Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM
Das Treibhausgas Methan (CH4) rückt zunehmend in den Fokus der Klimapolitik. Neben der Landwirtschaft emittiert auch der Energiesektor beträchtliche Mengen an Methan, denn CH4 ist Hauptbestandteil von Erdgas. Mit einer neuen Verordnung hat die EU dem Methanausstoß im Energiesektor den Kampf angesagt. Gasnetzbetreiber müssen ihre Infrastruktur ab 2025 engmaschig auf Leckagen überprüfen.
Leckageprüfung mit Photoakustik: effizienter, genauer und kostengünstiger
Für die Schütz GmbH Messtechnik hat Fraunhofer IPM ein Messsystem für die fahrzeugbasierte Lecksuche entwickelt. Das Leak Detection and Emission Monitoring (LDEM 2000) ist kaum größer als ein Schuhkarton und kann dank seiner kompakten Abmessungen, des geringen Gewichts und der geringen elektrischen Leistungsaufnahme flexibel in ein Fahrzeug integriert werden.
Das Messprinzip basiert auf resonanter Photoakustik mithilfe von Interband-Kaskadenlasern im mittleren infraroten Wellenlängenbereich. Die Vorteile dieser Messtechnik sind hohe Robustheit und geringe Komplexität. Das Messsystem saugt Umgebungsluft in eine Messzelle. Das in der Luft vorhandene Methan absorbiert einen Teil des Laserlichts. Die Absorption erzeugt indirekt eine Druckwelle, die mithilfe des akustischen Resonators (Messzelle) verstärkt und mit einem Mikrofon gemessen wird. Das sehr kleine Zellvolumen ermöglicht eine Reaktionszeit von weniger als 0,4 Sekunden. Das System kann das Leckagegas auch aus mehreren Metern Entfernung messen. So können auch Netzbereiche, die nicht unmittelbar an der Fahrbahn liegen, z. B. Hausanschlüsse, im Vorbeifahren bei bis zu 50 km/h erfasst werden – mit einer Konzentrationsauflösung von 6ppb, also sechs Teilchen auf eine Milliarde Teilchen.