ISWA der Universität Stuttgart entwickelt neues System zur Erfassung und Modellierung von Klimagasen

24. Juni 2020

Klimaschutz per Schwerlastdrohne

[Bild: Foto: exabotix]

Mülldeponien emittieren über ihre Oberfläche Treibhausgase wie zum Beispiel Methan in die Luft. Eine neue Fernerkundungsmethode der Universität Stuttgart erlaubt es nun, die Konzentration von Emissionen umfassender zu erfassen und deren Ausbreitung präziser zu modellieren. Die Technik besteht aus einer Schwerlastdrohne sowie einer Infrarot-Messmethode, der so genannten Fourier-Transformationsspektroskopie (FTIR). Sie ist für eine Vielzahl klimarelevanter Gase und auch in anderen Anwendungsbereichen einsetzbar, zum Beispiel bei Biogas- oder Kompostierungsanlagen, Viehzuchtbetrieben bis hin zur Vermessung von Stauseen.

Klimarelevante Gase wie Methan, Lachgas oder Kohlendioxid gelangen bei ganz verschiedenen Prozessen und aus unterschiedlichsten Quellen in die Umwelt, zum Beispiel durch Deponien oder Biogasanlagen. Um Klimaschutzmaßnahmen gezielt und effektiv durchführen zu können, wurden die Schadstoffwerte bisher im Rahmen von punktuellen Messungen in der Anlage selbst oder an Messstrecken auf der Windschatten-Seite der Anlage erfasst und auf die Gesamtemissionen hochgerechnet. Solche Messungen sind jedoch zufallsbehaftet und daher ungenau.

„Was wir brauchen, ist eine Messmethode, mit der wir die Abgasfahne in allen Höhen und bei unterschiedlichen Windverhältnissen erfassen und modellieren können“, erklären Imke Wessel und Martin Reiser vom Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft der Universität Stuttgart. Diesem Ziel sind die Stuttgarter Forschenden mit der Kombination aus einer Drohne und gekoppelter Fourier-Transformationsionsspektroskopie (FTIR) nun ein gutes Stück nähergekommen. Das neue Messsystem kann flexibel zu jedem beliebigen Punkt in variabler Höhe getragen werden und eine oder mehrere Emissionsquellen umkreisen. Dies ermöglicht ein gezieltes und detailliertes Vermessen der Abgasfahne selbst sowie der Hintergrundkonzentrationen. Zudem gehen die Messflüge schnell: zwei bis drei Stunden an wenigen Tagen im Jahr genügen.

Möglich wurde das System durch zwei Neuerungen: Zum einen ist die Tragkapazität von Schwerlastdrohnen in jüngster Zeit weiter gestiegen und zum anderen ist seit Kurzem ein „vollwertiges“ FTIR verfügbar, das weniger als 10 kg wiegt.

Eingesetzt wird die Drohne derzeit bei einem Forschungsvorhaben zur „messtechnischen Überprüfung des Erfolgs von Klimaschutzprojekten an Abfalldeponien“ (MÜDSE), gefördert durch das Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg. Im Rahmen weiterer Forschungsarbeiten soll nun geklärt werden, welche Anpassungen bei der Modellierung der Gasausbreitung beziehungsweise der Rückrechnung auf die tatsächlich emittierte Fracht der Treibhausgase zu machen sind.

 Schwerlastdrohne mit portablem FTIR-Spektrometer von der Firma Gasmet  Foto: exabotix
Schwerlastdrohne mit portablem FTIR-Spektrometer von der Firma Gasmet
[Bild: Foto: exabotix]
Modellierung zur Quantifizierung der Quellstärke beim Austritt von Methan aus einer Abfalldeponie. Foto: Universität Stuttgart/ISWA
Modellierung zur Quantifizierung der Quellstärke beim Austritt von Methan aus einer Abfalldeponie.
[Bild: Foto: Universität Stuttgart/ISWA]

Fachliche Ansprechpartner

Dieses Bild zeigt  Martin Reiser
Dr.-Ing.

Martin Reiser

Arbeitsbereichsleiter "Emissionen" (EMS)

Dieses Bild zeigt  Imke Wessel
M.Sc.

Imke Wessel

Wissenschaftliche Mitarbeiterin (EMS)

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