Glasfasersensorik

Der geologische Untergrund kann helfen, im Rahmen der Energiewende Wärme bereitzustellen oder Stoffe wie etwa Wasserstoff zu speichern. Fraunhofer IEG entwickelt die dafür notwendigen Technologien: Der Untergrund muss zunächst erkundet und bewertet werden, Bohrungen müssen mit geeigneten Sensoren ausgestattet und die Nutzung des Untergrundes überwacht werden. Für diese Aufgabe entsteht am Fraunhofer IEG die passende Glasfaser-Sensorik. Eingekoppeltes Licht streut in der Faser und erlaubt Rückschlüsse auf etwa Temperatur, Vibration oder Druck im Umfeld mit einer hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung. Diese Streusignale geben bei geeigneter Installation der Glasfaser auch Informationen über Bohrbetrieb, Zementation und Eigenschaften des geothermischen Reservoirs bei Erschließung und bei Betrieb.

Die Entwicklung und der Einsatz von Glasfasern als ortsverteilte Sensoren oder als Punkt-Sensoren nimmt in den geowissenschaftlichen und geotechnischen Anwendungen kontinuierlich zu. Vor Allem die Einführung der ortsverteilten Temperaturmesstechnik (engl. distributed temperature sensing, DTS), der ortsverteilten Dehnungsmesstechnik (engl. distributed strain sensing, DSS) sowie der ortsverteilten Erfassung akustischer und seismischer Signale (engl. distributed acoustic/vibration sensing, DAS/DVS) erlaubt eine räumlich- und zeitlich kontinuierliche Überwachung (geo-)technischer Anlagen und Installationen. Verfahren zur ortsverteilten Detektion chemischer Komponenten (engl. distibuted chemical sensing) oder eine ortsverteilte Druckprofilierung (engl. distributed pressure sensing, DPS) wurden in Testumgebungen demonstriert. Dagegen bieten Punkt-Sensoren Vorteile bei der hochaufgelösten Überwachung einzelner Systembausteine.

Fraunhofer IEG passt faseroptische Technologien auf die Bedürfnisse der konkreten technischen und geotechnischen Anwendungen an, die in den kommenden Jahren neu implementiert oder weiter ausgebaut werden müssen. Die effiziente und effektive, kontinuierliche Überwachung bildet einen Baustein für den sicheren Betrieb einer Untertageinfrastruktur. Anwendungen sind beispielsweise:

  • Exploration geologischer Horizonte und Strukturen
  • Mikroseismische Überwachung geothermischer Anlagen
  • Überwachung technischer Komponenten in einer Bohrung
  • Überwachung von Rohrleitungen und technischen Anlagen