Kontinuierliche Leckageerkennung und Zustandsüberwachung für Gas-, Wasser- und Wasserstoffinfrastrukturen
2M Engineering entwickelt OEM-taugliche Plattformen für faseroptische Sensorik für die kontinuierliche Leckageerkennung und zustandsabhängige Wartung unterirdischer und industrieller Infrastrukturen. Diese Plattformen ermöglichen die Überwachung von Rohren, Armaturen, Flanschen und kritischen Komponenten in Echtzeit - ohne elektrische Sensoren vor Ort und ohne die Notwendigkeit einer physischen Inspektion.
Die faseroptische Sensorik bietet eine einzigartige Kombination aus Eigensicherheit, weitreichende Überwachung und Robustheit, Dadurch eignet es sich ideal für große Verteilungsnetze für Gas, Wasser und zukünftige Wasserstoffinfrastrukturen.
Eine validierte Referenzimplementierung dieser Plattform ist die Intelligentes faseroptisches Sensornetzwerk, das von 2M Engineering in Zusammenarbeit mit Industriepartnern und Wissenseinrichtungen in einer europäischen “Living Lab”-Umgebung entwickelt wurde.
Warum faseroptische Sensoren für die Infrastrukturüberwachung?
Unterirdische Rohrleitungsnetze bilden das Rückgrat der modernen Gesellschaft, sind jedoch schwer zu inspizieren, kostspielig in der Instandhaltung und zunehmend entscheidend für Dekarbonisierungsstrategien (z. B. Wasserstofftransport).
Traditionelle Überwachungsansätze leiden unter:
- Begrenzte räumliche Abdeckung
- Periodische statt kontinuierliche Messungen
- Elektrische Sensoren in explosionsgefährdeten Bereichen
- Hohe Kosten für Inspektion und Ausgrabung
Die faseroptische Sensorik überwindet diese Einschränkungen, indem sie die Infrastruktur selbst zu einem Sensor.
Dieses Projekt wurde durch einen Beitrag des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung im Rahmen von OP-Zuid sowie durch die Provincie Noord-Brabant ermöglicht. Für weitere Informationen siehe EFRO.
Plattformprinzip: Abtasten mit Licht
Die von 2M Engineering entwickelte faseroptische Sensorplattform verwendet optische Fasern - die häufig bereits vorhanden oder leicht zu integrieren sind - als verteilte oder punktuelle Sensoren.
Zu den wichtigsten Erfassungsprinzipien gehören:
- Faser-Bragg-Gitter (FBG) für Dehnung, Druck und Temperatur
- Optische Abfrageeinheiten für die Fernauslesung
- Passive Messfühler (keine Stromversorgung am Messpunkt)
Kleine mechanische, thermische oder chemische Effekte werden in messbare Wellenlängenverschiebungen im optischen Bereich umgesetzt und ermöglichen hochauflösende Überwachung über große Entfernungen.
Integriert in Rohre, Formstücke und Komponenten
Eine zentrale Innovation dieser Plattform ist die Integration von faseroptischen Sensoren direkt in industrielle Komponenten, wie zum Beispiel:
- Rohrleitungsabschnitte
- Kupplungen und Armaturen
- Flansche und Dichtungsschnittstellen
- Mess- und Prüfkomponenten
Diese Integration ist so konzipiert, dass sie kompatibel ist mit bestehende industrielle Produktionsverfahren, und ermöglicht eine skalierbare OEM-Einführung ohne störende Umgestaltungen.
Kontinuierliche Fernüberwachung auf Netzwerkebene
Durch die Kombination von optischen Fasern, Sensorelementen und fortschrittlichen Abfragesystemen ermöglicht die Plattform:
- Kontinuierliche Überwachung ganzer Pipelinenetze
- Fernzugriff auf Echtzeit-Zustandsdaten
- Frühzeitige Erkennung von Lecks, Verformungen oder Degradierung
- Genaue Lokalisierung von Anomalien
Dies unterstützt echte zustandsorientierte Instandhaltung (CBM) anstelle von festen Inspektionsplänen.
Ermöglichung einer sicheren Wasserstoffinfrastruktur
Wasserstoff bringt im Vergleich zu Erdgas neue Herausforderungen mit sich:
- Kleinere Moleküle → höheres Leckagerisiko
- Materialversprödung
- Strenge Sicherheitsanforderungen
Die faseroptische Sensorik ist für Wasserstoffnetze besonders geeignet, weil:
- Keine elektrischen Signale in Gefahrenzonen
- Hohe Empfindlichkeit gegenüber mechanischen und thermischen Veränderungen
- Kompatibilität mit der Überwachung aus der Ferne
Diese Plattform unterstützt direkt die sichere, großflächige Verteilung von Wasserstoff sowohl in öffentlichen als auch in industriellen Netzen.
Mehrwert: von reaktiver zu vorausschauender Wartung
Die gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Auswirkungen dieser Plattform liegen in der Ermöglichung vorausschauendes Infrastrukturmanagement:
- Geringere Wasser-, Gas- und Wasserstoffverluste
- Geringere Wartungs- und Aushubkosten
- Kürzere Ausfallzeiten und schnellere Fehlerlokalisierung
- Verbesserte Sicherheit für Mensch und Umwelt
- Bessere Verwaltung der Lebensdauer von Anlagen
Leckagen und Beschädigungen können frühzeitig erkannt werden, bevor es zu Zwischenfällen kommt.
Validierung im lebenden Labor und Ökosystemansatz
Die faseroptische Sensorplattform wurde in einem Labor entwickelt und validiert. Living-Lab-Einstellung, in dem Technologieentwicklung, industrielle Integration und Feldvalidierung gleichzeitig stattfinden.
Dieser Ansatz beschleunigt:
- Bereitschaft zur Technologie
- OEM-Integration
- Entwicklung von Geschäftsmodellen
- Domänenübergreifender Wissenstransfer
OEM-Plattform und Geschäftsmodelle
2M Engineering unterstützt OEM-Partner mit:
- Entwicklung eines faseroptischen Sensorkonzepts
- Mechanische und photonische Integration
- Entwurf von Abfrage- und Auslesesystemen
- Datenauswertung und Zustandsüberwachungslogik
- Industrialisierung und Überführung in die Produktion
Die daraus resultierenden Geschäftsmodelle umfassen:
- Lieferung von Sensor-Hardware
- Sensorintegrierte Komponenten (Rohre, Fittings, Kupplungen)
- Überwachung und CBM-Dienste
- Lizenzierung von geistigem Eigentum und Valorisierung von Technologien
Typische Anwendungsbereiche
- Gas- und Wasserversorgungsnetze
- Wasserstoff-Infrastruktur
- Anlagen der Prozessindustrie mit gefährlichen Gasen
- Unterirdische und schwer zugängliche Anlagen
- Telekommunikations-Glasfasernetze der nächsten Generation (Doppelnutzung von Glasfasernetzen)
Partner und Wissensökosystem
Diese Plattform wurde in Zusammenarbeit mit folgenden Partnern entwickelt:
- 2M Technik - Systemarchitektur, Sensorintegration, OEM-Entwicklung
- Fürst Kunststof Infra
- FOCE Technologie International
- ITIS B.V.
- SMART-Photonik
- Delmeco Grüne Vision
- Technische Universität Eindhoven (TU/e)
- Fontys Angewandte Naturwissenschaften
Das Projekt wird unterstützt von der Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRO / OP-Zuid) und die Provinz Noord-Brabant.
Interessieren Sie sich für faseroptische Sensorik für Ihre Infrastruktur?
Die Smart Fiber Optic Sensing Platform ist eine Referenzimplementierung dafür, wie optische Sensorik die Infrastrukturüberwachung verändern kann. 2M Engineering arbeitet mit OEMs, Versorgungsunternehmen und Systemintegratoren an der Entwicklung kundenspezifische faseroptische Sensoriklösungen die auf bestimmte Vermögenswerte, Umgebungen und rechtliche Rahmenbedingungen zugeschnitten sind.
→ Wenden Sie sich an 2M Engineering, um faseroptische Erfassungsplattformen zu erkunden.