Ingenieure bauen nah am Wasser
Am Franzius Institut für Wasserbau und Küsteningenieurwesen der Leibniz Universität Hannover arbeiten Studenten mit dem größten Wellenkanal der Welt. In einem neuen Masterprogramm werden Küsteningenieure auf die Herausforderungen von Klimaerwärmung und Globalisierung vorbereitet.
Langsam setzen die fünf Mitarbeiter des großen Wellenkanals in Hannover Marienwerder die Tripod-Konstruktion auf ihr Fundament. 1,6 t werden mit dem Kran in der Halle des Wellenkanals bewegt. Ein Modell im Verhältnis 1:12. Im großen Maßstab stehen die Tripods draußen in der Nordsee. Sie dienen als Halterung für die Türme der Offshore-Windkraft-Anlagen des Testfeldes Alpha Ventus, im Meer rund 40 km vor Borkum.
Der 31-jährige Bauingenieur Arndt Hildebrandt ist verantwortlich für die Testreihen, die mit dem Tripod durchgeführt werden. Er ist wissenschaftlicher Mitarbeiter des Franzius Instituts für Wasserbau und Küsteningenieurwesen an der Leibniz Universität Hannover. Sobald die Arbeiten beendet sind, wird der Wellenkanal, in dem das Modell aufgebaut wurde, geflutet. Die riesigen Motoren der Wellenmaschine setzen sich in Bewegung und lassen bis zu 3,50 m hohe Wellen auf das Modell krachen.
Hildebrandt und das Team messen mit Sensoren die Erschütterungen. Auch der Sand wird beobachtet. Wird das Fundament durch den Seegang freigespült? Wird die Konstruktion eventuell instabil? Fragen, an deren Antworten Investitionen in Millionenhöhe hängen.
Fast 100 Jahre werden am Franzius Institut in Hannover Ingenieure für Küsteningenieurwesen und Wasserbau ausgebildet. Seit 1982 können sie dabei mit dem großen Wellenkanal in Marienwerder, rund eine halbe Stunde Autofahrt vom Hannoveraner Zentrum entfernt, arbeiten. Mit seinen 350 m Länge, rund 5 m Breite und etwa 7 m Tiefe gehört er zu den weltweit größten seiner Art. Bisher wurden Küsteningenieurwesen und Wasserbau als Vertiefung des Fachs Bauingenieurwesen behandelt. 2009 hat die Leibniz Universität den Masterstudiengang Wasser-, Umwelt- und Küsteningenieurwesen eingeführt.
Thorsten Schlurmann, Leiter des Franzius Instituts, sieht große Chancen für den Studiengang. „Wir stehen vor großen Herausforderungen. Es gibt sehr viele ungeklärte Fragen. Was bewirken etwa die steigenden Meeresspiegel? Sturmfluten häufen sich. Was passiert dadurch mit den Küsten? Sind die Deiche dafür ausgerichtet? Muss man über neue Techniken nachdenken?“ Der Küstenschutz ist ein Einsatzort für die Absolventen. Aber auch die Globalisierung wartet mit Aufgaben auf, die den Qualifikationen der Küsteningenieure entgegenkommen. Allein der Hamburger Hafen sucht rund 100 Ingenieure und Techniker für die Instandhaltung und Erneuerung der Hafenanlagen. Man will gerüstet sein, wenn der Export wieder anzieht. Und noch ein Bereich hat sich erst in den vergangenen Jahren entwickelt: Die aufstrebende Industrie für Offshore-Windkraftanlagen sucht Ingenieure, die sich mit den besonderen Bedingungen auf hoher See auskennen. Arbeiten für die Branche machen derzeit rund ein Drittel der Forschungsvorhaben des Instituts aus. Für Dominic Spinnreker waren die Jobperspektiven ein wichtiges Argument, sein Bauingenieurstudium in Bremen mit dem Master in Hannover zu ergänzen. Er gehört zu den ersten Studenten des Programms. Über ein Praktikum bei einem Consulting-Unternehmen für Numerik kam der 26-Jährige zum ersten Mal mit dem Thema Wasser in Berührung. Hier wurden an Rechnern die Wärmeeinleitung in Flüssen simuliert, Überschwemmungsszenarien durchgerechnet und Grundwassermodelle erstellt. In Hannover wurde er gleich in ein Projekt für ein Tsunamifrühwarnsystem einbezogen.
Ein wichtiger Arbeitsort für fortgeschrittene Semester und Doktoranden ist neben dem großen Wellenkanal die Rundbogenhalle gleich neben den Institutsgebäuden an der Leibniz Universität.
Ein etwas kleinerer Wellenkanal ist hier und ein Strömungsbecken. Techniker sitzen neben einem Schlauchboot. Die Männer bessern Apparaturen für die nächste Exkursion aus. Neben ihnen steht ein halbes Dutzend Bojen. Es sind die Treibbojen von Christine Hegemann. Mit ihnen lassen sich extrem langsame Strömungsgeschwindigkeiten messen, wie sie etwa in Häfen vorkommen. GPS-Sensoren sind wasserdicht in ihren Köpfen eingebaut.
Das System hat die 25-Jährige selbst entwickelt. Vor Kurzem hat sie ihr Diplom bestanden. „Mein Vater war schon Küsteningenieur. Ich war mit ihm als kleines Kind immer gucken, ob die Deiche noch in Ordnung waren.“
Ihre Kollegin Mayumi Wilms, 27, testet gleich nebenan am kleinen Wellenkanal ein Schwergewichtsfundament für eine Offshore-Windkraftanlage. Bisher wurden die Anlagen auf einem Fundament befestigt, das bis zu 40 m tief im Meeresboden verankert war. Nun soll allein das Gewicht des Sockels die Anlage auf dem Sand stabilisieren. Wilms lässt Wasser an dem Modell vorbeifließen. Dabei beobachtet sie, wie sich Kolk bildet, Ablagerungen des Sandes.
Im Strömungskanal, der an ein überlanges Aquarium erinnert, liegt Nils Kerpens Schiffsmodell vor einer kleinen Schleuse. Aus Holz, gelb lackiert, mit Steinen beschwert. Wie groß darf ein Schiff maximal sein, um noch eine Schleuse nutzen zu können? Was passiert, wenn der Abstand zu den Seitenmauern nur noch wenige Dezimeter beträgt. Das ist die Fragestellung, mit der sich Nils Kerpen, 26, auseinandersetzen muss. In der Binnenschifffahrt werden immer größere Schiffstypen eingesetzt. Die Schleusen sind dabei das Nadelöhr. Nils Kerpen träufelt eine Tracer-Flüssigkeit ins Wasser. Die neongelbe Farbe macht die Strömung sichtbar, erst entlang des Rumpfes, dann unter dem Kiel.
Bei der Einfahrt staut sich das Wasser auf und kann schlecht am Schiff entlang nach außen entweichen. Das Schiff wird wieder zurück in den Fluss gepresst. Größer sind allerdings die Schwierigkeiten bei der Ausfahrt. Verlässt das Schiff die Schleuse, kann der freigewordene Raum im schlimmsten Fall nicht schnell genug mit Wasser aufgefüllt werden. Das Schiff läuft auf Grund. Anhand des Modells testet Kerpen die Grenzen dessen aus, was möglich ist.
HENNING ZANDER
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