Sicherheit
Leckagen in Leitungen und auf Stationen schneller finden. Mit CHARM® gelingt’s im Flug.
Um Lecks in Gasleitungen zu finden, musste man in der Vergangenheit die Leitung mit Gasspürgeräten ablaufen. Diese aufwändige Begehung kann zu Großteilen durch CHARM® ersetzt werden. Dies ist ein in einem Helikopter installiertes Lasersystem, mit dem die Leitungstrassen beflogen, gescannt und dabei kleinste Leckagen erkannt werden.
Der charmante Name steht für “CH4 Airborne Remote Monitoring“ und bedeutet luftgestützte Methanferndetektion. Durch die hohe Empfindlichkeit des Systems werden kleinste Methankonzentrationen punktgenau aus der Luft aufgespürt. Selbst bei komplexer Pipelinetopologie wird während des Überflugs mit CHARM® der Leitungsverlauf großflächig und lückenlos vom Laser erfasst; für eine höchst zuverlässige Dichtheitsüberprüfung der Gasleitung.
Wir inspizieren nicht nur unser eigenes Leistungsnetz mit CHARM®: Auch Sie können dieses Verfahren europaweit für Ihre Leitungen nutzen. Es gibt wohl derzeit keine effizientere und flexiblere Methode zur oberirdischen Dichtheitsüberprüfung der Fernleitungsnetze.
Leck-Detektion und Quantifizierung für Anlagen
Zusätzlich zur Leitungsüberprüfung hat CHARM sich als geeignetes Tool zur Methanemissionsbestimmung von Verdichter- oder Speicherstationen sowie weiteren Installationen der Erdgasinfrastruktur herausgestellt. Dabei können sowohl der Freisetzungsort als auch die Leckagerate bestimmt werden. Ganze Anlagen-Areale werden mit Laserspots abgescannt, die Freisetzungsorte aufgespürt, Gasfahnen visualisiert und Methan-Freisetzungsmengen unter Zuhilfenahme von Winddaten berechnet. Detaillierte Informationen zum Thema können einem Forschungsbericht der European Gas Research Group entnommen werden.
Die Leistungsmerkmale im Überblick:
- Hubschraubergetragenes Gasferndetektionssystem auf Infrarot-Laser-Basis
- Sichere Identifizierung kleinster Erdgasspuren (aus Flughöhen zwischen 80 m und 140 m)
- Operative Leckagenachweisgrenze windabhängig ab 20 l/h
- Verfahren gemäß DVGW-Regelwerk anerkannt (Merkblatt G 501 "Luftgestützte Gasferndetektionsverfahren")
- Hohe geographische Zielgenauigkeit durch automatische Verfolgung der Pipelinetrasse (CHARM®-Autotracking - CAT)
- Automatische Dokumentation der Leitungsüberprüfung und Meldung von besonderen Ereignissen in Echtzeit
- Sichere Leitungskontrolle in bebauten Gebieten (Stadtgebiet) und außerhalb von Bebauungen
- Intensive Datenauswertung und Priorisierung der Meldungsbefunde inklusive Handlungsempfehlung
- Revisionssichere Dokumentation mit georeferenzierten Messpunkten und detaillierten Luftaufnahmen
- Optional: Datenmanagement-Tools und IT-Werkzeuge zur Vor-Ort-Inspektion
- Überfliegen und Scannen ganzer Anlagen samt Leck-Detektion und -Quantifizierung
- Detektionslimit für Leckagen an oberirdischen Anlagenteile von 50 l/h
- Emissionsbestimmung ab Leckage-Mengen von 500 l/h
- Optionale Windmessung vor Ort zur Berechnung von Emissionswerten mit geringeren Schwankungsbreiten.
