Французские ученые разработали и протестировали комплексную измерительную систему для количественного определения выбросов CO2 и CH4 в масштабах промышленной площадки

Дайджест исследований

Мы разработали и протестировали комплексную измерительную систему для количественного определения выбросов CO2 и CH4 в масштабах промышленной площадки на основе инновационного датчика Airborne Ultra-light Spectrometer for Environmental Application (AUSEA), работающего на борту беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Датчик AUSEA - это новый легкий (1,4 кг) лазерный абсорбционный спектрометр с открытым контуром, одновременно регистрирующий концентрации CO2 и CH4 in situ на высокой частоте (24 Гц в данном исследовании) с точностью до 10 млрд-1 для CH4 и 1 млн-1 для CO2 (при усреднении на 1 Гц). Он подходит для промышленной эксплуатации на небольшом расстоянии от источников (чувствительность до 1000 млн-1 для CO2 и 200 млрд-1 для CH4). Концентрация парниковых газов, контролируемая этим датчиком в поперечном сечении шлейфа на ветру от источника, позволяет использовать простую модель баланса масс для количественной оценки выбросов от этого источника. В данном исследовании представлено применение этого метода в различных прагматических случаях, отражающих реальные условия эксплуатации нефтегазовых объектов. Был проведен мониторинг двух морских нефтегазовых платформ, для которых наши оценки выбросов совпали с расчетами массового баланса и сгорания на платформах. Наш метод также сравнивался с различными измерительными системами (газовый лидар, мультиспектральная камера, инфракрасная камера, включая систему определения концентраций и количественной оценки выбросов, акустические датчики, наземные мобильные и стационарные спектрометры с кольцевым спуском) во время экспериментов с контролируемыми утечками, проводимых на испытательной платформе TotalEnergies Anomaly Detection Initiatives (TADI) в Лакке, Франция. Он оказался пригодным для обнаружения утечек с потоками выбросов до 0,01 г с-1, при этом 24 % оценок потоков CH4 находились в диапазоне ошибок от -20 % до +20 %, 80 % количественных оценок - в диапазоне ошибок от -50 % до +100 %, а все наши результаты - в диапазоне ошибок от -69 % до +150 %. Такие уровни точности превосходят существующие альтернативные методы количественного определения CH4 в сопоставимых пространственных масштабах. Этот метод может быть использован на многочисленных объектах и на регулярной основе для оценки зависящих от пространства и времени выбросов парниковых газов нефтегазовых объектов.

Исследование опубликовано в журнале Atmospheric Measurement Techniques.