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In der gesamten europäischen Industrielandschaft finden Betriebsabläufe zunehmend in Umgebungen statt, die von unsichtbaren Gefahren geprägt sind. Brennbare, giftige und erstickende Gase gefährden unbemerkt das Personal, die Infrastruktur und die Betriebskontinuität. Von der chemischen Verarbeitung und Energieerzeugung bis hin zur Lebensmittelherstellung und Abfallbehandlung kann ein scheinbar geringfügiges Leck ohne rechtzeitige Erkennung zu einem schweren Zwischenfall eskalieren. Gaswarnsysteme haben sich daher von optionalen Sicherheitsvorkehrungen zu unverzichtbaren, gesetzlich vorgeschriebenen Bestandteilen der industriellen Anlagenplanung entwickelt. Im Gegensatz zur Brand- oder Rauchmeldeanlage, die erst nach Ausbruch eines Vorfalls anspricht, bieten Gassensoren einen proaktiven Schutz, indem sie gefährliche Atmosphären erkennen, bevor es zu einer Entzündung, Exposition oder Sauerstoffverarmung kommt.

Warum Gasdetektion wichtig ist: Lehren aus Unfällen in der Industrie
Die entscheidende Rolle der Gasdetektion wurde durch die Folgen historischer Industrieunfälle geprägt, z. B. die Explosion im österreichischen Erdgas-Hub Baumgarten im Jahr 2017, die vermutlich durch einen technischen Defekt in einer Pipeline oder einem Filtersystem verursacht wurde und 1 Todesopfer sowie 21 Verletzte forderte, sowie der Vorfall in der Wasseraufbereitungsanlage in Avonmouth (Großbritannien) im Jahr 2020. Eine Explosion auf einem Klärschlammsilo, wahrscheinlich verursacht durch Funken von Wartungsarbeiten mit einem Winkelschleifer, die Erdgas im Kopfraum des Tanks entzündeten und zu 4 Todesfällen und 1 Verletzten führten, sowie die Wasserstoffexplosion in Gangneung, Südkorea, im Jahr 2019, ausgelöst durch Sauerstoffverunreinigungen in einem Wasserstoffspeichertank einer Pilotanlage zur Wasserstoffproduktion mittels Elektrolyse, die 2 Todesfälle und 6 Verletzte zur Folge hatte. Vorfälle wie die Explosion am Gasverteilzentrum Baumgarten, die Wasserstofftank-Explosion in Gangneung und der Vorfall in der Wasseraufbereitungsanlage in Avonmouth vermitteln eine klare Botschaft an OEMs: Wirksame Gassicherheit beruht auf einer frühzeitigen und zuverlässigen Erkennung bei vielfältigen Gefahren und Betriebsbedingungen. Ob es darum geht, das Explosionsrisiko durch Methan zu minimieren oder schnell austretende Wasserstofflecks zu erkennen – Sensorsysteme müssen eine hohe Empfindlichkeit, schnelle Reaktionszeiten und eine auf das Gasverhalten abgestimmte Platzierung bieten. Diese Ereignisse unterstreichen zudem die Notwendigkeit von Redundanz, ausfallsicherem Betrieb und der Integration in automatisierte Sicherheitssysteme, um sicherzustellen, dass eine Erkennung sofortige Schutzmaßnahmen wie Abschaltung, Belüftung oder Alarmauslösung auslöst, um Leben und Sachwerte zu schützen.

Gasgefahren in industriellen Umgebungen
Risiken durch Industriegase lassen sich grob in drei Kategorien einteilen, die jeweils unterschiedliche Messstrategien erfordern. Brennbare und explosive Gase wie Methan, Propan, Butan, Wasserstoff und flüchtige organische Verbindungen (VOC) bergen Zündgefahren, wenn sie innerhalb bestimmter Konzentrationsgrenzen auftreten; oft bilden sie sich schnell und ohne sichtbare Vorwarnung. Eine kontinuierliche Überwachung, die sicherstellt, dass jegliche Änderungen der Gaskonzentration sofort erkannt werden, ist unerlässlich, insbesondere in ATEX-klassifizierten Umgebungen. Erstickende Gase, darunter Kohlendioxid, Kältemittel, Stickstoff und Argon, können in geschlossenen Räumen den Sauerstoff verdrängen und lebensbedrohliche Bedingungen schaffen; während CO₂ und Kältemittel direkt detektiert werden können, werden Stickstoff und Argon in der Regel indirekt durch Messung des Sauerstoffgehalts überwacht. Giftige Gase wie Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff, Stickstoffdioxid und Ammoniak stellen selbst in geringen Konzentrationen ein ernstes Gesundheitsrisiko dar und erfordern eine Detektion, die den Grenzwerten für die berufliche Exposition entspricht, sowie eine zuverlässige Langzeitleistung der Sensoren.

