Methan ist ein weit verbreitetes und wichtiges Treibhausgas mit großem Einfluss auf den globalen Klimawandel. Mit der Vertiefung der Umweltschutzarbeit ist Methan (CH4) als wichtigstes Treibhausgas zu einem wichtigen Indikator für den Umweltschutz geworden.
Der Methandetektor ist zu einem unverzichtbaren Werkzeug auf diesem Gebiet geworden Umweltschutz aufgrund seiner hohen Empfindlichkeit, Echtzeitleistung und Genauigkeit. Seine Entstehung spielt eine wichtige Rolle und einen wichtigen Wert in der Umweltüberwachung. Die Einführung und weit verbreitete Anwendung von Methandetektoren haben das wissenschaftliche Niveau und die Technologiekette der aktuellen Umweltschutzindustrie verbessert.
Vorteile von Methan-Lecksuchgeräten
Das UAV Laser-Methandetektor ist ein leichtes UAV-gestütztes Gerät, das an UAVs angepasst ist. Es verfügt über eine hohe Empfindlichkeit, eine schnelle Erkennungsreaktion, geringere Kosten und reduziert Betriebsrisiken.
Laser-Methan-Gasdetektoren basieren auf der Halbleiter-Laser-Absorptionsspektroskopie-Technologie. Sie können Parameter wie die Methangaskonzentration in verschiedenen Umgebungen mit hoher Genauigkeit, schneller Reaktion, hoher Zuverlässigkeit und niedrigen Betriebskosten erfassen. Im Vergleich zu fest installierten Gasleckdetektoren Drohnen sind nicht nur eine kostengünstigere Lösung des Problems, sondern auch eine effizientere.
Hochempfindliche Laser-Methangasdetektoren können selbst kleinste Lecks aus einer Höhe von 300 Metern erkennen. Der Sensor ist nur auf Methan empfindlich, sodass keine Möglichkeit falscher Messwerte aufgrund der Anwesenheit anderer Gase besteht. Darüber hinaus können mit Methandetektoren ausgestattete Drohnen in kleine Räume eindringen, die Arbeiter nicht betreten dürfen, oder in Bereiche mit einem hohen Risikoindex, um die persönliche Sicherheit der Arbeiter zu gewährleisten.
Im Bereich der UAV-basierten Methanmessung dominieren zwei Hauptmethoden. Eine Methode ist der laserbasierte Sensor (TDLAS – Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy), der die CH4-Absorption in der Luftsäule zwischen Sensor und Boden misst. Der zweite Ansatz ist der „Sniffer“-Ansatz, der die Methankonzentration in Luftproben analysiert, die auf oder in Bodennähe entnommen werden. Obwohl beide Methoden Genauigkeit bieten, unterscheiden sich ihre Datenerfassungsprozesse erheblich.
Beim Einsatz eines „Sniffer“-Sensors führt das Gerät ein Rohr direkt am Boden oder in der Nähe entlang und saugt während des Fluges aktiv Luft an. Dieser Ansatz liefert konventionelle Messwerte der Methankonzentration an bestimmten Missionsorten mit einer Abtastrate von x Messungen pro y-Zeitrahmen.
Im Gegensatz dazu führen laserbasierte Sensoren ein akribisches Rastermuster über 20 Meter auf Bodenhöhe aus. Der Sensor nutzt die TDLAS-Technologie zur Datenerfassung.
Die Herausforderungen der UAV-Methanerkennung
Der Einsatz von UAV-basierten Sensoren bringt mehrere Herausforderungen mit sich, wobei die Sicherheit an erster Stelle steht. Beide Methoden bergen Sicherheitsrisiken aufgrund von UAV-Flügen in geringer Höhe. Der Einsatz eines Schnüffelsensors bringt jedoch zusätzliche Komplexität mit sich. Dazu gehören das Risiko, dass das Gerät Gegenstände am Boden verfängt, und Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung der Höhengenauigkeit, insbesondere in Gebieten mit schwankenden Höhen.
Darüber hinaus decken Schnüffeldrohnen im Vergleich zu Lidar-Drohnen weniger Fläche ab. Dies kann zu logistischen Hürden wie Batteriemanagement und verlängerten Projektabschlusszeiten führen. Um zuverlässige Methan-Erkennungsdaten zu gewährleisten, ist es unbedingt erforderlich, den Zeitrahmen für die Datenerfassung zu minimieren, um Umwelteinflüsse zu mindern.
Trotz aller Bedenken bieten laserbasierte Sensoren deutliche Vorteile. Während Piloten Vorsicht walten lassen müssen, um Kollisionen mit Hindernissen wie der Infrastruktur des Elektrizitätsversorgungsunternehmens zu vermeiden, verringert das Fehlen von Bodenkontakt bestimmte Risiken. Darüber hinaus erhöht der Einsatz eines Laserhöhenmessers die Sicherheit, indem er eine konstante Höhe über dem Boden aufrechterhält.
Die Daten von Methanleckdetektoren werden georeferenziert und nahtlos in GIS-Systeme integriert. Mithilfe der inversen abstandsgewichteten Interpolation können Hot-Spot-Karten erstellt werden, die Gebiete mit hoher Methankonzentration hervorheben, mit der Option, bestehende Gassystemnetze aus CAD-Dateien zu überlagern. Insbesondere bieten UAV-basierte Methanerkennungssysteme eine größere Nähe zu Emissionsquellen und minimieren so den Einfluss der Windgeschwindigkeit auf die Datengenauigkeit.
Die Berücksichtigung der Windrichtung und -geschwindigkeit ist bei der Datenanalyse von entscheidender Bedeutung. Die Windvektordaten sind wichtig, um eine „Doppelzählung“ von Methanfahnen zu vermeiden. Die Berücksichtigung von Wettermustern trägt dazu bei, genaue Bewertungen der Methanemissionen zu gewährleisten und gezielte Minderungsbemühungen zu erleichtern.
Die begleitenden Wärmekarten zur Methanerkennung sind zwar nicht thermischer Natur, lokalisieren aber effektiv Methancluster. Darüber hinaus erleichtert die Überlagerung dieser Daten auf bestehende Gassammel- und Kontrollsysteme (CAD) die Identifizierung von Methanlecks. Dadurch können Standortbetreiber möglicherweise rechtzeitig Abhilfemaßnahmen ergreifen.
Fazit
Die UAV-Methandetektion stellt einen Paradigmenwechsel in der Umweltüberwachung dar. Es bietet eine bahnbrechende Mischung aus Kosteneffizienz, betrieblicher Effizienz und beispielloser Auflösung bei der Erkennung von Methanemissionen.
Mit zunehmender Reife dieser Technologie wird ihr transformativer Einfluss auf die Identifizierung von Methanquellen und die Orchestrierung gezielter Minderungsstrategien erheblich sein. Letztendlich wird es dazu beitragen, die Umweltauswirkungen der Methanemissionen zu mildern. Durch kontinuierliche Innovation und Weiterentwicklung könnten UAVs die Methanüberwachung revolutionieren. Als solche könnten sie sich als unverzichtbare Verbündete im globalen Kampf gegen den Klimawandel erweisen und eine Zukunft einläuten, die von verstärktem Umweltschutz und Nachhaltigkeit geprägt ist.
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- Quelle: https://www.iotforall.com/using-drones-for-methane-detection-enhancing-environmental-compliance
