image
Steuerung der
Stalllüftung über einen
speziellen
Ammoniaksensor
6. Kolloquium – BVT/Stand der Technik
„Tierhaltungsanlagen“
18. November 2014 in Dresden
Dr. Ralf Petrich

image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Minderung der
Ammoniak-
Emission
Verbesserung der
Energieeffizienz
Tiergesundheit
Motivation
2
Ralf Petrich
18. November 2014

image
image
Tierart
Grenzwert
Regelwerk
Kälber
20 cm³ NH
3
/m³
§
6 TierSchNutztV
Masthühner
20 cm³ NH
3
/m³
§
18 TierSchNutztV
Schweine
20 cm³ NH
3
/m³
§
26 TierSchNutztV
Tiergesundheit
3
Ralf Petrich
18. November 2014

image
Ammoniak-Sensorik auf Basis der
Ionenmobilitätsspektrometrie
Pilotphase im Schweinestall des Lehr- und
Versuchsgutes Köllitsch
Optimierungsvorschlag und überschlägige
Prognose zum Kosten- und Energiesparpotenzial
Vergleich mit photoakustischem Messverfahren
der BfUL
Projekt und Zielstellungen
4
Ralf Petrich
18. November 2014

image
image
image
image
image
Darf ich vorstellen?
Das Ionenmobilitätsspektrometer
5
Ralf Petrich
18. November 2014
IMS, im Englischen: Ion Mobility Spectrometer
Gerät zur chemischen Analyse von Gasgemischen
„Elektronischer Spürhund“ zum Nachweis von sehr
geringen Konzentrationen
Physikalisches Messprinzip

image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Anwendungen des
Ionenmobilitätsspektrometers
6
Ralf Petrich
18. November 2014
Katastrophenschutz
Terrorismusabwehr
Gebäudesicherung
Bewaffnete Organe

image
image
Aufbau des
Ionenmobilitätsspektrometers
7
Ralf Petrich
18. November 2014
Aufbau des IMS
Gasgemisch wird ionisiert
(radioaktive Quelle, UV-
Licht)
Ionen werden
beschleunigt und
bewegen sich mit
unterschiedlicher
Geschwindigkeit abhängig
von Größe und Struktur

image
image
image
Messprinzip des
Ionenmobilitätsspektrometers
8
Ralf Petrich
18. November 2014
Messungen
Spektren haben
spezifisches Muster,
das charakteristisch für
die detektierte
Substanz ist
Ergebnisse wie
Fingerabdrücke der
Substanzen, ähnlich
GC- oder IR-Analytik

image
image
image
image
image
Vorteile des
Ionenmobilitätsspektrometers
9
Ralf Petrich
18. November 2014
Sehr hohe Empfindlichkeit, bis hinein in ppm- und ppb-
Bereich bei hoher Messgeschwindigkeit
Arbeitet bei Atmosphärendruck, also keine
Vakuumtechnik oder Probenpräparation notwendig
Kann kontinuierlich messen, auch im
Langzeitbetrieb ohne „Alterung“ oder „Abnutzung“
Messwerte als „Spektren“ sehr effektiv auswertbar für
Klassifizierungen (Fingerabdrücke)

image
Messung der
Hintergrundkonzentration möglich
Für Einsatz im Stall Verdünnung
notwendig
Aufbau einer eigens konzipierten und
robusten Verdünnungseinrichtung
Ammoniak und das IMS
10
Ralf Petrich
18. November 2014

image
image
Ansicht der Verdünnungseinrichtung
Regelbar
Dynamikbereich etwa
100
Langzeitstabil
Staubabweisend
Aufbau der Verdünnungseinrichtung
11
Ralf Petrich
18. November 2014

image
Messergebnisse im Vergleich:
Ein Tagesgang
12
Ralf Petrich
18. November 2014
22
23
23
24
24
25
25
26
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
ppm
Minuten

image
13
Ralf Petrich
18. November 2014
4%
16%
35%
28%
17%
Herbst 2012 (-3°C bis 14°C)
0 bis 5 ppm
5 bis 10 ppm
10 bis 15 ppm
15 bis 20 ppm
über 20 ppm

image
14
Ralf Petrich
18. November 2014
4%
18%
42%
23%
13%
Winter 2013 (-11°C bis 4°C)
0 bis 5 ppm
5 bis 10 ppm
10 bis 15 ppm
15 bis 20 ppm
über 20 ppm

image
image
image
Fazit
15
Ralf Petrich
18. November 2014
• 15.000 kWh an Elektroenergie
pro Jahr
• 3.750 € Energiekosten pro
Jahr
• 5 t Kohlendioxid pro Jahr
Einsparpotenzial bei
einem Maststall mit
20.000 Tieren
• Vergleichbare Ergebnisse wie
photoakustische Messtechnik
• Preiswerte Alternative
• Vielleicht auch auf der
Immissions-Seite?
Langzeitstabile
Ammoniakmessung
ist möglich

image
image
image
image
image
image
Danke!
Umweltschutz
Lebensmittelanalytik
Kampfstoffe
Lebensmittel
Drogen