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CO2-Sensor

erstellt von huenken zuletzt verändert: 28.01.2015 15:06

Projekt:
CO2-Sensor
Entwicklung von miniaturisierten, kostengünstigen und hochgenauen Kohlendioxidsensoren zur Umweltüberwachung
Laufzeit:
01.09.2011 bis 31.12.2014
Projektleiter:
Prof. Dr. Ralf Dudde

Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie (ISIT)
Fraunhoferstraße 1
25524 Itzehoe
Programm:
Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN

Themenschwerpunkt: Die Nutzung des unterirdischen Raumes zur Kohlendioxidspeicherung

Ziele:
Bei der Umsetzung von Projekten zur geologischen Kohlendioxidspeicherung muss die fortlaufende Überwachung der Speicherstandorte sichergestellt werden. Auch wenn die Wahrscheinlichkeit sehr gering ist, dass aus einem tiefen Speicher entwichenes Kohlendioxid bis an die Erdoberfläche gelangt, ist dennoch ein Monitoringsystem zur Kontrolle der Bodenluft einzurichten. Nur durch entsprechende Kontrollsysteme wird es gelingen, die erforderliche Akzeptanz für Speicherprojekte in der Bevölkerung zu erreichen.

Je nach Kapazität werden geologische Kohlendioxidspeicher mehrere Quadratkilometer des unterirdischen Raumes einnehmen. Eine entsprechende Fläche sollte oberirdisch mit einem Sensornetzwerk überwacht werden. Bisher sind Bodenluftmessungen mit herkömmlichen Sensoren sehr teuer bzw. verfügen nicht über die erforderliche Sensivität, um bereits geringe Kohlendioxidmengen zu detektieren.

Aus diesem Grund plant das Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie (ISIT) Itzehoe die Entwicklung von miniaturisierten, kostengünstigen und hochgenauen Kohlendioxidsensoren, die in ein Sensornetzwerk zum Bodenluftmonitoring integriert werden können. Das ISIT beabsichtigt, einen photometrischen Kohlendioxidsensor auf Basis von Infrarotmessungen herzustellen. Um mit dem geplanten Sensor auch niedrige Kohlendioxidkonzentrationen erfassen zu können, muss eine möglichst lange optische Absorptionsstrecke vorhanden sein, was allerdings der angestrebten Miniaturisierung der Komponenten entgegensteht. Mit Hilfe eines neuartigen Mikrostrukturierungsverfahrens ist es jedoch möglich, miniaturisierte Reflexionszellen zu bauen, die eine Vervielfachung der Absorptionsstrecke erlauben. Durch Verwendung dieser Zellen soll ein Infrarotsensor entwickelt werden, der über die erforderliche Messgenauigkeit und Langzeitstabilität verfügt und deutlich geringere Herstellungskosten als handelsübliche Sensoren aufweist. Zur Integration in ein Netzwerk ist die Entwicklung von Sensorknoten geplant, die aus dem Kohlendioxidsensor, einem Mikroprozessor und einer autonomen Energieversorgung bestehen. Der Datentransfer innerhalb des Netzwerkes soll über Sender- und Empfängerkomponenten erfolgen, die in die Sensorknoten integriert werden.