Der Gesang der Wale – er ist kaum noch zu hören. Immer stärker wird die Kommunikation der Meeressäuger in den Weltmeeren gestört. Schuld daran ist die Schifffahrt, die die Laute der Wale und Delphine übertönt, deren Verständigung einschränkt und damit für Stress und Probleme bei der Nahrungs- und Partnersuche sorgt.

Hauptverursacher des Lärms sind dabei weniger die Schiffsmotoren selbst, die ihr Dröhnen über den Schiffskörper an das Meer abgeben. Das viel größere Problem sind die Schiffspropeller und das physikalische Phänomen der Kavitation.

Auf der konvexen Seite der Propellerflügel bilden sich durch den abfallenden Druck Dampfblasen. Wenn diese bei einem erneuten Druckanstieg implodieren, entsteht eine enorme Schallemission – direkt im Wasser, mit einer großen Ausbreitung.

Die Hochschule für angewandte Wissenschaften (HAW) in Kiel hat sich auf den Weg gemacht, um dieser Lärmquelle etwas entgegenzusetzen. Forschende der HAW Kiel untersuchen, ob neue Propellerdesigns den Unterwasserlärm ohne Effizienzverluste des Antriebs minimieren können.

Verdoppelung der Schallenergie in zehn Jahren

Das Forschungsprojekt ist eine Gemeinschaftsarbeit mit der Wirtschaft. Der Projektpartner Jasco-ShipConsult aus dem benachbarten Schwentinental bringt sein Know-how im Bereich der Schiffs- und Unterwasserakustik sowie im Propellerentwurf ein. Und das Land Schleswig-Holstein fördert die Forschungsarbeit bis Ende 2028 mit 390.000 Euro.

Leonie Föhring beschäftigt sich mit dem Phänomen der Kavitation im Rahmen ihrer Promotion am Institut für Schiffbau und Maritime Technik der HAW Kiel. Nun können sich aus den theoretischen Erkenntnissen ganz konkrete Anwendungen ergeben – für die Schifffahrt, zum Wohle der Wale.

Leonie Föhring, Doktorandin an der HAW Kiel © HAW Kiel

Die Dramatik für die Meeressäuger macht Leonie Föhring eindrucksvoll deutlich. In den vergangenen Jahrzehnten hat sich der Lärmpegel in den Weltmeeren pro Jahrzehnt um drei Dezibel erhöht. „Das klingt zunächst nicht viel. Tatsächlich ist es eine Verdoppelung der Schallenergie.“ Damit ist der Radius, in dem sich die Wale hören können, inzwischen auf ein Zehntel geschrumpft.

Um es anschaulich zu machen, greift Föhring nach einem Beispiel aus dem Alltag: „In einer leeren Sporthalle können sich zwei Personen auf beiden Seite der Halle problemlos verständigen. Unterhalten sich andere Menschen in der Halle, wird es schon schwieriger. Und wird Sport getrieben, ist es völlig unmöglich.“

An der Kavitation kommt man nicht vorbei

Neben der mangelnden Verständigung schafft der Lärm noch weitere Probleme. „Wir wissen von Menschen, dass sich ständiger Lärm auf die Gesundheit auswirkt. Für die Meeressäuger ist es zwar nicht in dem Maße erforscht, aber Lärm ist ein weiterer Stressor neben der Vermüllung und dem Anstieg der Temperatur“, erklärt Föhring.

Genug Anlass, um an einer Reduktion des Lärms zu arbeiten – und damit an der Verringerung der Kavitation. Denn: „Für jedes Schiff gibt es eine Kavitationseinsatzgeschwindigkeit. Und wenn ein Propeller kavitiert, dann überstrahlt es alle anderen Lärmquellen eines Schiffes“, so Föhring.

Modellpropeller im Kavitationstunnel des Instituts für Schiffbau und Maritime Technik © Leonie Föhring

Doch eine Reduzierung der Geschwindigkeit würde ganz andere Probleme aufwerfen und wäre mit den Reedereien nicht machbar. „Jedes Schiff ist für eine Geschwindigkeit konzipiert. Wenn es langsamer fährt, fährt es in einem Zustand der nicht optimalen Effizienz.“

An der Kavitation kommt man nicht vorbei. Daher heißt es, sich dem Problem auf anderem Wege zu nähern. Über das Projekt MinKav (Werkzeuge zur Minimierung der Schallabstrahlung von kavitierenden Propellern) sollen Propeller entwickelt werden, die ebenso effektiv arbeiten, bei denen die Kavitationsblasen aber langsamer und damit leiser zerfallen. „Wir möchten den Artenschutz durch eine Lärmreduktion und Klimaschutz durch Energieeffizienz miteinander verbinden“, betont Föhring.