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 Unterschiedliche Erwärmung von Arktis und Antarktis: Forscher sieht Höhenunterschied als Ursache
18.05.2017 | Universität Leipzig

nachricht Wie wirkt sich der Klimawandel auf die Bewohner der Arktis aus?
18.05.2017 | Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Im Focus: XENON1T: Das empfindlichste „Auge“ für Dunkle Materie

Gemeinsame Meldung des MPI für Kernphysik Heidelberg, der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster

„Das weltbeste Resultat zu Dunkler Materie – und wir stehen erst am Anfang!“ So freuen sich Wissenschaftler der XENON-Kollaboration über die ersten Ergebnisse...

Im Focus: World's thinnest hologram paves path to new 3-D world

Nano-hologram paves way for integration of 3-D holography into everyday electronics

An Australian-Chinese research team has created the world's thinnest hologram, paving the way towards the integration of 3D holography into everyday...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

Branchentreff für IT-Entscheider - Rittal Praxistage IT in Stuttgart und München

22.05.2017 | Veranstaltungen

Flugzeugreifen – Ähnlich wie PKW-/LKW-Reifen oder ganz verschieden?

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Myrte schaltet „Anstandsdame“ in Krebszellen aus

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

22.05.2017 | Physik Astronomie

Wie sich das Wasser in der Umgebung von gelösten Molekülen verhält

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie