Flugkarte mit markierten Punkten, an denen die Methan-Konzentration über 3.000 ppm*m liegt. Das ist viel!
Stellen Sie sich vor, Sie haben eine Müllhalde, die manchmal raucht und stinkt. Dies liegt daran, dass bei der Zersetzung von organischem Material verschiedene Gase entstehen. Dabei wird nicht nur Methan, sondern auch sehr giftige Gase erzeugt, weshalb Deponien manchmal untersucht werden müssen.
Normalerweise erfolgt dies durch einen Fußweg mit einem tragbaren Methan-Detektor, was in der Praxis jedoch sehr kompliziert, zeitaufwendig und für die Betreiber von Müllhalden nicht wirklich erforderlich ist.
Aber es ist notwendig für die Stadtregierung, die kommunalen Behörden, das Bundesland usw., in dem sich die Deponie oder die genehmigte Müllkippe befindet, sowie für Umweltschützer und einfache Menschen, die saubere Luft atmen möchten.
Der Service zur automatisierten Messung des Methanpegels mithilfe von Drohnen ist in Europa sehr gefragt.
Wir, zusammen mit unseren Partnern von der Firma , haben in diesem Bereich zusammengearbeitet und interessante Ergebnisse erzielt.
Wodurch wird dies geregelt?
Regelwerk für Deponien – Anleitung zur Planung, Nutzung und Rekultivierung von Deponien für feste Abfälle (genehmigt durch das Ministerium für Bauwesen der Russischen Föderation am 2. November 1996), SANITÄRREGELN SP 2.1.7.1038-01 «Hygienische Anforderungen an die Gestaltung und Pflege von Deponien für feste Abfälle» (genehmigt durch die Verordnung des Hauptstaatsarztes der Russischen Föderation am 30. Mai 2001 Nr. 16), Konzept für die Abfallwirtschaft in der Russischen Föderation MDS 13-8.2000 (genehmigt durch die Verfügung des Kollegiums des Staatsbaus der Russischen Föderation am 22. Dezember 1999 Nr. 17), SanPiN 2.1.6.1032-01. 2.1.6. Außenluft und Luft in geschlossenen Räumen, sanitäre Luftschutzauflagen. Hygienische Anforderungen an die Gewährleistung der Luftqualität in Wohngebieten (genehmigt durch den Hauptstaatsarzt der Russischen Föderation am 17.05.2001).
Die zulässigen Höchstkonzentrationen nach diesem Dokumentensatz sind wie folgt:
Substanz
Zulässige Höchstkonzentration, mg/m3
Maximal einmalig
Mittlere tägliche
Nicht toxischer Staub
0,5
0,15
Schwefelwasserstoff
0,008
—
Kohlenmonoxid
5,0
3,0
Stickstoffoxid
0,4
0,06
Metallisches Quecksilber
—
0,0003
Methan
—
50,0
Ammoniak
0,2
0,04
Benzol
1,5
0,1
Trichlormethan
—
0,03
Tetrachlorkohlenstoff
4,0
0,7
Chlorbenzol
0,1
0,1
Typische Zusammensetzung von Biogas:
Substanz
%
Methan, CH4
50–75
Kohlendioxid, CO2
25–50
Stickstoff, N2
0–10
Wasserstoff, H2
0–1
Schwefelwasserstoff, H2S
0–3
Sauerstoff, O2
0–2
Biogas wird bis zu 12–15 Jahre freigesetzt, wobei nach dem zweiten Jahr hauptsächlich Methan oder nur Kohlendioxid (oder deren Mischung) entsteht.
Wie Leckagen heute gesucht werden
Um die Methanfreisetzungsstellen auf Mülldeponien zu finden, wird das Personal in Form von Kontrolleurinnen eingesetzt. Sie verwenden ein handgehaltenes Gasanalysator (umgangssprachlich als „Schnüffler“ bezeichnet) und ein weiteres Gerät, das wie ein Schirm aussieht, um einen Standort auf der Deponie auszuwählen. An diesem Ort wird ein kleiner Dome installiert und gewartet, bis sich eine gewisse Gaskonzentration unter dem Dome ansammelt. Die Konzentration wird mit dem Gasanalysator gemessen und die Werte aufgezeichnet. Danach bewegt sich der Kontrolleur zu einem anderen Punkt für die nächste Messung. Und so weiter.
Der Prozess ist ziemlich einfach, aber sehr ineffektiv in Bezug auf die Anzahl der durchgeführten Messungen pro Zeiteinheit. Dazu kommt der menschliche Faktor und die extremen Arbeitsbedingungen des Kontrolleurs, der stundenlang über die stinkende Deponie gehen muss (wahrscheinlich trotzdem mit persönlicher Schutzausrüstung).
