Eröffnung des Offshore Drone Campus Cuxhaven ODCC – Ein Meilenstein für die Drohnenforschung und Offshore-Windenergie

Mit zahlreichen Gästen aus Wirtschaft, Politik und Wissenschaft konnte
nach einjähriger Bauzeit die neue Entwicklungs- und Testumgebung für
Offshore-Drohnen feierlich eröffnet werden. Der ODCC wird vom Fraunhofer
IFAM betrieben und dient als Plattform für interdisziplinäre
Zusammenarbeit von Industrie und Forschung, um die Entwicklung relevanter
Technologien innerhalb der Drohnenforschung und -anwendung voranzutreiben.
Im Mittelpunkt stehen sowohl Inspektions- und Wartungsarbeiten als auch
Überwachung maritimer Strukturen sowie Monitoring- oder Transportaufgaben
durch Drohnen. Die realitätsnahen Anwendungsszenarien am und über dem
Wasser bieten dafür einzigartige Erprobungsmöglichkeiten.

Deutschland hat sich das ehrgeizige Ziel gesetzt, den Anteil erneuerbarer
Energien sektorenübergreifend weiter auszubauen und somit die
CO2-Emissionen signifikant zu senken. Für die Offshore-Windenergie wurden
bereits Ausbauziele von 20 GW bis 2030 und 40 GW bis 2040 festgelegt. Die
Nordsee bleibt dabei ein zentrales Gebiet für die geplante Erweiterung. Um
die Wirtschaftlichkeit der Windparks unter den herausfordernden
Umgebungsbedingungen sicherzustellen, müssen die Kosten für Wartung und
Betrieb gesenkt werden. Die Forschungs- und Entwicklungsdienstleistungen
des ODCC ermöglichen es, dieses Ziel zu erreichen, indem die Effizienz und
Nachhaltigkeit der Offshore-Windenergie durch den Einsatz von Drohnen
verbessert wird.

An der Küste und über dem Meer: Aufbau und Inbetriebnahme einer
einzigartigen Prüf- und Testinfrastruktur

Mit der Fertigstellung des ODCC beginnt eine neue Ära in der Entwicklung
und Erprobung von Drohnen für den Offshore-Bereich. Für die
unterschiedlichsten Fragestellungen und Forschungsvorhaben stehen eine 170
Meter lange und 10 Meter breite Start- und Landebahn für Langstrecken- und
Schwerlastdrohnen für Materialtransporte, eine Turmstruktur für
Inspektionstests sowie Büro- und Werkstatträume zur Verfügung.

Der Standort des ODCC bietet mit seinen Flugflächen direkt am und über dem
Wasser realitätsnahe Erprobungsszenarien für die bedarfsgerechte Auslegung
des Gesamtsystems der Offshore-Drohnen. Die unmittelbare Nähe der
Flugerprobungsflächen zur Elbmündung und die damit verbundenen direkten
Flugkorridore in Richtung Deutsche Bucht und nach Helgoland ermöglichen
umfangreiche Tests unterschiedlicher Anwendungsszenarien.

Auf Helgoland stehen mit dem Testzentrum für Maritime Technologien
verschiedene Forschungsareale auf der Insel und im Hafen zur Verfügung und
nur wenige Seemeilen vor der Nordseeinsel ermöglicht ein drei
Quadratkilometer großes Testfeld, Entwicklungen unter Offshore-Bedingungen
zu erproben. Zudem steht das Forschungsschiff »Joseph von Fraunhofer« der
Fraunhofer-Gesellschaft durch den Liegeplatz in Cuxhaven für die
Begleitung von Tests auf dem Wasser zur Verfügung. Die genannten
Erprobungsmöglichkeiten unter Realbedingungen bieten bundesweit
einzigartige Möglichkeiten für die durchgängige Entwicklung und
Qualifizierung von Offshore-Drohnen und die Standardisierung von
Verfahrensweisen.

Ob in Cuxhaven, auf der Insel Helgoland oder auf dem Schiff – speziell
ausgebildetes Personal plant und begleitet professionell alle Einsätze mit
unbemannten Luftfahrzeugen und unterstützt bei der Durchführung von
Wartungs- und Inspektionskampagnen sowie Test- und Erprobungsflügen

Angewandte Materialforschung und Elektronikschutzkonzepte für Offshore-
Drohnen: Anforderungen und Lösungen

Durch die geographische Lage und die logistischen Möglichkeiten des ODCC
eröffnen sich exzellente Erprobungsareale für die Offshore-Forschung, die
für die vielschichtigen Entwicklungsarbeiten bis hin zu einem
industriellen Regelbetrieb notwendig sind. Zu den relevanten
Fragestellungen gehören unter anderem die Erhöhung der Windresistenz und
Allwettertauglichkeit, die Möglichkeit zur Validierung von
Leistungsnachweisen, die regulatorischen Fluggenehmigungsprozesse sowie
die Entwicklung von Endeffektoren zur sensorischen Datenerfassung und
-auswertung.

