Überprüfung aus der Luft: Helikoptergestützte Messungen als Validierungsinstrument für Methanemissionen

Für die Messkampagne wurde ein helikoptergestütztes Konzept verwendet, bei dem der HELiPOD – eine als Schlingenlast geflogene Hubschraubersonde – mit schnell reagierender in-situ-Instrumentierung des DLR-IPA ausgestattet wurde. Dabei wurden CH₄-Emissionen aus mehreren Lüftungsschächten und erstmals auch aus Drainagestationen untersucht. Letztere dienen im Steinkohlebergbau dazu, das sich im Flöz befindliche Methan über Bohrungen vorab kontrolliert aus dem Gestein abzuleiten, um den Untertagebetrieb zu entlasten und Sicherheitsrisiken zu reduzieren. Ergänzend führten polnische Partner von der Wissenschaftlich-Technischen Universität Krakau (AGH) bodengestützte Methanmessungen durch.

Die Studie zeigt, dass die Emissionsraten zwischen 1000 und 3000 kg pro Stunde für einzelne Lüftungsschächte lagen, während Drainagestationen, die zum ersten Mal unabhängig vermessen wurden, Raten zwischen 200 und 2500 kg pro Stunde aufwiesen. Zum Vergleich: Methanemissionen einzelner Anlagen im Öl- und Gassektor oder von Deponien sind um ein bis zwei Größenordnungen kleiner. Die starke Variabilität der Emissionen unterstreicht die Bedeutung häufiger Messungen und die Notwendigkeit verlässlicher kontinuierlicher Daten aus den Gruben. Dank der umfassenden Unterstützung der Bergwerksbetreiber standen für diese Studie kontinuierliche Betriebsdaten aus den Minen zur Verfügung. Dadurch konnten die aus den Sicherheitssensoren berechneten Emissionsraten direkt gegen die unabhängigen, atmosphärischen HELiPOD-Messungen validiert werden. Die Ergebnisse zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit relativen Abweichungen von 0 % bis 25 % und belegen, dass der bodengestützte Ansatz robuste Schätzungen der Methanflüsse aus Lüftungsschächten liefern kann – vorausgesetzt, dass Sicherheitssensoren korrekt positioniert und kalibriert sind.

Die Fähigkeit, Emissionen mit Raten von lediglich 20 kg pro Stunde zu detektieren, wurde weiterhin durch ein kontrolliertes Freisetzungs­experiment demonstriert. Das unterstreicht das breite Anwendungsspektrum dieser helikoptergestützten Methode bei der Quantifizierung von Methanquellen auf der Skala einzelner Anlagen: von relativ schwachen Quellen wie Biogasanlagen, Deponien und der Viehwirtschaft bis hin zu stärkeren industriellen Quellen, einschließlich solcher aus dem Kohle-, Öl- und Gassektor.

Die Studie wurde im Rahmen von UNEP’s International Methane Emissions Observatory (IMEO) durchgeführt.