CHARM® im Detail
Die oberirdische Überprüfung von Hochdruck-Gasleitungen auf Dichtheit mit unserem luftgestützten Gasferndetektionssystem ist mehr als nur ein Überflug. Das alles gehört zum Auftrag dazu:
- Angebot und Datenbereitstellung
- Flugplanung, Genehmigungen und Vorbereitung
- Sicherheitstechnische Betrachtung beim Überflug von Anlagen der Gasinfrastruktur (z. B. Flugbewegungen in der Nähe von explosionsgefährdeten Bereichen)
- Oberirdische Dichtheitsüberprüfung und/oder Emissionsdetektion auf Anlagen
- Auswertung und Aufbereitung der Messwerte, Klassifizierung nicht relevanter Gasindikationen aufgrund von Einwehungen und Quantifizierung von Emissionen
Zusätzlich bieten wir Ihnen Foto-Kacheln und dazugehörige Geo-Informationen an. Bei Bedarf erhalten Sie eine Web-GIS-Applikation, mit der wir die CHARM®-Indikationen visualisieren, bearbeiten, speichern und mit historischen Meldungen abgleichen.
Einzigartige Leistungsmerkmale:
CHARM® bei den heutigen Gasferndetektionsverfahren ist state-of-the-art. Es arbeitet zuverlässiger als jedes andere Verfahren in der Gasferndetektion.
- Automatische Scanstrahlführung mit Zielgenauigkeit besser als 0,5 m
- Amtliche Zulassung durch Luftfahrbundesamt (LBA) / European Aviation Safety Agency (EASA) und DVGW-Zertifizierung gemäß Merkblatt G 501
- Hohe Messgenauigkeit (operative Nachweisgrenze ab 5 ppm·m in einer Flughöhe von 120 m) und Revisionssicherheit durch kontinuierliche Datenaufzeichnung sämtlicher Informationen jedes einzelnen Laser-Pulses
- Sofortmeldung durch On-Board-Vorabauswertung und ggf. automatische Benachrichtigung des CHARM®-Teams
- Gleichzeitige Emissionsbestimmung und -quantifizierung von Anlagen im Leitungsverlauf
- Zuverlässiges Post-Processing durch langjährige Erfahrung, Unterscheidung zwischen Freisetzung und Einwehung und somit Vermeidung unnötiger Vor-Ort-Überprüfungen
- Web-GIS erlaubt einfachen Zugriff auf die Ergebnisse und archiviert die Daten
So funktioniert CHARM®
So funktioniert CHARM®
Das CHARM®-Messverfahren basiert auf der Absorption von Infrarotlicht durch Methan als Hauptbestandteil von Erdgas. CHARM® erzeugt zwei Laserpulse mit unterschiedlicher Wellenlänge. Der erste Puls wird mit der Messwellenlänge (λon) erzeugt und von Methan absorbiert. Der zweite Puls folgt mit einer Referenzwellenlänge (λoff) und wird nicht absorbiert.
Beide Licht-Signale werden nahezu gleichzeitig als Doppelpuls vom Helikopter zum Erdboden ausgesandt, wo das Licht in alle Richtungen gestreut wird. Ein Teil des zurück gestreuten Lichtes wird vom Messsystem wieder erfasst. Aus dem Verhältnis beider Rückstreuintensitäten lässt sich die Gaskonzentration in ppm·m ermitteln.
Das Messsignal ist dabei ein integrierter Konzentrationswert über die gesamte Lauflänge, die das Licht zwischen Boden und Hubschrauber zurücklegt und wird in der Einheit ppm·m (parts per million meter) gemessen. Befindet sich beispielweise an der Oberfläche eine dünne Gasschicht mit einer mittleren Konzentration von 500 ppm und einer Höhe von 5 cm, resultiert dies in einem integrierten Konzentrationswert von 25 ppm·m, was zu einer sicheren Detektion durch CHARM® führt.
Dieses Messprinzip wird Differential-Absorption-LIDAR (DIAL) genannt. LIDAR steht für "Light Detection And Ranging".
Um vom Hubschrauber aus zuverlässig kleinste Erdgasspuren zu erfassen, ist es allerdings genauso wichtig, die Laser-Lichtpulse exakt auf der Leitungstrasse zu positionieren. Dazu wird durch differentielles GPS die Positionsbestimmung des Helikopters mit sehr hoher Genauigkeit realisiert. In Kombination mit einem Inertial-Mess-System (IMS) zur Lagebestimmung im dreidimensionalen Raum, kann die Flugbewegung des Hubschraubers bis zu zwei Sekunden im Voraus berechnet werden. Unter Abgleich der georeferenzierten Pipeline-Koordinaten kann damit dann exakt auf die Leitungstrasse gezielt werden. Ein rotierender Trackingkopf gleicht die Einflüsse der Hubschrauberbewegung aus und richtet den Messstrahl automatisch punktgenau auf die Leitungsmittelachse.