Eine Drohne ist uns eine Hilfe
Ende 2018 lernte ich auf der INTERGEO 2018 (Frankfurt) die Technologie von Pergam und deren Erfahrungen mit Drohnenflügen über Deponien kennen. Das Team begann, eine Drohne mit einem installierten Fernlaserdetektor für Methan zur Erkennung von Leckagen einzusetzen. An Bord der Drohne wurde ein Logger installiert, der alle Messwerte des Detektors aufzeichnet. Nach Abschluss des Fluges werden die Daten vom Logger auf einen Computer als Tabelleninformationen zum Analysieren übertragen. Bei Überschreitung der Methankonzentration wird die Drohne erneut zu diesem Punkt geschickt, um Fotos des Leckageorts aufzunehmen.
Zu diesem Zeitpunkt hatten die Kollegen von Pergam bereits mehrere Flüge über Deponien durchgeführt und festgestellt, dass es relativ einfach ist, legal zu fliegen. Der folgende Prozess ergab sich:
- Drohnenüberflüge werden in der Regel zwei Wochen im Voraus genehmigt, nachdem alle rechtlichen Formalitäten erledigt sind: Genehmigung des Grundstückseigentümers, die von den Luftfahrtbehörden und der regionalen Verwaltung genehmigte Flugplan. Der Antrag zur Festlegung eines lokalen Flugregimes wird drei bis fünf Tage vor Beginn der Arbeiten an das zuständige regionale Zentrum (RZ) gesendet, und der Flugplan wird einen Tag vor Arbeitsbeginn übermittelt. Am Tag des Arbeitsbeginns muss zwei Stunden vorher beim RZ angerufen werden, und vor dem Start müssen alle verantwortlichen Stellen benachrichtigt werden. Die verantwortlichen Stellen sind auf der allgemeinen Karte des „Luftraums der Russischen Föderation“ (LPRF) festgelegt. Es gibt Anzeichen, dass bald Änderungen eintreten werden, die es ermöglichen könnten, in Höhen von bis zu 150 Metern innerhalb der Sichtweite zu fliegen.
- Jeder Flug beginnt mit der Messung der Windrichtung und -geschwindigkeit sowie des atmosphärischen Drucks. Wenn die Windgeschwindigkeit mehr als vier Meter pro Sekunde beträgt, wird nicht geflogen, da die Ergebnisse unvorhersehbar sind: Ein Leck kann an einem unerwarteten Ort entdeckt werden (es kann physisch in eine andere Richtung gedrängt werden).
- Der Drohnenoperator minimiert an Ort und Stelle die Anzahl der Kurven und kalkuliert die Flugzeit auf etwa 25 Minuten. Insgesamt kann die Flugzeit je nach Wetterbedingungen um 5 bis 20 % verkürzt werden.
- Es ist besser, die Flüge von der windabgewandten Seite zu starten, damit die Scans mit dem Wind erfolgen.
- Eine genügende Höhe für das Auffinden von Leckagen mit der Drohne beträgt 15 Meter.
- Wenn eine Genehmigung für die Luftbildaufnahme vorliegt, kann der Ausschuss mit einer Wärmebildkamera sowie im sichtbaren Spektrum fotografiert werden.
Im Vergleich zur Arbeit von Inspektoren ist das ein Durchbruch! Doch in der Funktion des Detektors, den Pergam für die Überflüge eingesetzt hat, gab es einen erheblichen Nachteil: Es fehlte eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Detektor und dem Operator während des Flugs. Informationen über Leckagen konnten nur nach der Landung der Drohne erhalten werden.
Pergam + KROK + SPH
Zum Zeitpunkt des Kennenlernens mit Pergam hatte KROK gerade einen Bordcomputer für die DJI Matrice 600 Drohne entwickelt, der zudem die Telemetrie über DJI LightBridge 2 übertragen konnte. Pergam war sofort an diesem Produkt interessiert und schlug vor, eine Downlink-Integration für ihr Produkt — den Fernmetan-Detektor LMC für Drohnen — zu realisieren.
Das Ergebnis ist die gemeinsame Entwicklung von KROK (Russland), Pergam-Engineering (Russland) und SPH Engineering (Lettland, Hersteller von UGCS-Software) — das System LMC G2 DL (Laser Methane Copter Generation 2 mit Downlink). Dies ist die zweite Generation des Software-Hardware-Systems zur Erkennung von Methanleckagen (CH4).
