Steinbeis-Team kartiert globale Korrosionsbedingungen für metallische Komponenten
Die Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit jedes im Freien exponierten Werkstoffs oder technischen Systems wird auf vielfältige Weise durch die jeweils vorherrschenden Umweltbedingungen beeinflusst. Gerade die Wirkung von atmosphärischen Bedingungen, also Wetter und Klima, spielen häufig eine entscheidende Rolle. Entsprechende Informationen sind sowohl für Produzenten als auch für Anwender der Werkstoffe und Systeme von großem Interesse. So können beispielsweise Materialien anwendungs- und ortsspezifisch angepasst oder Wartungszyklen optimiert werden, was die Wirtschaftlichkeit und Sicherheit entsprechender Anlagen deutlich verbessern kann. Das gilt besonders, da im Rahmen der fortschreitenden Digitalisierung und Vernetzung der Wirtschaft Entwicklungs- und Produktionsmöglichkeiten zukünftig stärker individualisiert sein werden. Das Steinbeis-Forschungszentrum FeLis – Fernerkundung und Landschaftsinformationssysteme beschäftigt sich in einem aktuellen Forschungsprojekt mit der Modellierung von Korrosion.
Denn ein bedeutendes Beispiel für die potenziell negative Wirkung atmosphärischer Einflüsse auf Materialien ist die Korrosion von Metallen, ihr werden jedes Jahr enorme wirtschaftliche Schäden zugeschrieben. Das Ausmaß der Schadenswirkung kann auf verschiedenen Skalen eine hohe räumliche Variabilität aufweisen. Während für eine präzise standortspezifische Einschätzung des Risikos eine langfristige Messkampagne notwendig wäre, kann dies aus praktischen Gründen in den wenigsten Fällen umgesetzt werden, zumal es häufig um global verteilte Anwendungsfälle geht.
Das Steinbeis-Transferzentrum FeLis im bayrischen Bruckberg erarbeitete darum in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE eine flächendeckende globale Kartierung derjenigen atmosphärischen Einflussfaktoren, die bestimmend für den Korrosionsprozess sind. Im Einzelnen sind dies die mittlere jährliche Lufttemperatur, die mittlere jährliche relative Luftfeuchtigkeit sowie die mittleren täglichen Depositionsraten von Schwefeldioxid und Chloridionen. Die Wahl dieser Faktoren erlaubt die Anwendung der in der internationalen Norm ISO 9223 definierten Dosis-Wirkung-Funktionen für Korrosivität. Als wesentliche Berechnungsgrundlage dienen Datensätze aus meteorologischen Reanalysen, also aus langfristigen zeitlich konsistenten Zeitreihen zurückliegender Zeiträume, die mit weltweiter Abdeckung zur Verfügung stehen.
Exemplarischer Kartenausschnitt für einen einzelnen Korrosionsfaktor
Unter Beachtung der methodischen Limitierungen, etwa die durch den globalen Ansatz bedingte beschränkte räumliche Auflösung und die Unsicherheiten der verwendeten Norm, erlauben die Ergebnisse eine großräumige Risikoabschätzung von mittleren Korrosionsraten für das erste Expositionsjahr der vier Metalle Kupfer, Zink, unlegierter Stahl und Aluminium. Ein Anwendungsbeispiel ist die Bewertung von möglichen Langzeitschäden an Photovoltaikanlagen. Die Daten können sowohl in bestehende Systeme und Datenbanken integriert oder in Form von Visualisierungen alleinstehend interpretiert werden und so Entscheidungsprozesse für Produzenten wie Anwender unterstützen.
Kontakt
Prof. Dr. Barbara Koch
Steinbeis-Forschungszentrum FeLis – Fernerkundung und Landschaftsinformationssysteme (Bruckberg)