Brandmelder mit Brennstoffzelle

Mittlerweile gibt es in Brandenburg, Mecklenburg-Vorpommern, Sachsen, Sachsen-Anhalt insgesamt 70 Türme, die mit diesem Kamerasystem ausgestattet sind.

Sagt Cornelia Schlesier vom Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum DLR in Berlin. Seit ein paar Jahren schon ist in den dichten Kiefernwäldern Ostdeutschlands ein automatisiertes Waldbrand-Früherkennungssystem namens "Firewatch" in Betrieb. Die Techniker des DLR haben dafür eine 360 Grad-Panorama-Kamera mit entsprechender Software entwickelt, die eine Rauchwolke in zehn Kilometern Entfernung mit einem Durchmesser von zehn Metern erkennen kann.

Die Kamera ist eine hoch auflösende CCD-Kamera mit 16.000 Graustufen. Diese Kamera befindet sich oben auf einem Turm und dreht sich kontinuierlich um sich selber. Alle zehn Grad nimmt die Kamera zwei Bilder auf, die dann auf einem Steuerrechner weiter geleitet werden und dort automatisiert mit einer Software ausgewertet werden. In dieser Software befinden sich Algorithmen, mit denen man Rauch detektieren kann, das geht dann über Struktur, über Helligkeit und über Dynamik in der Rauchwolke.

Sobald es Anzeichen von Rauch gibt, werden die Bilder direkt an die Zentrale geschickt, von wo aus ein Mitarbeiter die Daten überprüft und dann die notwendigen Schritte zur Feuerbekämpfung einleiten kann. Der Großteil der 70 Feuertürme ist an das örtliche Stromnetz angeschlossen. Dennoch gibt es einige Türme, die weitab von Ortschaften außerhalb jeder Stromversorgung inmitten der brandgefährdeten Wälder stehen. Diese Türme müssen von den Forstbetrieben autark mit Strom versorgt werden.

Die haben als Energiequelle auf Photovoltaikmodule zurückgegriffen, die relativ billig Energie zur Verfügung stellen, aber eben nicht zuverlässig. Und bei so einer Waldbrandüberwachung ist natürlich die Zuverlässigkeit das Allerwichtigste und die Brennstoffzelle tut genau das.

Michael Gruber von Smart Fuel Cell AG in München hat mit dem Betreiber des Überwachungssystems eine mobile Brennstoffzellentechnologie in die Photovoltaikanlage des Feuerwachturms Eicholz in Brandenburg integriert. Auf dem Turm sind zwei Solarmodule montiert, die eine Gesamtleistung von 220 Watt liefern und die Energie in die Batterien einspeichern, aus denen die Kamera ihren Strom bezieht. Die Brennstoffzelle garantiert dabei die Stromversorgung. Gruber:

Sie arbeitet als zusätzliche Energiequelle und wird immer dann aktiv, wenn die Module nicht ausreichend Energie an die Batterie liefern können. Das erkennt die Brennstoffzelle vollautomatisch, sie überwacht quasi den Ladezustand der Batterie und wenn der in kritische Regionen abfällt, dann fängt die Brennstoffzelle automatisch an, zu arbeiten.

Dadurch hat das Überwachungssystem auch bei schlechtem Wetter oder Dunkelheit ausreichend Strom, um eine permanente Überwachung zu gewährleisten. Bei der Brennstoffzelle handelt es sich um eine Direktmethanolbrennstoffzelle. Herzstück dabei ist ein so genannter Stack, ein Modul aus vielen hintereinander geschalteten Brennstoffzellen. Bei dem Stack wird an den Membranen direkt am Platinkatalysator das Methanol zu Kohlendioxid, Wasserdampf und Energie umsetzt, das dadurch auch umweltfreundlich ist. Der flüssige Alkohol steht den Brennstoffzellen in 30 Liter Kanistern zur Verfügung. Bei absoluter Volllast, das heißt bei absoluter Dunkelheit, würde der Vorrat bis zu drei Wochen reichen.

Da die Brennstoffzellen aber nur im Notfall einspringen, müssen die Kanister in der Regel nur einmal im Monat betankt werden. Die bisherigen Ergebnisse und Erfahrungen mit den Brennstoffzellen waren so viel versprechend, dass sich das System langfristig etablieren könnte. Bislang wird zwar nur ein Turm mit den Brennstoffzellen versorgt, aber Michael Gruber und seine Kollegen haben bereits die Module für drei weitere Türme fertig gestellt und ausgeliefert. Das automatisierte Waldbrandüberwachungssystem mit autarker Energieversorgung könnte auch außerhalb Deutschlands attraktiv sein. Denn die Überwachungsstationen in den Wäldern in Portugal oder Südfrankreich sind ebenfalls selten an ein Stromnetz angeschlossen.