Eine weitere bedeutende Entwicklungsaufgabe ist die gesicherte
Energieversorgung während des Fluges, wobei die Gegenüberstellung von
Batteriesystemen, Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellen von großem
Interesse ist. Zudem soll der Einfluss von Drohnenoperationen auf die
Umwelt und den Naturschutz im Rahmen zukünftiger Erprobungskampagnen
umfassend betrachtet werden, um einen minimalinvasiven Einsatz dieser
Technologien sicherzustellen.

Damit die Missionen erfolgreich verlaufen, sind die Materialien und die
Elektronik der Drohnen entscheidend und wesentlicher Bestandteil der
Forschungsarbeiten. Im Bereich der Komponenten ist es wichtig, dass unter
anspruchsvollen Offshore-Bedingungen fehlertolerante Antriebssysteme ein
sicheres Manövrieren ermöglichen. Funktionierende Materialschutzkonzepte
sind essenziell, damit elektrische Komponenten sowie Konstruktionsbauteile
der stetigen Salzfracht, der hohen Luftfeuchtigkeit und der UV-Belastung
standhalten. Auch die Kompatibilität der Endeffektoren und Sensorsysteme
mit den Offshore-Drohnen muss weiter erforscht werden.

Für den sicherheitsbasierten Ansatz der kommerziellen Anwendung der
Drohnen ist eine kontinuierliche Flugüberwachung und eine jederzeit
sichergestellte Flugsteuerung von höchster Bedeutung. Darin inbegriffen
sind z. B. Ansätze für Kollisionsvermeidungssysteme, redundante
Kommunikations- und Steuerungseinheiten, Navigation entlang einer Struktur
unter variablen Umweltbedingungen und das Landen auf schwimmenden
Strukturen.

Mit diesen interdisziplinären Forschungsfeldern bietet das Fraunhofer IFAM
ein Portfolio zur Unterstützung bei Drohnenentwicklungen entlang der
gesamten Wertschöpfungskette sowie bei der Implementierung im
industriellen Offshore-Bereich an. Die Förderung des Technologietransfers
und die Umsetzung von Forschungsergebnissen in praktische Anwendungen sind
dabei zentrale Aufgaben.

Nutzung des Luftraums: Gemeinsame Integration von bemannter und
unbemannter Luftfahrt

Neben der Drohnenentwicklung und -erprobung ist das Forschungsfeld der
gemeinsamen Nutzung des Luftraums durch bemannte und unbemannte Luftfahrt
ein elementarer Bestandteil des ODCC. Das Fraunhofer IFAM ist mit dem
Standort in Cuxhaven deshalb aktives Mitglied des länderübergreifenden
Vorhabens »Advanced Air Mobility Initiative Nordwestdeutschland und
Deutsche Bucht«, kurz AAM-NW, um den sukzessiven Aufbau von Luftraum- und
entsprechenden Infrastrukturen aktiv mitzugestalten.

Das Hauptziel besteht darin, den Betrieb und die Koordination von Drohnen
innerhalb zukünftiger Lufträume zu vereinfachen und zu automatisieren.
Dies erhöht die Sicherheit und ermöglicht der Industrie und Wirtschaft
langfristige Planungsperspektiven und Verfahrenssicherheit für den
regelmäßigen Betrieb von Offshore-Drohnen.

Um dieses Vorhaben zu verwirklichen, benötigen Drohnenoperationen
geeignete Strecken, den Ausbau entsprechender Infrastruktur sowie die
prozedurale Standardisierung und Entwicklung geeigneter
Betriebsabsprachen. In verschiedenen Reallaboren und Korridoren werden die
notwendigen Erfahrungen gesammelt und Betriebsstrategien entwickelt, um
eine nahtlose Integration von Unmanned Traffic Management (UTM) in
bestehende Air Traffic Management (ATM) Systeme zu ermöglichen. Die
Initiative ist eine gemeinsame Zusammenarbeit der Länder Bremen und
Niedersachsen, die jeweils unterschiedliche Schwerpunkte setzen. Bremen
fokussiert sich auf die Drohnen-Leitstelle, während Niedersachsen die
Fluggebiete und flugtechnischen Infrastrukturen bereitstellt. Durch diese
Zusammenarbeit wird die Nutzung des Luftraums für die Advanced Air
Mobility optimal vorbereitet.

Förderhinweis
Der Aufbau des Offshore Drone Campus Cuxhaven wurde innerhalb des
Projektes „Interreg North Sea Projekt DIOL – Develop Innovative Offshore
Logistic“ gefördert.

Das Projekt befasst sich mit der Umsetzung der Esbjerg-Erklärung, die von
den Ministerpräsidenten Dänemarks, Deutschlands, Belgiens und der
Niederlande auf dem Nordseegipfel in Esbjerg am 18.05.2022 unterzeichnet
wurde. Diese hat zum Ziel, die Nordsee zum »grünen Kraftwerk« Europas zu
machen. Um dieses Ziel erreichen zu können, wurden acht Pilotprojekte
definiert, die sich unterschiedlichen Schwerpunkten widmen.

Laufzeit:  04/2023 – 03/2027