Tief unter dem Meeresboden lagern gewaltige Mengen an Methanhydrat – einer eisähnlichen Verbindung aus Methan und Wasser. Diese natürlichen Vorkommen enthalten mehr Energie als alle bekannten fossilen Brennstoffe zusammen. Die Erschließung dieser Ressourcen erfordert jedoch hochpräzise Messtechnik, insbesondere in extremen Tiefen.
Methanhydrat, auch als „brennbares Eis“ bekannt, entsteht unter hohem Druck und niedrigen Temperaturen, wie sie in der Tiefsee oder in Permafrostgebieten vorkommen. Es ist eine kristalline Substanz, in der Methanmoleküle in einem Gitter aus Wassermolekülen eingeschlossen sind. Schätzungen zufolge sind in Methanhydraten weltweit etwa 3000 Gigatonnen Kohlenstoff gespeichert – mehr als in allen bekannten Kohle-, Öl- und Gasvorkommen zusammen.
Das SUGAR-Projekt: Erforschung und Nutzung von Methanhydrat
Unter der Leitung des Kieler Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) wurde das Projekt SUGAR (Submarine Gashydratlagerstätten: Erkundung, Abbau und Transport) ins Leben gerufen. Ziel ist es, Technologien zu entwickeln, um Methan aus Methanhydraten zu gewinnen und gleichzeitig Kohlendioxid (CO₂) sicher im Meeresboden zu speichern. Ein Teilprojekt konzentriert sich auf die seismische Vermessung von Hydratvorkommen mittels tief geschleppter hydroakustischer Streamer.
Herausforderungen in der Tiefsee-Messtechnik
Für die präzise Lokalisierung der Messknoten in bis zu 4000 Metern Tiefe ist eine genaue Druckmessung unerlässlich. Die Anforderungen an die Sensoren sind demnach hoch:
Korrosionsbeständigkeit: Einsatz in salzhaltigem Meerwasser
Hohe Genauigkeit: Gesamtfehlerband (TEB) besser als 0,1 bar
Feine Auflösung: Besser als 0,01 bar
Weiter Messbereich: 0 bis 400 bar, entsprechend 0 bis 4000 Meter Wassertiefe
Temperaturbeständigkeit: -2 bis 40 °C
Elektrische Isolationsfestigkeit: Über 600 V gegen Seewasser
Energieeffizienz: Niedriger Stromverbrauch bei 5V bzw. 3,3V Versorgungsspannung
Kommunikationsschnittstellen: I2C und Modbus mit bis zu 100 kbit/s
Aufgrund dieser Anforderungen fiel die Wahl auf piezoresistive Drucksensoren mit Titan-Gehäuse, die von STS Sensor Technik Sirnach AG geliefert wurden. Titan bietet hervorragende Korrosionsbeständigkeit und mechanische Stabilität unter extremen Bedingungen.
Die Erschließung von Methanhydrat als zukünftige Energiequelle erfordert innovative Technologien und präzise Messtechnik. Projekte wie SUGAR zeigen, wie interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Forschungseinrichtungen und Industriepartnern wie STS Sensor Technik Sirnach AG zur Entwicklung solcher Technologien beiträgt. Mit robusten und genauen Drucksensoren wird die sichere und effiziente Nutzung dieser riesigen Energiereserven möglich.