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27.09.2013, 11:36 Uhr | 0 |

Mehr Sicherheit für Biogasanlagen Sensor meldet gefährliche Verunreinigungen

Ein neuartiger Sensor spürt Gift in synthetischem Methan auf, ehe es ins Erdgasnetz eingespeist wird. Ende 2015 soll er serienreif sein.

Biogasanlage
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Damit in Biogasanlagen kein Schwefelwasserstoff gelangt arbeiten Forscher an Sensoren, die selbst geringste Mengen des Gases aufspüren, bevor synthetisches Methan ins Erdgasnetz eingespeist wird.  

Foto: agenda PG, Hamburg, Germany

Pflanzen brauchen, wie Menschen und Tiere, Spuren von Schwefel. Landwirte bringen dazu Dünger aus, der dieses Element enthält. Landen die Pflanzen in einer Biogasanlage besteht Gefahr. Es entsteht Schwefelwasserstoff, der korrosiv wirkt, giftig ist und nach faulen Eiern stinkt. Damit er nicht in den Motor gelangt, in dem das Gas zur Strom- und Wärmeerzeugung verbrannt wird, oder, wenn es zu Methan aufbereitet wird, ins Erdgasnetz gelangt, wird das Gas gewaschen.

Trotzdem können zerstörerische Reste zurückbleiben. Neue Sensoren sollen sofort Alarm schlagen, bevor verunreinigtes synthetisches Erdgas eingespeist wird. Entwickelt werden sie am Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM) in Saarbrücken gemeinsam mit den Mittelstandsunternehmen Materion in Wismar und Sensolutein Eggenstein-Leopoldshafen am Stadtrand von Karlsruhe. Die besondere Herausforderung besteht darin, ein Material zu finden, das auf Schwefelwasserstoff reagiert, wenn kein Sauerstoff vorhanden ist, der in Biogasanlagen grundsätzlich fehlt.

Die Wissenschaftler scheiden das Sensormaterial als hauchdünne Schicht auf einer Unterlage ab. Bei der Berührung mit nur wenigen Schwefelwasserstoffmolekülen ändern sich die Eigenschaften dieser Schicht. Sie verfärbt sich oder verändert ihr Reflexionsverhalten, je nach dem, welches Material abgeschieden wurde. Ein Lichtstrahl, der auf den Sensor fällt, wird dann in einem anderen Winkel als üblich reflektiert oder sogar gestreut. Oder bestimmte Lichtfrequenzen werden plötzlich verschluckt. Diese Änderungen registrieren optische Sensoren in extrem kurzer Zeit. Sie lösen ein Warnsignal aus und die Einspeisung des verunreinigten synthetischen Methans wird gestoppt.

Das Problem mit dem fehlenden Sauerstoff

Zwar gibt es bereits Sensoren, die Verunreinigungen registrieren. Sie sind jedoch aus unterschiedlichen Gründen für den Einsatz in Biogasanlagen nicht geeignet. Peter W. de Oliveira, Programmbereichsleiter Optische Materialien am INM: „Viele dieser Sensoren funktionieren über chemische Reaktionen, bei denen Sauerstoff benötigt wird.“ Und der fehlt eben in Biogasanlagen. Andere Sensoren seien zu teuer, zu langsam oder registrierten nicht nur Schwefelwasserstoff, sondern auch andere Gase. Während das INM für die Sensorschicht zuständig ist, integrieren die Partnerunternehmen den Sensor in das Messgerät und entwickeln die Auswerteelektronik.

Das Projekt „OptoSens“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie mit 175.000 Euro gefördert. Ende 2015 soll der Sensor serienreif sein.

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Von Wolfgang Kempkens
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