Partikelmessung: „Singender“ Sensor gegen schlechte Luft

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Die Feinstaubbelastung in Städten soll europaweit eingedämmt werden. Dazu benötigen die Kommunen ausreichend genaue und kostengünstige Messverfahren. Eine neue Sensortechnik könnte das Problem zukünftig lösen.

Der EU-Umweltkommissar ist zunehmend besorgt um die Qualität der Luft, die Europäerinnen und Europäer einatmen. Daher fordert er dringend Maßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität zu beschleunigen. Das setzt allerdings erst einmal ein dichtes Netz an Messstationen mit passenden Messmethoden voraus. Diese bemühen etwa bei der Feinstaub-Bewertung aktuell noch oftmals das Gewicht der Partikel, welches stark vom Feuchtegehalt abhängt und wenig Aussagekraft bezüglich der tatsächlichen Toxizität liefert. Zudem kämpfen sie zum Teil mit enorm hohen Abweichungen. Wirkungsvolle emissionsmindernde Maßnahmen in Städten und Gemeinden sind aber ohne die Feststellung der tatsächlichen Fahrzeugemissionen nicht denkbar.

Im Rahmen des Horizon 2020-Forschungsprojekts CARES (City Air Remote Emission Sensing) arbeitet deshalb ein internationales Forschungskonsortium – darunter Wissenschaftler der TU Graz und der Universität Heidelberg – an kontaktlosen Abgas-Messmethoden. Sie sollen am Straßenrand, auf Leitplanken, oder an Verkehrsschildern mit neuartigen Sensoren in Zukunft die „Hinterlassenschaften“ vorbeifahrender Fahrzeuge in Echtzeit prüfen ohne den Verkehrsfluss zu beeinträchtigen.

So ließe sich zum Beispiel einfach und kostengünstig die Abgasklasse jedes einzelnen Fahrzeugs feststellen. Etwa als Grundlage für eine emissionsbezogene Citymaut, die höhere Abgaswerte mit höheren Gebühr „bestraft“. Ebenso könnten Einfahrtsgenehmigungen in Umweltzonen überwacht werden. Für herannahende Autos mit einem Schadstoffausstoß im Normbereich öffneten sich dann die Schranken automatisch. Und schließlich wäre die Sensorik in der Lage Fahrzeuge zu identifizieren, bei denen mit manipulierten Partikelfiltern oder durch Chiptuning die Motorleistung und somit der Schadstoffausstoß angehoben wurde.

Stimmgabel als Partikelmesser

Die kostengünstigen Fernsensoren zur Emissionsmessung sollen spätestens nach Projektende 2022 Serienreife erlangen. Erste vielversprechende Tests am Institut in Graz arbeiteten mit herkömmlichen Stimmgabeln, in Schwingung versetzt durch Laserpulse. Die Partikel zwischen den Zinken der Stimmgabel beginnen dann im wahrsten Sinne des Wortes zu „singen“. Dabei gibt jedes einzelne Partikel akustische Signale ab, welche die Stimmgabel aufnimmt und wiedergibt. Die Anzahl der Partikel bestimmt dabei die Lautstärke.

Die Technik kommt bei Gasmessungen schon erfolgreich zum Einsatz. Erstmals zeigten nun die Grazer Forscher, dass dies auch bei Partikeln funktioniert und so eine Möglichkeit für einen Low-Cost-Sensor erschließen könnte.

ZumProjekt

Das Forschungsprojekt CARES (City Air Remote Emission Sensing) wird im Rahmen des Horizon 2020 Forschungs- und Innovationsprogramms der Europäischen Union mit 3.326.735,50 EUR gefördert und ist im Field of Expertise „Information, Communication & Computing“, einem von fünf strategischen Schwerpunktfeldern der TU Graz verankert.

 

 

 

 

Partikelmessung (Bild: TU Graz).

Mit einer Stimmgabel gegen die Feinstaubbelastung in europäischen Städten. (Bild: TU Graz).