Die Bilanz ist erschreckend: Bis zu 40% des Frischwassers, das durch Leitungen zum Verbraucher geschickt wird, kommt dort nicht an. Es entweicht durch Lecks ins Erdreich und versickert ungenutzt. Denn viele Leitungen sind mehr als hundert Jahre alt und entsprechend löchrig. Bisher mangelte es an einer kostengünstigen Möglichkeit, die Lecks aufzuspüren: Konventionelle High-End-Flusssensoren sind mit 1000 bis 2000 Euro für den flächendeckenden Einsatz zu teuer.
Neuer Sensor ist deutlich günstiger
Im Auftrag des Wasserversorgungsverbands Pisa haben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Siliziumtechnologie ISIT gemeinsam mit italienischen Kollegen der Firma Sensordynamics eine kostengünstige Alternative entwickelt: Siliziumbasierte Sensoren. Ihre Kosten liegen nur bei etwa 5% der „High-End“-Sensoren. Die Messfühler funktionieren nach demselben Prinzip wie die Luftmassen-Sensoren, die in Automotoren bereits seit einiger Zeit die angesaugte Luftmenge messen. Jetzt können sie erstmals auch in Flüssigkeiten angewendet werden.
Stromdifferenz von zwei Heizdrähten
Der Sensor besteht aus zwei Heizdrähten, die hintereinander auf einer dünnen Membran angebracht sind. Elektrischer Strom, der durch die Drähte fließt, erhitzt sie auf eine konstante Temperatur. Strömt kälteres Wasser an diesen beiden Heizdrähten vorbei, gibt der vordere mehr Wärme an das Wasser ab als der hintere, der quasi in dessen „Windschatten“ steht. Es muss entsprechend mehr Strom durch den vorderen Draht fließen, um die Temperatur konstant zu halten. Über diese Stromdifferenz lässt sich die Geschwindigkeit des Wassers ermitteln. Der Clou liegt im gepulsten Betrieb des Sensors: Die Drähte werden nicht ständig geheizt, sondern nur etwa drei Sekunden pro Minute. Kalkablagerungen und Luftblasen werden so reduziert, und gleichzeitig wird Energie gespart und damit die Batteriereichweite deutlich verlängert.
Heiße Testphase läuft schon
Erste Tests waren erfolgreich: Die Sensoren überstanden drei Monate im Wasser unbeschadet. Für weitere Tests integrierten die Forscher vor wenigen Wochen 70 Prototypen in die Wasserleitungen von Pisa. Dort sollen sie nun einige Monate bei voller Funktion dem Wasser trotzen und messen, wie viel Wasser durch die Kanäle strömt und wo es verloren geht. Die Ergebnisse lassen sich entweder per Handy oder per Funk abfragen. Verlaufen die Tests erfolgreich, sei eine Fertigung von 50.000 bis 500.000 Sensoren pro Jahr durchaus realistisch, schätzt Dr. Peter Lange, Projektleiter am ISIT. ToR
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