Kurzbeschreibung: 

 Mobiles, KI-gestütztes photoakustisches Sensorsystem zur Methan-/Ethan-Leckortung 

Projektbeschreibung:

Methanleckagen in Erdgasnetzen verursachen relevante Treibhausgasemissionen. Seit 2024 verschärft die EU-Methanverordnung die Anforderungen an Monitoring und Leckagen Beseitigungen für Netzbetreiber. Etablierte Verfahren sind häufig kosten- und personalintensiv oder liefern für bodennahe, kleinräumigen Einsatz nicht die notwendige Präzision und Abdeckung. Das Forschungsprojekt PROMPT entwickelt hierfür ein mobiles Spurengas-Sensorsystem zur KI gestützten Detektion und Lokalisierung von Methan- und ​Ethanemissionen. Die kombinierte Messung beider Gase dient der Unterscheidung und Zuordnung von Emissionsquellen

Kernstück ist ein miniaturisiertes photoakustisches Sensorsystem. Laseranregung der Zielmoleküle erzeugt ein akustisches Signal, das in einer resonanten Messzelle von einem MEMS-Mikrofon erfasst und mittels Lock-In-Verstärker aufgezeichnet werden kann. Ergänzend kompensiert ein digitaler Zwilling des Sensors Querempfindlichkeiten und Umwelteinflüsse. So werden Nachweisgrenzen bis in den ppb-Bereich erreicht werden. Die Technologie wird iterativ aus dem Labor in mobile Sensorplattformen überführt, so wird das System zunächst auf einem E-Tricycle, anschließend einem Boston-Dynamics Spot und zuletzt auf eine Drohne umgesetzt.

Für die automatisierte Lecksuche werden KI-basierte Algorithmen auf eingebetteter Hardware entwickelt, die Sensordaten in Echtzeit auswerten, Leckagen detektieren und räumlich lokalisieren. Ein zentraler Baustein ist eine Simulationsumgebung als digitaler Zwilling von Sensorik, Trägerplattform und Umwelt, das realitätsnahe Gaswolkenverteilungen sowie relevante Störeinflüsse abbildet. Basierend auf dieser können Mess- und Pfadplanung adaptiv angepasst werden.