Überwachung unterirdischer Wasserstoffspeicheranlage basierend auf verteilter Multiparameter-Faseroptik

• Antragsteller: Dr. Xin Lu, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 541646931

Als eine der wichtigsten Energiequellen der Zukunft, kann Wasserstoff die Klimaerwärmung bremsen bzw. reduzieren und eine kohlenstoffarme Umwelt ermöglichen. Da der Wasserstoff ein hochentzündliches und explosives Gas ist, muss mit ihm in den Phasen der Produktion, des Transports, der Speicherung und der Anwendung besonders sorgfältig umgegangen werden. Unterirdische Wasserstoffspeicher sollen deswegen und aufgrund ihres großen Volumens rund um die Uhr kontinuierlich und lückenlos überwacht werden. Derzeitige Überwachungsmethoden können diese strengen Anforderungen nicht zufriedenstellend erfüllen, wohingegen die verteilte faseroptische Sensorik (FOS) eine hervorragende Lösung hierfür bietet. Verteilte FOS basieren auf Rayleigh-, Brillouin- oder Raman-Streueffekten und verwenden eine preiswerte Standardglasfaser als Sensormedium, die der rauen Umgebung unter Tage standhalten kann. Noch wichtiger ist, dass sie eine lückenlose Messung über km-Längen ermöglicht, die für die Überwachung der Anlagen erforderlich ist. Derzeitige Fasersensorsysteme können jedoch nur eine oder zwei Messgrößen gleichzeitig detektieren und sind nicht in der Lage, eine umfassende Überwachung des Wasserstoffspeichers bzw. eine simultane Messung mehrerer Messgrößen (wie in der Praxis gefordert wird) zu ermöglichen. In diesem Projekt wird ein hybrider verteilter Glasfasersensor entwickelt, der auf drei Streueffekten basiert (Rayleigh-, Brillouin- und Raman-Streuung), so dass Wasserstoffkonzentration, Temperatur, Dehnung, relative Feuchte und Vibrationen simultan in einer einzigen Glasfaser gemessen werden können. Der innovative faseroptische Hybridsensor wird durch die erstmalige Entwicklung sowohl innovativer Hardware als auch fortschrittlicher Signalverarbeitungsverfahren realisiert, so dass im Ergebnis des Projekts ein hochleistungsfähiges Multiparameter-Fasersensorsystem international erstmalig entsteht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen