Sicherheit

Leckagen in Leitungen schneller finden. Mit CHARM® gelingt’s im Flug.

Um Lecks in der Gasleitung zu finden, musste man die Leitung mit Gasspürgeräten ablaufen. Diese aufwändige Begehung ist Vergangenheit. Denn OGE hat jetzt CHARM®. Das ist ein Lasersystem in einem Helikopter, der aus der Luft die Leitung abfliegt, scannt und kleinste Leckagen erkennt.  

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. 

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

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 und -vorbereitung
  • Oberirdische Dichtheitsüberprüfung
  • Auswertung und Aufbereitung der Messwerte und Klassifizierung nicht relevanter Gasindikationen aufgrund von Einwehungen

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) und Revisionssicherheit durch kontinuierliche Datenaufzeichnung sämtlicher Informationen jedes einzelnen Laser-Pulses
  • Sofortmeldung durch On-Board-Vorabauswertung und ggf. automatische Benachrichtigung des CHARM®-Teams
  • 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 Scankopf gleicht die Einflüsse der Hubschrauberbewegung aus und richtet den Messstrahl automatisch punktgenau auf die Leitungsmittelachse.

CHARM® sendet 100 Laser-Doppelpulse pro Sekunde zum Boden. Bei einer üblichen Flughöhe von 100 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 50 kn (ca. 90 km/h). Für eine schnelle und effiziente Dichtheitsüberprüfung.

Funktionsweise
Alleinstellungsmerkmale
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®?

CHARM® sendet Laserlicht im infraroten Spektralbereich aus und analysiert das von der Bodenoberfläche zurückgestreute Licht. Durch Abstimmung der Laserwellenlänge auf die spektrale Signatur und die Absorptionseigenschaften von Methan lassen sich die Gaskonzentrationen ermitteln.

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.

In welcher Konzentration kann CHARM® Methan aufspüren?

CHARM® kann bei einer Fluggeschwindigkeit zwischen 30 und 50 Knoten und einer Flughöhe von 80 bis 120 Metern Methanwolken erfassen mit einer lokal eng begrenzten Konzentration an der Bodenoberfläche von rund 1.000 ppm. Erdgas zündet erst bei der 40 – 50fachen Konzentration an Methan.

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®.

In welcher Höhe überfliegt CHARM® die Leitungen?

Die Flughöhe liegt zwischen 80 und 120 m.

Wie schnell fliegt CHARM®?

Die Fluggeschwindigkeit ist abhängig von der Komplexität des Leitungsnetzes und variiert zwischen 50 und 90 km/h.

Wie viele Kilometer Leitung überprüft CHARM® pro Tag?

Die mögliche Prüflänge pro Tag hängt ab von der Topologie der Erdgasleitungen. Über ein komplexes Leitungsnetz mit vielen Kurven und Abzweigungen muss langsamer geflogen werden. Bei einfachem Leitungsverlauf können wir bis zu 350 km Pipeline am Tag überprüfen.

Wie viele Mitarbeiter hat CHARM®?

Die CHARM®-Crew besteht aus dem Piloten und einem Bediener. Zurzeit sind vier Piloten und acht Bediener abwechselnd mit dem Hubschrauber unterwegs. Hinzu kommen Mitarbeiter zur Flugvorbereitung, -planung und -genehmigung sowie der Datenaufbereitung, Sichtung und Auswertung der Ergebnisse.

Wer hat CHARM® entwickelt?

An der Entwicklung von CHARM® beteiligten sich neben OGE die ADLARES GmbH, AIR LLOYD Deutsche Helicopter Flugservice GmbH, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) sowie die PLEdoc Gesellschaft für Dokumentationserstellung und -pflege mbH.

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.

Broschüre / pdf / 1.80 MB

CHARM® - lasergestützte Gasferndetektion

Effiziente und zuverlässige Leitungsüberprüfung aus der Luft, Stand Februar 2020

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Die GasCam® zeigt es an.

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