Projekt AGATO – Aerial and Ground Gas Tomography

02.04.2025

• Gegenstand
• Ziel
• Methodik
• Förderer

Methanemissionen von Klärwerken tragen zum globalen Klimawandel bei. Methan ist hierbei insbesondere deutlich klimaschädlicher als CO2. Für das bessere Verständnis der Emissionen aus Kläranlagen werden geeignete Messysteme die eine umfassende Analyse der Emissionen erlauben benötigt. Die Entwicklung eines solchen Systems wird im AGATO Projekt verfolgt.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung, der Aufbau und die Validierung eines Systems zum Überwachen der Methanemissionen von Kläranlagen. Hierzu wird ein robotergestütztes gastomografischen Messsystems zum Emissionsmonitoring in kommunalen Kläranlagen entwickelt. Dieses verwendet Laserabsorptionsmessungen in Verbindung mit Luft- und Bodenrobotik (Drohnen/Rover) um 2D-Gasverteilungen zu rekonstruieren.

Die im Projekt angestrebte tomografische Rekonstruktion der Gasverteilung basiert auf aus unterschiedlichen Sichtwinkeln aufgenommenen, integralen Konzentrationsmessungen. Hierfür werden luftgestützte und bodengebundenen Robotersystemen mit stationäre Sensornetzwerke in einem System kombiniert. Die Messprinzipien basieren auf Open-Path-Gasmesstechnik wie Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) und In-situ-Gassensorik auf Basis von z.B. Infrarotabsorption.

Förderung:
Das Projekt wird vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) gefördert und durch das Umweltbundesamt (UBA) fachlich begleitet.

Ziel des FuE-Vorhabens ist die Entwicklung, Aufbau und Validierung eines gastomografischen Messsystems basierend auf stationärer und mobiler Sensorik zum Emissionsmonitoring in kommunalen Kläranlagen. Die Gastomografie basiert hierbei im Wesentlichen auf aus unterschiedlichen Sichtwinkeln aufgenommenen, integralen Konzentrationsmessungen, anhand derer eine Rekonstruktion der Gasverteilung erfolgt. Das Projekt kombiniert hierfür stationäre Sensornetzwerke mit luftgestützten und bodengebundenen Robotersystemen in einem System. Hierfür werden Open-Path-Gasmesstechnik basierend auf Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS, primär CH4 in ppm·m) und In-situ-Gassensorik (CH4, ppm) auf Basis von z.B. Infrarotabsorption eingesetzt. Der Fachbereich 8.1 der BAM mit seinen Kenntnissen zur Luft- und Bodenrobotik wird im Rahmen des Projekts ein System zur koordinierten Messdatenerfassung für die tomografische Rekonstruktion entwickeln.

Hierzu gehört einerseits die Entwicklung, der Aufbau und die Validierung der Erfassungsseite des gastomografischen Messsystems. Dies beinhaltet insbesondere Entwicklung, Integration und Programmierung der Robotik sowie die Anbindung der verwendeten Gassensorik und der Stabilisierungssysteme (Gimbals). Darüber hinaus wird auch auf der Auswertungsseite ein großer Teil der Entwicklungsarbeit stattfinden. Insbesondere die Entwicklung und Validierung von Gastomografiealgorithmen wird einen Fokuspunkt des Projektes darstellen. Den Abschluss des Projekts bildet die Validierung des Messsystems anhand realer Messungen auf Kläranlagen.

Partner

Kläranlage Potsdam als assoziierter Partner

Förderung

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV), FKZ 3721 41 304 1, Fachbegleitung durch Umweltbundesamt (UBA) FG III 2.6