Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wärmeleitfähigkeit des Meeresbodens messen

08.05.2009
Die PTB präsentiert ein neues Messverfahren auf der Messe Sensor+Test in Nürnberg

Noch im Jahr 2009 könnte die erste deutsche Offshore-Windanlage in Betrieb gehen. Dann werden sich in der Nordsee vor Borkum 12 riesige Windräder drehen, mit je 5 Megawatt Leistung die größten weltweit.

Der Strom, den sie erzeugen, wird über eine Trasse von 45 km Länge vorbei an Norderney zum Festland fließen, in zwei bis drei Metern Tiefe im Meeresboden. Neben vielen anderen technischen Herausforderungen, die das ganze Projekt durchaus umstritten machen, musste ein messtechnisches Problem rund um dieses Kabel gelöst werden: Wie ermittelt man die Wärmeleitfähigkeit des Meeresbodens genau genug, um die späteren Einflüsse der Temperatur auf das Kabel vorhersagen zu können?

Der Meeresboden enthält große Mengen an Kieselsteinen, die für viele Inhomogenitäten sorgen, und natürlich Wasser, das jede Messung durch Konvektion stört. Nachdem mehrere renommierte Prüfinstitute kapituliert hatten, wandte sich das beauftragte Ingenieurbüro an die Messexperten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB). Und die konnten helfen. Mit einem in der PTB entwickelten Verfahren, das sich schon bei einem ähnlichen Messeinsatz an Flusssedimenten im Spreewald bewährt hatte, maßen sie die Wärmeleitfähigkeit des bereitgestellten Meeresbodens mit der erforderlichen Genauigkeit. Das Gerät ist universell einsetzbar. Ein Messgerätehersteller bringt es demnächst in Lizenz auf den Markt. Zunächst wird es vom 26. bis 28. Mai 2009 auf der Messe Sensor+Test in Nürnberg auf dem PTB-Stand (Halle 12, Stand 582) vorgestellt.

Das neue Messgerät, das in der PTB entwickelt worden ist, bietet gegenüber den üblichen Plattenmessgeräten drei wesentliche Vorteile: erheblich kürzere Messzeiten, einfachere und sichere Handhabung sowie geringe Anschaffungskosten. Das Gerät, das aus einem handelsüblichen Systemvoltmeter und dem Sensor besteht, liefert neben den Messwerten für die Wärmeleitfähigkeit und Temperaturleitfähigkeit auch deren Messunsicherheiten. Es optimiert sich bei jeder Messung selbsttätig, so dass die jeweils geringste Unsicherheit erreicht wird. Seine Benutzung ist denkbar einfach. Auch ungeübte Personen bedienen es fehlerfrei.

Das Verfahren hat noch einen weiteren Vorteil. Bei Messungen der Wärmeleitfähigkeit soll lediglich die reine Wärme-Leitung gemessen werden, nicht aber die (Wärme-)Konvektion. Wenn die Probe Wasser enthält, kommt es bei einem herkömmlichen Plattenmessgerät zur Konvektion von der warmen zur kalten Platte, was eine höhere Wärmeleitfähigkeit vortäuscht. Dieser unerwünschte Effekt ist bei dem neuen Gerät fast ausgeschlossen. Daher eignet sich das Verfahren besonders gut zur Messung der Wärmeleitfähigkeit in nassen Substanzen. So haben die PTB-Experten damit bereits die Wärmeleitfähigkeit von Flusssedimenten des Spreewaldes erfolgreich bestimmt. Hintergrund des DFG-geförderten Projektes von Limnologen war die Frage, warum im Spreewald trotz gleich bleibender Verdunstung der Wasserstand stetig abnimmt - es geht also um das Funktionieren des Fluss-Sediment-Boden-Grundwasser-Systems.

Auch im Bauwesen kann das neue Gerät eingesetzt werden, beispielsweise um die Wärmeleitfähigkeit von Ziegelsteinen zu messen, die aufgrund ihrer Größe nicht in ein Plattenmessgerät passen, oder um auf einfache und schnelle Weise die Wärmedämmeigenschaften von Dämmstoffen zu überprüfen.

Der Name des Sensormessgerätes, THB 26 K, leitet sich von seiner Bauweise ab. THB steht für Transient Hot Bridge, also Wärmebrückenverfahren. Dabei handelt es sich um eine thermo-elektronische Brückenschaltung. Flüssigkeiten wie Schmierstoffe Fette, Pasten und Schüttgüter lassen sich besonders gut damit messen. Man füllt sie in ein Laborglas, taucht den Sensor ein und startet die Messung. Die bisher übliche umständliche Reinigung eines ganzen Messgerätes entfällt dadurch.

Das neue Sensormessgerät, das in einem Bereich von 10 mW/(m K) bis 70 W/(m K) anwendbar ist, wird auf der Sensor+Test 2009 vom 26. bis 28. Mai in Nürnberg auf dem PTB-Stand (Stand 582) in Halle 12 präsentiert.

ms/es

Ansprechpartner
Dr. Ulf Hammerschmidt, PTB-Arbeitsgruppe 1.74 "Wärmeleitfähigkeit",
Tel.: (0531) 592- 3211, E-Mail: ulf.hammerschmidt@ptb.de
Dipl.-Ing. Vladislav Meier, "Entwicklung neuer Thermosensoren",
Tel.: (0531) 592-3217, E-Mail: vladislav.meier@ptb.de

Erika Schow | idw
Weitere Informationen:
http://www.ptb.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Knapp neun Milliarden Tonnen mehr CO2 durch El Niño
19.10.2017 | Max-Planck-Institut für Chemie

nachricht Satelliten erfassen Photosynthese mit hoher Auflösung
13.10.2017 | Max-Planck-Institut für Biogeochemie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Aufräumen? Nicht ohne Helfer

19.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Biotinte für den Druck gewebeähnlicher Strukturen

19.10.2017 | Materialwissenschaften

Forscher studieren molekulare Konversion auf einer Zeitskala von wenigen Femtosekunden

19.10.2017 | Physik Astronomie