Europäischer Rechtsrahmen
In Europa unterliegen Gaswarnsysteme seit langem etablierten, strengen Normen, die sowohl die Systemzertifizierung als auch die Sensorauswahl durch Erstausrüster beeinflussen. Die ATEX-Richtlinien (2014/34/EU für Geräte und 1999/92/EG für die Sicherheit am Arbeitsplatz) legen Anforderungen für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen fest, unterstützt durch Normen wie die EN 60079-Reihe. Normen zur funktionalen Sicherheit (IEC 61508 und IEC 61511) führen Anforderungen an den Sicherheitsintegritätsgrad (SIL) für automatisierte Sicherheitsfunktionen ein, während die Seveso-III-Richtlinie die Überwachung und Risikominderung an Standorten mit hohem Gefahrenpotenzial vorschreibt. Obwohl diese Rahmenwerke in erster Linie für komplette Systeme gelten, haben sie starken Einfluss darauf, welche Sensortechnologien eingesetzt werden können und wie sie implementiert werden. Für brennbare Gase schreibt ATEX strenge Auflagen hinsichtlich der Zündgefahr vor. Sensoren müssen Schutzkonzepten wie Eigensicherheit oder druckfeste Gehäuse entsprechen, wobei Technologien mit kontrolliertem thermischem Verhalten, geringem Stromverbrauch und vorhersehbaren Ausfallmodi bevorzugt werden. Leistungsstandards erfordern zudem eine Erkennung im Verhältnis zur unteren Explosionsgrenze, eine schnelle Ansprechzeit und Langzeitstabilität, was sowohl die Sensorauswahl als auch die Kalibrierung beeinflusst.

Bei Anwendungen mit erstickenden Gasen verlagert sich der Schwerpunkt auf die Sauerstoffüberwachung, insbesondere in engen Räumen. Auch wenn in einigen Fällen weiterhin die ATEX-Richtlinie gilt, steht die zuverlässige Erkennung von Sauerstoffmangel oder -verdrängung durch Gase wie Kohlendioxid im Vordergrund. Dies fördert den Einsatz von Sensoren mit hoher Zuverlässigkeit, geringer Drift und ausfallsicherem Betrieb, die häufig mit Belüftungs- oder Alarmsystemen verbunden sind. Bei toxischen Gasen stehen Anforderungen zum Schutz der menschlichen Gesundheit bei niedrigen Konzentrationen im Mittelpunkt, geleitet von Expositionsgrenzwerten und Normen wie EN 62990-1. Sensoren müssen eine hohe Empfindlichkeit, Selektivität und Stabilität bei sehr niedrigen Konzentrationen bieten, wobei elektrochemische Technologien bevorzugt werden. Genauigkeit, Ansprechzeit und Rückverfolgbarkeit der Kalibrierung sind ebenfalls entscheidend, insbesondere wenn Systeme automatisierte Sicherheitsmaßnahmen auslösen. Insgesamt schreiben europäische Vorschriften keine bestimmten Sensortypen vor, sondern definieren Leistungs-, Sicherheits- und Zertifizierungsanforderungen, die die Auswahlmöglichkeiten einschränken. Daher wird die Sensorauswahl zu einer zentralen Designentscheidung für OEMs, die sich direkt auf die Konformität, Zuverlässigkeit und Wirksamkeit von Gasdetektionssystemen in industriellen Anwendungen auswirkt.

Wir stellen Ihnen Figaro Engineering vor
Vor diesem Hintergrund, der von gesetzlichen Vorschriften und Anwendungsanforderungen geprägt ist, spielen Sensorhersteller eine wichtige Rolle dabei, OEMs bei der Bereitstellung zuverlässiger und normkonformer Gasdetektionssysteme zu unterstützen. Figaro Engineering verfügt über mehr als 50 Jahre Erfahrung in der Gasmesstechnik und bietet eine breite Palette an Technologien an, darunter MOS-, katalytische, elektrochemische und Infrarotsensoren. Figaro-Sensoren sind für ihre Zuverlässigkeit, Stabilität und einfache Integration in OEM-Konstruktionen bekannt und finden breite Anwendung in der industriellen Sicherheit. Angesichts verschärfter Vorschriften und sich wandelnder Energiesysteme unterstützt Figaro OEMs weiterhin mit praktischen und anpassungsfähigen Lösungen. Die folgenden Artikel befassen sich damit, wie diese Technologien die Anforderungen der Detektion von brennbaren und explosiven, erstickenden und toxischen Gasen erfüllen, und dienen als Orientierungshilfe bei der Sensorauswahl für die jeweilige Anwendung.

1. Figaro-Sensoren für brennbare und explosive Gase in Anwendungen der Arbeitssicherheit
2. Figaro-Sensoren für erstickende Gase in Anwendungen der Arbeitssicherheit
3. Figaro-Sensoren für toxische Gase in Anwendungen der Arbeitssicherheit