Schutz für Mensch und Umwelt

Aufklärungsdrohnen sollen künftig Gefahrstoffe, die bei Bränden entstehen, in der Luft analysieren.

Die kilometerweit sichtbaren Rauchschwaden, die bei Großbränden entstehen, beunruhigen immer wieder die Anwohner der betroffenen Gebiete. Die dunkle Gefahr, die sich aus verschiedenen Gasen und Staubpartikeln zusammensetzt und sich immer weiter ausbreitet, ist vom Boden aus nur schwer einzuschätzen. Die Feuerwehren verfügen über Handmessgeräte, mit denen sich die Konzentrationen unterschiedlicher Gase bestimmen lassen, allerdings kann diese Messung nur in direkter Bodennähe erfolgen. Rauchsäulen die aufsteigen, viele Kilometer in großer Höhe über das Land ziehen und weit entfernt vom Ursprungsort zu Boden gehen, lassen sich hingegen mit aktueller Messtechnik nicht erfassen. Eine zuverlässige Warnung, ob in der betroffenen Region nur die Fenster geschlossen oder ganz evakuiert werden muss, ist bislang nicht möglich.

So geschehen im Juli 2007 als eine riesige schwarze Rauchwolke von einem Großbrand in einem Recyclingwerk in Bochum über den gesamten Dortmunder Norden zog. An der Unglücksstelle konnten damals keine gefährlichen Schadstoffe gemessen werden, denn durch die Thermik und die große Hitze zogen die Brandgase schnell nach oben ab. Heruntergegangen ist die Rauchwolke später in Bergkamen. Dort konnte aber die Bevölkerung nicht vorgewarnt werden.

Dieses Problem zu lösen, und aufschlussreiche Ergebnisse für die Einsatzleitungen zu liefern, ist das Ziel des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten AirShield-Forschungsprojektes, das der Lehrstuhl für Kommunikationsnetze der TU Dortmund im letzten Jahr initiiert hat und seit Anfang Juli 2008 koordiniert. Drei Millionen Euro stellt das BMBF im Rahmen der zivilen Sicherheitsforschung diesem Gemeinschaftsprojekt  zur Verfügung.

Bei Großbränden, radioaktiven Wolken, aber auch bei terroristischen Giftgas-Anschlägen soll gleich ein Schwarm von drahtlos vernetzten unbemannten Fluggeräten (UAV-Unmanned Arial Vehicles), die mit modernster Gasmesstechnik ausgestattet werden, aufsteigen und die giftigen Substanzen in der Luft und deren Ausbreitungsrichtung analysieren. Die Flugrouten dieser Aufklärungsdrohnen werden dabei dynamisch bestimmt und fortlaufend angepasst. So können die High-Tech-Drohnen der Ausbreitungsrichtung der Schadstoffe autonom folgen und detaillierte Analysen und Prognosen der zuständigen Einsatzleitung in Echtzeit übermitteln. Zusätzlich können mithilfe  einer speziellen Cyber-Brille die Einsatzkräfte am Boden sehen, was die Kamera der unbemannten Drohne oben aufnimmt. So können Maßnahmen rechtzeitig eingeleitet werden, um Menschen und Umwelt zu schützen.

An diesem weltweit einzigartigen Forschungsprojekt sind drei Industriepartner beteiligt: GfG - Gesellschaft für Gerätebau mbH, Dortmund; Microdrones, Kreuztal; GIS Consult, Haltern, fünf wissenschaftliche Institute aus Dortmund, Paderborn, Siegen, Berlin und Leipzig sowie die Dortmunder Feuerwehr als Anwender. Die Experten aus Forschung und Industrie stehen vor einer großen Herausforderung und arbeiten mit Hochdruck an deren Umsetzung. Innerhalb von drei Jahren soll der Nutzen derartiger Systeme für den Einsatz bei Großunfällen demonstriert werden. Bis dahin hat das Forschungsteam noch einige Hürden zu überwinden.

Das „Herzstück“ des unbemannten Flugobjektes, die Gas- und Sensortechnik, entwickelt das Dortmunder Unternehmen GfG Gesellschaft für Gerätebau mbH. „Auf diesem Gebiet sind wir Technologieführer. Jetzt geht es um jedes Gramm, was wir bei den Sensoren sparen können“, sagt GfG Geschäftsführer Hans-Jörg Hübner. Denn die Drohnen dürfen maximal fünf Kilogramm wiegen, sonst gibt es keine Fluggenehmigung. Das Dortmunder Unternehmen sieht in dem Projekt eine großartige Chance, neue Märkte zu erobern. „Die Erforschung von kleinen und leichten Gassensoren für den mobilen Einsatz in der Luft sichert nachhaltig Arbeitsplätze am Standort Dortmund“, so Hans-Jörg Hübner weiter.

Nicht ohne Grund ist das Unternehmen im Forschungs- und Entwicklungsteam vertreten. Die Geräte der GfG können zuverlässig über 500 verschiedene Gase und Gasgemische überwachen. Kleinste Spuren toxischer Gase, im ppm-Bereich (parts per million, Teile von einer Million), werden ebenso sicher detektiert wie Sauerstoff und brennbare Gase sowie Dämpfe in explosionsgefährdeten Bereichen.

Da es weltweit noch nichts Vergleichbares gibt, müssen Flugstabilität, Flugdauer und ein neues Breitband-Funknetz weiter entwickelt werden. Durch die Dortmunder Feuerwehr werden die einzelnen Schritte auch auf Praxistauglichkeit getestet.  Für Klaus Schäfer, den leitenden Branddirektor der Dortmunder Feuerwehr, zeichnen sich bedeutende Verbesserungen im alltäglichen Einsatz der Feuerwehren ab: „Durch die Nutzung von sich selbst steuernden Kleinstfluggeräten ergeben sich ganz neue Möglichkeiten, die Ausbreitung von Schadstoffwolken vorherzusagen und die Schadstoffkonzentrationen exakter zu messen. Die Ergebnisse von AirShield werden in naher Zukunft zum Schutz von Mensch und Umwelt beitragen“. Darüber hinaus können große Schadensgebiete wie Hochwasserzonen und Waldbrände aus der Luft über autonome Drohnen beobachtet und vermessen werden.

Auch Udo Jürß, CEO der Microdrones GmbH, erwartet durch das Projekt einen Technologiesprung: „Die Entwicklung von ferngesteuerten Drohnen für zivile Einsatzzwecke steckt zurzeit noch am Anfang. Durch das AirShield-Projekt wird diese vielfältig einsetzbare Technologie, einen gewaltigen Sprung nach vorne machen. Die sich dadurch auftuenden neuen Märkte wollen wir uns nicht entgehen lassen“.    

„AirShield“ steht für „Airborne Remote Sensing for Hazard Inspection by Network  Enabled Lightweight Drones“

Download:
Presse-Information (PDF-Datei, 30 kB)

Presse-Mitteilung in der Fachzeitschrift "Feuerwehr Fachjournal", Ausgabe VI/2008 (PDF-Datei, 968 kB)

Presse-Mitteilung in der Fachzeitschrift "Feuerwehr RETTEN LÖSCHEN BERGEN", Ausgabe 10/2008 (PDF-Datei, 745 kB)

Download Bildmaterial:
Drohnen im Einsatz (jpg-Datei, 4,9 MB)