CHARM® sendet 1.000 Laser-Doppelpulse pro Sekunde zum Boden. Bei einer üblichen Flughöhe von 120 m haben die Messpunkte am Boden einen Durchmesser von rund 1 m. Zusätzlich verteilt ein Scanner die Laserpulse in einem mindestens 7 m breiten Korridor der Leitungstrasse. Die hohe Anzahl an Laser-Pulsen ermöglicht Fluggeschwindigkeiten von bis zu 90 kn (ca. 170 km/h). Für eine schnelle und effiziente Dichtheitsüberprüfung.
Was ist CHARM®?
Das lasergestützte Gasspürverfahren CHARM® von OGE ist die innovative Lösung zur oberirdischen Überprüfung der Dichtheit von Erdgastransportnetzen. Erdgasrohrleitungen mussten bisher vom Boden aus auf Dichtheit überprüft werden. Neue Möglichkeiten gibt es mit der modernen Fernerkundungstechnik. Dieses Potenzial nutzen wir mit CHARM®.
Wie funktioniert CHARM®?
Wo kann CHARM® eingesetzt werden?
CHARM® dient der Dichtheitskontrolle von Erdgasleitungen sowohl in bebauten als auch in unbebauten Gebieten. Durch die hohe Empfindlichkeit des Systems sowie die automatische Scanstrahlführung (Autotracking) kann CHARM® auch bei komplexen Pipelinetopologien, wie in städtischen Bereichen, zuverlässig eingesetzt werden.
Außerdem können mit CHARM® ganze Anlagen überprüft und Methanfreitsetzungen detektiert sowie quantifiziert werden.
In welcher Konzentration kann CHARM® Methan aufspüren?
Wie sicher sind Gasleitungen?
Erdgasfernleitungen transportieren große Energiemengen sicher, schnell und wirtschaftlich. Hohe Sicherheitsanforderungen an den Betrieb und an das eingesetzte Material sowie regelmäßige intensive Kontrollen mit modernster Technik während des Betriebs sorgen für den hohen Sicherheitsstandard dieser Transportsysteme. CHARM® ist ein sehr gutes Beispiel dafür.
Wie häufig fliegt OGE die Leitungen ab?
Das gesamte Netz der OGE wird regelmäßig komplett mit CHARM® oberirdisch überprüft. Außerdem kontrollieren wir unsere Leitungen und die Umgebung in einem Zweiwochenrhythmus zusätzlich aus der Luft auf Sicht, unabhängig von CHARM®.
Zusätzlich werden im Zuge der Leitungsüberprüfungen auch die Verdichterstationen und Anlagen der OGE mit CHARM® überprüft, ggf. Freisetzungen identifiziert, quantifiziert und unmittelbar abgestellt.
In welcher Höhe überfliegt CHARM® die Leitungen?
Wie schnell fliegt CHARM®?
Wie viele Kilometer Leitung überprüft CHARM® pro Tag?
Wie viele Mitarbeiter hat CHARM®?
Wer hat CHARM® entwickelt?
Ist die Messung per Laser gefährlich?
Nein, das Laserlicht stellt für Mensch und Tier keine Gefahr dar. Zum einen wird das Laserlicht durch die Entfernung derart gestreut, dass sein Durchmesser am Boden ungefähr einen Meter beträgt. Zum anderen existieren für den Frequenzbereich des Lichts keine optischen Geräte, die den Laserstrahl derart fokussieren könnten, dass er gefährlich werden könnte. Dazu garantieren wir, dass bei einer Flughöhe von weniger als 60 m kein Laserlicht mehr ausgesandt wird.
Können weitere Gase detektiert werden?
Ja, mit CHARM® können auch andere Kohlenwasserstoffe und auch CO2 detektiert werden. Dazu ist jedoch meistens ein Umbau der Technologie sowie eine Anpassung der Steuerung notwendig. Außerdem arbeitet OGE im Forschungsvorhaben TransHyDE daran mit, ein Ferndetektionssystem für Wasserstoff zu entwickeln.
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