CHARM
Engl. Akronym für CH4 Airborne Remote Monitoring; vom DLR gemeinsam mit den Firmen ADLARES GmbH und E.ON Ruhrgas AG entwickeltes System zur Überwachung von Erdgaspipelines von Hubschraubern aus. CHARM basiert auf dem Differential-Absorption-Lidar (DIAL) Verfahren. Dabei tastet ein rotierender Laserstrahl das flüchige Methangas (Hauptbestandteil des Erdgases in den Leitungen) am Boden ab. Das Verfahren führt zu einer deutlichen Effizienzsteigerung der Pipeline-Überwachung. Bislang war eine Überprüfung von ca. acht Leitungskilometern pro Tag durch Abgehen der Gastrassen möglich. Eine Befliegung mit CHARM schafft ca. 50 Leitungskilometer pro Stunde bei gleicher Überwachungsqualität.
Das CHARM-Messverfahren macht sich zunutze, dass Methan, infrarotes Licht bestimmter Wellenlängen absorbiert. Dazu erzeugt CHARM zwei kurze infrarote Laserpulse, deren Wellenlänge so eingestellt ist, dass der erste Puls von Methan absorbiert wird, während der zweite Puls keiner Absorption unterliegt. Dafür nutzt das DIAL-Verfahren zwei Lichtpulse mit gleicher Ausgangsintensität, jedoch unterschiedlicher Wellenlänge - einer Messwellenlänge (λon) und einer Referenzwellenlänge (λoff). Die Pulse werden vom Helikopter zum Erdboden ausgesandt, wo das Licht in alle Richtungen gestreut wird.
Ein Teil des reflektierten Lichtes beider Pulse wird zum Messsystem zurückgestreut und dort mit Hilfe eines Teleskops auf einen empfindlichen Detektor fokussiert. Aus dem Verhältnis der Signale beider Pulse lassen sich bestimmte Spurengaskonzentrationen anhand der erfolgten Absorption ermitteln. Ist an der Oberfläche eine Gaswolke mit einer mittleren Säulendichte von mindestens 20 ppm m vorhanden, wird dieses Methanvolumen sicher detektiert.
 | CHARM Das System CHARM® ist sicher und erschütterungsfrei in einem Helikopter installiert. Regeleinrichtungen gleichen die Einflüsse der Hubschrauberbewegungen aus und richten den Messstrahl exakt auf die Leitungstrasse aus. Durch differentielles GPS (Global Positioning System) wird eine hochgenaue Positionsbestimmung des Helikopters realisiert. Quelle: eoPortal |
| | Funktionsweise CHARM basiert auf dem DIAL-Prinzip, einer bewährten aktiven Fernerkundungsmethode zum Aufspüren von verschiedenen Gasen in der Atmosphäre. Das Instrument schickt Lichtpulse zur Erde und registriert dann die Strahlung, die von der Erdoberfläche zurückgesandt wird, wiederum in gepulster Form. Immer wenn einer dieser Pulse auf Methan trifft, wird sein Signal abgeschwächt, woraus man ableitet, dass Spuren von Methan sich im Laufweg des Lasers befinden. |
Ab 2014 soll ein ähnliches Instrument in ca. 650 Kilometern Höhe an Bord eines deutsch-französischen Kleinsatelliten seine Bahnen um die Erde ziehen. Die Klimamission Merlin (Methane Remote Sensing Lidar Mission) soll aus dem All natürliche und anthropogene Quellen des Treibhausgases Methan (CH4) aufspüren. Das Messinstrument im Weltall sucht dabei pro Stunde 25.000 Kilometer ab. 50 Mal pro Sekunde wird es den Laserstrahl zur Erde senden und empfangen.
Rund 70 % der globalen Methan-Emissionen sind anthropogen bedingt - beispielsweise durch Reisfelder, Viehwirtschaft, Biomassenverbrennung auf Mülldeponien oder Energieerzeugung. Natürliche Quellen sind zum Beispiel Sümpfe und auftauende Permafrostgebiete. Das bisherige Datenmaterial erlaubt kaum Aussagen darüber, welche Quelle welche Mengen emittiertt. Die Daten, die der deutsch-französische Klimasatellit bei seinen Erdumrundungen sammelt, ermöglichen es jedoch Wissenschaftlern beider Länder, Rückschlüsse auf die verschiedenen Quellen für Methan zu ziehen.
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