Handgehaltenes Laserspektrometer für die Ammoniak-Ferndetektion

Überwachung der Ammoniak-Infrastruktur – zum Schutz von Mensch und Umwelt

Transport und Speicherung von Wasserstoff – sei es gasförmig oder in flüssiger Form – sind selbst nur unter hohem Energieaufwand möglich. Zusätzlich erfordert die Lagerung dieses Energieträgers einen großen Flächenbedarf. Eine kosteneffizientere Alternative bietet die Umwandlung von Wasserstoff in Ammoniak (NH₃), das eine im Vergleich zu Wasserstoffgas höhere Energiedichte hat und bei höheren Temperaturen und niedrigeren Drücken transportiert und gelagert werden kann. Da austretendes Ammoniak jedoch ein gesundheitliches Risiko darstellt und zudem die Umwelt belastet, bildet eine gasdichte Ammoniak-Infrastruktur die Grundvoraussetzung für einen gefahrlosen Transport und die sichere Speicherung des Gases. Etwaige Leckagen müssen schnell und zuverlässig entdeckt und dazu die Ammoniakkonzentrationen in der Luft kontinuierlich überwacht werden.

Frühzeitige Identifizierung von Ammoniak-Leckagen

Fraunhofer IPM hat ein handgehaltenes Spektrometer für die Ammoniak-Ferndetektion entwickelt, mit dem sich Rohrleitungen oder Tanks aus einer sicheren Entfernung von bis zu 50 Metern prüfen lassen. Das Gerät arbeitet auf Basis der Laserspektrometrie. Ein Laserstrahl, dessen Wellenlänge mit der einer Ammoniak-Absorptionslinie übereinstimmt, wird für die Messung auf das zu prüfende Ziel gerichtet. Das Gerät sammelt anschließend das rückgestreute Laserlicht, das im Fall einer Leckage die spektrale Signatur von Ammoniak enthält, wieder ein und wertet diese aus – unter genauer Anzeige der Ammoniakkonzentration in ppm*m. Mit einer Messfrequenz von 10 Hz und einer Nachweisgrenze von kleiner 1 ppm*m ermöglicht das Gerät eine schnelle und zuverlässige Detektion von Ammoniak in sehr geringen Konzentrationen und damit eine frühzeitige Identifizierung von Leckagen. Das Messprinzip ist bereits in der Erdgasbranche für die Methan-Lecksuche etabliert. Die vorgestellte Entwicklung lässt sich – neben Methan und Ammoniak – auf weitere Gase und Anwendungen übertragen.