Abbildung 1: LeakAlert-Systemkonzept: Auf einer Leiterplatte sind ein neuartiger katalytischer Low-power MEMS-Sensor zum Nachweis brennbarer Gase, ein Referenzsensor ohne Katalysator zur Driftkompensation, ein Ultra-Low-Power-Transceiver und Low-Power-Auswertelektronik integriert.

LeakAlert

Abbildung 2: links: Im Projekt entwickelter Demonstrator. Durch die beiden Öffnungen strömt das Gas in den Detektionsraum. Das Sensormodul kann über einen Micro-USB-Port geladen werden. rechts: Blick ins Innere des Demonstrators. Zu sehen sind die Akkus in blau und die Funkelektronik mit den aufgesetzten Gassensoren.

Projekttitel: Fernabfragbares Warnsystem zur Detektion von Leckagen für eine resiliente Gasinfrastruktur

Die frühzeitige Detektion brennbarer Gase bzw. explosiver Mischungen ist enorm wichtig, um die Gefährdung von Menschen, Schäden an Anlagen und Einrichtungen und die Transportverluste von Erdgas zu vermeiden. Sensoren für brennbare Gase werden in Millionenstückzahlen u. a. bei der Energieversorgung durch Gas, an Tankstellen, aber auch im privaten Bereich bei Gasthermen und -leitungen eingesetzt.

Vor diesem Hintergrund wurde durch eine neuartige Material-, Technologie- und Methodenkombination im Projekt LeakAlert erstmals ein kostengünstiges fernabfragbares und vernetzbares „Low-Power“-Sensorsystem in MEMS-Technologie zum Nachweis brennbarer Gase für die Sicherheitstechnik entwickelt. Der entworfene drahtlose Gassensorknoten für brennbare Gase, nutzt dabei das Pellistorprinzip. Kerninnovationen hierbei sind die Verwendung von MEMS-basierten „Low power“-Substraten für katalytische Sensoren, die Reduktion der Arbeitstemperatur durch neue katalytische Materialien, die Verwendung eines innovativen Ultra-Low-Power-Transceivers mit Kommunikationsreichweiten >100 m und entsprechender Ultra-Low-Power-Ausleseelektronik. Damit wird erstmals ein kompaktes, langzeitstabiles und günstig produzierbares Ultra-Low-Power-Sensorsystem für den quantitativen Nachweis brennbarer Gase mit einer im Vergleich mit dem Stand der Technik hundertfach geringeren Leistungsaufnahme des Gesamtsystems ermöglicht. Das fernabfragbare Warnsystem besitzt das Technology Readiness Level (TRL) 5. Der Laboraufbau wurde in einen Prototyp weiterentwickelt, der nun unter Nachbildung der Einsatzumgebung in einem Gaslabor weiter untersucht wird.

Durch den Einsatz des Systems können in der Wirtschaft durch die unmittelbare Erkennung von Defekten die Resilienz der Gasinfrastruktur erheblich gesteigert und damit negative ökologische Auswirkungen, finanzielle Verluste und Häufigkeit und Schwere von Unfällen verringert werden. Durch den geringen Leistungsverbrauch des Systems können außerdem Module ohne externe Stromversorgung eingesetzt werden. Dies vereinfacht zudem die Montagemöglichkeiten an den zu überwachenden Anlagen.