeche von Gebaeuden Stickstoffmonoxid-N mit Raten von 0.42 bis 4.2 ng/(h x g), trotz deren hohen Feuchtegehalte, ph-Wertes und Gehaltes an Ammonium, Nitrit und Nitrat, ab. Die Netto-Abgaberaten) von NO sind unabhaengig von dem NO-Anteil in der Umgebungsatmosphaere bis zu einem Wert von 1 ppm NO. Die Aufnahme von NO2 erfolgte bei allen untersuchten Natursteinen, NO wurde hingegen nur bei einer von fuenf Natursteinarten aufgenommen. Die NO-Abgaberaten waren an der Steinoberflaeche am hoechsten und nahmen stark bis zu einer Tiefe von mehr als 1 cm ab. Die NO-Abgabe wurde bis mehr als 3 Monate nach der Probenentnahme von den Gebaeuden beobachtet. NO entsteht hauptsaechlich durch biogene Oxidation des Ammoniums zu Nitrat an der Gesteinsoberflaeche, vermutlich durch endolithische nitrifizierende Bakterien. Die chemische Zersetzung von Nitrit zu NO und NO2 wurde nur unter sauren Bedingungen beobachtet.