Duisburg, 6. Mai 2026 – Die Fraunhofer-Gesellschaft macht Wasserstoffanwendungen sicherer und kostengünstiger: Im Verbundprojekt RADIANT entwickeln das Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS, das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF sowie das Fraunhofer-Zentrum für Angewandte Photonik CAP (Glasgow, UK) ein neuartiges, kompaktes Raman-LiDAR-System. Es erkennt Gaslecks insbesondere von Wasserstoff zuverlässig aus der Distanz, auch unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen. Für Betreiber von Energieanlagen und industriellen Prozessen bedeutet das: frühzeitige Fehlererkennung ohne Gefährdung des Personals, kontinuierliche Überwachung sowie skalierbare Lösungen, die vom Labor erfolgreich in den realen Anlagenbetrieb übertragen werden.

Die sichere Nutzung von Wasserstoff gilt als Schlüssel für die Energiewende, stellt Industrie und Infrastrukturbetreiber jedoch vor neue Herausforderungen. Wasserstoff ist farb- und geruchlos und weist kaum optische Absorptionsmerkmale auf. Eine frühzeitige, zuverlässige Erkennung von Leckagen aus sicherer Entfernung ist daher essenziell, etwa in Kraftwerken, Produktionshallen oder Pipelines.

Sichere Gasdetektion aus der Distanz und auch bei Tageslicht

Hier setzt die Raman-LiDAR-Technologie an: Sie nutzt die charakteristische Raman-Streuung von Molekülen, um verschiedene Gase eindeutig zu identifizieren und ihre Position über Lichtlaufzeitmessungen präzise zu bestimmen. Die Herausforderung liegt in den schwachen optischen Signalen, die häufig nur im Bereich einzelner Photonen liegen, insbesondere bei Messungen im Freien und bei hellem Sonnenlicht.

Bisherige Raman-LiDAR-Systeme sind aber häufig auf wenige, zuvor festgelegte Moleküle ausgelegt. RADIANT (»Raman Atmospheric DetectIon And raNging Technology«) verfolgt einen neuen Ansatz: Durch den Einsatz linearer Detektorarrays soll die bisherige, filterbasierte spektrale Aufteilung ersetzt werden. Das erlaubt eine deutlich größere molekulare Flexibilität und ebnet den Weg zu einer universellen Moleküldetektion. Dabei arbeitet das System im solar-blinden UV-B- und UV-C-Bereich. Dort ist die solare Hintergrundstrahlung stark reduziert, was Messungen bei Tageslicht ermöglicht und die Empfindlichkeit deutlich erhöht.

Beitrag des Fraunhofer IMS: hochempfindliche Detektoren für die Praxis

Das Fraunhofer IMS bringt in RADIANT seine Expertise in der Entwicklung rückseitenbeleuchteter Silizium-Photomultiplier (BSI-SiPMs) mit erhöhter UV-Empfindlichkeit ein. »Die Detektoren sind speziell für die Anforderungen zeitaufgelöster Raman-Messungen optimiert und ermöglichen die Detektion extrem schwacher Signale bei gleichzeitig hoher zeitlicher Auflösung«, schildert Dr. Maren Kasischke, Leitung Industry am Fraunhofer IMS.

Ein zentraler Entwicklungsschritt ist zudem die Ausleseschaltung für bis zu 32 Kanäle, die eine parallele und schnelle Verarbeitung aller Spektroskopiesignale erlaubt. Dadurch wird es erstmals möglich, Raman-Spektren mit hoher zeitlicher und spektraler Auflösung zu erfassen und flexibel auf unterschiedliche Moleküle anzupassen.

Als ergänzenden Ansatz entwickelt das Fraunhofer IAF eine kostengünstige, großflächige und sonnenblinde Detektortechnologie für den künftigen Einsatz in Handgeräten mit angepasster Systemleistung. Das Fraunhofer CAP leitet das Projekt und bringt seine langjährige Erfahrung in der Entwicklung von Raman-LiDAR-Systemen ein. Schwerpunkt liegt dabei auf der zuverlässigen Erkennung von Gasen aus der Ferne sowie auf der Integration aller Komponenten in ein praxistaugliches Gesamtsystem.

Mehrwert für Industrie, Betreiber und Technologiepartner

Für Betreiber von Energie- und Industrieanlagen eröffnet die Technologie neue Möglichkeiten zur kontinuierlichen Überwachung von Infrastrukturen, insbesondere im Kontext einer wachsenden Wasserstoffwirtschaft. Durch die erweiterte molekulare Flexibilität des Systems können unterschiedliche Gase erkannt werden, ohne dass die Sensorik im Vorfeld auf einzelne Substanzen festgelegt werden muss. Gleichzeitig zielt das Projekt darauf ab, Größe, Komplexität und Kosten der Systeme deutlich zu reduzieren und so kompakte, mobile oder fest installierte Lösungen für unterschiedliche Anwendungsszenarien zu ermöglichen.

Auch für Industrie- und Entwicklungspartner bietet RADIANT einen klaren Mehrwert. Die im Projekt entwickelten Detektor- und Auslesetechnologien schaffen die Grundlage für anwendungsnahe Demonstratoren, die sich perspektivisch in marktfähige Produkte überführen lassen. Damit unterstützt das Fraunhofer-Konsortium Unternehmen dabei, innovative Sicherheits- und Monitoringlösungen zu entwickeln und neue Anwendungen entlang der Energie-, Prozess- und Sicherheitswertschöpfung zu erschließen.

RADIANT wird durch das Fraunhofer Joint Capability (JCAP) Building Programme gefördert.