Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

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Projektbeschreibung

FÖRDERKENNZEICHEN: 22004412 01.10.2012 bis 31.08.2014
Verbundvorhaben: Bildgebende Gaslecksuche für Biogasanlagen mit aktiver Gasanregung (BioGasDetektor); Teilvorhaben 1
Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik (IPM)
Heidenhofstr. 8
79110 Freiburg im Breisgau
Dr. Johannes Herbst
Tel: +49 761 8857-371
E-Mail: johannes.herbst@ipm.fraunhofer.de

Aufgabenbeschreibung:
Ziel des hier beantragten Projekts ist die Entwicklung eines optischen Messsystems zur Leckerkennung an Biogasanlagen, das aus mehreren Metern Abstand eingesetzt werden kann und eine höhere Empfindlichkeit und einen günstigeren Preis als vorhandene Systeme aufweist. Der Nutzer dieses neuartigen Lecksuchsystems bekommt durch die Bildgebung eine Ortsinformation zum Gasaustritt und eine quantitative Abschätzung der Gaskonzentration in der Leckumgebung. Im Rahmen des hier beantragten Projekts werden zunächst das Messsystem entwickelt, ein semi-mobiler Demonstrator auf einem Messtisch aufgebaut und die prinzipielle Eignung des Messprin-zips mit Feldtests überprüft. Die Arbeitspakete werden zwischen den Forschungspartnern entsprechend den in den jeweiligen Arbeitsgruppen vorhandenen technischen und wissenschaftlichen Kompetenzen und Ressourcen aufgeteilt. Die Projektleitung liegt bei Fraunhofer IPM, die Gesamtlaufzeit des Hauptprojekts beträgt 18 Monate. AP 1: Definition der Anforderungen (UMSICHT, IPM, Schütz), AP 2: Aufbau eines Labormusters (IPM) Meilenstein M1: Messung von 100 ppm m auf einen Abstand von drei Metern, AP 3: Entwicklung des Messsystems (IPM, Schütz) , AP 4: Applikationstests mit dem Demonstrator (UMSICHT) Meilenstein M2: Erkennung eines Testlecks von 2 L/min auf einen Abstand von 3 Metern, AP 5: Auswertung/Bericht des Hauptprojekts (UMSICHT, IPM, Schütz)

Ergebnisdarstellung:
Die am Fraunhofer IPM entwickelte Technologie basiert auf der optischen Emissions- und Rückstreuspektroskopie. Dabei nimmt austretendes Methan das Licht eines starken Laserstrahls auf. Gleichzeitig strahlt das Gas einen Teil des Lichts wieder ab. Die Wissenschaftler analysieren diesen Anteil und ermitteln aus dem Absorptionsspektrum der austretenden Substanz die Gaskonzentration. Da das Gasspektrum eindeutig ist, wird sehr selektiv nur Methan gemessen und keine anderen Gase. In dem Projekt wurde ein Demonstrator entwickelt, der aus Lecks entweichendes Bio- oder Erdgas berührungslos via Laser entdeckt. Schneller und genauer, als das bisher möglich war. Die Technik findet in einem kastenförmigen Demonstrator Platz. Er steht auf einem dreifüßigen Stativ und ist auf den zu untersuchende Anlagenteil gerichtet. Der optische Teil des Messsystems umfasst den Laser, den Detektor, die Kamera und den Entfernungsmesser. Ein angeschlossener Tablet-PC sammelt die Daten und wertet sie aus. Auf dem Bildschirm sind die graphisch aufbereiteten Informationen zum ausströmenden Methan und die exakte Position des Lecks zu sehen. Messungen aus maximal 15 Metern Entfernung sind möglich. Mit dem System können die Forscher besonders genau messen. Eine übliche Flanschgröße der Verbindungsstücke von etwa 15 Zentimetern ist mit drei bis vier Messgängen vermessen. Zusätzlich erkennt die Technologie zu hohe Gaskonzentrationen in Räumen und wann diese für den Menschen gefährlich sind. Die Forscher berechnen die Konzentration mit Hilfe der Daten des eingebauten Entfernungsmessers. Der Betreiber weiß damit auch, wieviel Gas bereits ausgetreten ist. Der Vorteil des Systems gegenüber herkömmlichen liegt in der besseren Handhabung und der höheren Präzision.

Abschlussbericht als pdf-Dokument
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