Teil der Lösung ist die DJI Matrice 600 Drohne mit einem Abfluggewicht von 11 Kilogramm, ausgestattet mit einem Fernlaser-Detektor für Methan und einem Bordcomputer. Neue Software ermöglicht es, die Flugbahn auf einer festgelegten Höhe und mit erforderlicher Geschwindigkeit präzise zu planen, sofort auf Erkennung einer Methanleckage zu reagieren, den Ort genau zu lokalisieren und rechtzeitig Maßnahmen zu ergreifen.
Der Prozess gestaltet sich nun folgendermaßen:
1. Um keinen kleinen Abschnitt des Geländes zu übersehen, wird der Flugplan in der UgCS-Software erstellt. Das dauert nur Minuten. Dabei kann man es sich im warmen Büro gemütlich machen und sich nicht die Hände erfrieren.
Der Flugplan der Drohne in der UgCS-Software.
2. Danach bereitet der Bediener die Drohne am Startpunkt im Gelände vor und startet den Flug über die mobile UgCS-App.
Die Konzentration ist im Normalbereich.
Ein Leck wurde gefunden.
3. Dank unseres Bordcomputers werden die Methangeräte in Echtzeit an die mobile Anwendung gesendet. Der Bordcomputer speichert alle Messwerte auf der SD-Karte für den Fall eines Verbindungsabbruchs mit der Zentrale.
4. Alle Überschreitungen des Methan-Konzentrationsniveaus können sofort auf der Karte markiert werden. Du sparst dir die Zeit für die Nachbearbeitung zur Lokalisierung des Leckorts.
5. Profit!
Kommentar eines Umweltexperten von KROK:
Es gibt kein Gesetz, das vorschreibt, dass eine Deponie offiziell Leckagen melden muss, aber Methan ist ein Treibhausgas, und Treibhausgase sind seit etwa 20 Jahren verboten. Es gibt das Kyoto-Protokoll, und im Rahmen des Projekts "Saubere Luft", das Teil des nationalen Projekts "Ökologie" ist, wird wahrscheinlich ein Gesetz zur Quotierung kommen. Diese Quoten werden dann gehandelt. Jede Firma sollte verstehen, ob sie die Möglichkeit hat, Emissionen zu minimieren oder zu kontrollieren.
Die Aufsichtsbehörde ist die Rosprirodnadzor. Eine Deponie selbst ist eine ingenieurtechnische Struktur und muss daher die Hauptstaatsprüfung durchlaufen. Dort wird eine betriebs-ökologische Kontrolle durchgeführt. Die Häufigkeit dieser Kontrollen wird in Abhängigkeit von der Gefährlichkeit und für jede spezifische Deponie festgelegt. Zum Beispiel kommt alle drei Monate ein Labor, um Messungen durchzuführen – üblicherweise von Wasser, Boden und Luft. Gute Deponien installieren eigene Rohrleitungen für Deponiegas und nutzen dieses Gas für ihre Zwecke. Normalerweise besteht das Gas aus etwa 40 Prozent Methan. Bei einer Explosion könnten Kommunikationsverbindungen zerstört werden, möglicherweise gibt es auch Menschenopfer und einen starken Ausstoß… In solchen Fällen wird ein strafrechtliches Verfahren gegen den Eigentümer eingeleitet. Niemand hat an solchen Vorfällen Interesse. Der Einsatz von Drohnen in Krasnojarsk ist beispielsweise aus wirtschaftlicher Sicht sehr sinnvoll. Zwei Personen plus ein Sicherheitsmann mit Gewehr (ernsthaft – dort gibt es Bären), ein Fahrzeug, das alle 20-40 km kaputtgeht, Unterkunft und nordische Tageszulagen.
Drohnen können überall eingesetzt werden. Störungen am Stromnetz beseitigen, Felder bewässern, eine Flotte an einen Ertrinkenden abwerfen, durch Feuer fliegen und Menschen retten, Wilderer überwachen oder Cannabisplantagen suchen, sowie Inventuren in Lagern durchführen — die Möglichkeiten sind grenzenlos. Und im Grunde genommen liegt es ganz bei Ihrer Vorstellungskraft. Wir sind an neuen Herausforderungen interessiert und können und möchten Ihre Probleme lösen. Wenn Sie eine Aufgabe zur Lecksuche haben, übernehme ich das Pilotprojekt für die Interessanteste. Meine E-Mail — ALevandovskiy@croc.ru.
Links
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- Meine E-Mail — ALevandovskiy@croc.ru.
Quelle: habr.com
