Sicherheitsroboter ATEX: Einsatz in Chemie und Raffinerie

Chemie- und Raffineriestandorte stellen die härteste regulatorische Umgebung für mobile Robotik. Wer eine autonome Patrouille plant, beginnt nicht beim Datenblatt, sondern beim Zonenplan. Dieser Text beschreibt, was die ATEX-Richtlinie verlangt, wo Standardroboter zulässig sind und warum der hybride Perimetereinsatz wirtschaftlich gegen den klassischen Wachposten gewinnt.

Sicherheitsroboter ATEX: Was die Richtlinie 2014/34/EU vom Gerät verlangt

Die ATEX-Richtlinie 2014/34/EU klassifiziert Geräte nach Gerätegruppe (I für Bergbau, II für übrige Industrie) und Kategorie (1, 2, 3) abhängig von der Zündschutzart. Zone 0, 1 und 2 gelten für Gase und Dämpfe, Zone 20, 21 und 22 für brennbare Stäube. Ein Sicherheitsroboter im Außenperimeter eines Chemieparks trifft in der Regel auf Zone 2 oder Zone 22, weil die hochklassifizierten Bereiche im Anlagenkern liegen.

Konformität ist kein Etikett, sondern eine bauliche Eigenschaft. Jedes energieführende Bauteil braucht einen anerkannten Zündschutz: Ex d (druckfeste Kapselung), Ex e (erhöhte Sicherheit), Ex i (eigensicher), Ex p (Überdruckkapselung). Das betrifft den Antrieb, den Akku, das Funkmodul, die Kamera und den LiDAR-Sensor. Vollständig ATEX-zertifizierte mobile Plattformen sind am Markt selten und kosten ein Vielfaches einer Standardlösung.

Daraus folgt die ehrliche Konsequenz: Der reale Einsatz erfolgt überwiegend in der angrenzenden Nicht-Ex-Zone. Die Zonengrenze wird im Streckenplan dokumentiert und der Roboter respektiert sie als physische Sperrlinie. Diese Architektur funktioniert, weil 80 bis 90 Prozent eines Chemiestandorts explosionsschutzfrei sind. [Quelle erforderlich]

Weiterführende Lektüre: Perimeterschutz im Industriepark.

Zonenklassifizierung: Einsatzgrenzen nach ATEX-Kategorie

Zone 0 und Zone 20 bezeichnen Bereiche mit dauerhafter oder langzeitiger explosionsfähiger Atmosphäre. Mobile Robotik ohne Kategorie-1-Zertifizierung hat hier nichts zu suchen. Punkt.

Zone 1 und Zone 21 markieren gelegentliches Auftreten im Normalbetrieb. Erforderlich sind Kategorie-2-Geräte. Für mobile Plattformen ist diese Zertifizierung in der Praxis kaum erhältlich, weil die Kombination aus Antriebsenergie, Funkmodul und Sensorik schwer als Ex-d-tauglich aufzubauen ist.

Zone 2 und Zone 22 beschreiben Bereiche, in denen eine explosionsfähige Atmosphäre nur im Störfall und kurzzeitig auftritt. Kategorie-3-Geräte sind zulässig. Hier liegt der realistische Einsatzbereich für spezialisierte Plattformen, sofern eine entsprechende Zertifizierung vorliegt.

Ergänzend gilt: Außerhalb der Ex-Zone gilt keine Einschränkung aus der ATEX-Richtlinie. Standardrobotik ist einsetzbar, vorausgesetzt die übrigen Maschinensicherheitsanforderungen sind erfüllt. Die Zonenpläne nach Betriebssicherheitsverordnung §6 sind verbindliche Grundlage jeder Routenplanung. Ohne aktuellen Zonenplan gibt es keine Streckenfreigabe. Ohne Streckenfreigabe gibt es keine Inbetriebnahme.

Hybrider Ansatz: Standardroboter im Perimeter, Drohne über der Ex-Zone

Der praktikable Ansatz trennt Bewegung und Erfassung. Der QR-2 für 24/7-Außenperimeter patrouilliert den äußeren Werkszaun und die Übergangsbereiche. Seine Anlagentiefe endet an der dokumentierten ATEX-Zonengrenze. Er fährt nicht hinein, er schaut hinein.

Die Thermalkamera erfasst aus 80 Metern Distanz Wärmesignaturen in der Ex-Zone [Quelle erforderlich], ohne physisches Eindringen. Heißlaufende Pumpen, Hotspots an Flanschen und Brandansätze werden detektiert, ohne dass das Gerät selbst Zündquelle sein kann. Die akustische Erkennung registriert Druckverluste, Pumpenanomalien und Hochfrequenz-Lecks bis 60 Meter Reichweite [Quelle erforderlich]. Auch hier keine ATEX-Relevanz, weil der Sensor außerhalb der Zone steht.

Für Inspektionsflüge über Tanklager bei Vorfallsverdacht kommt der QR-3 mit Drohnenintegration zum Einsatz. Die Drohne ist nicht selbst ATEX-zertifiziert, fliegt aber mit ausreichendem Sicherheitsabstand über die Anlage und kehrt zur Ladestation außerhalb der Zone zurück. Der Flugplan unterliegt der gleichen Risikobeurteilung wie der Bodenroboter.

Diese Aufgabenteilung kostet weniger als ein einzelner ATEX-zertifizierter Roboter und deckt erfahrungsgemäß 90 Prozent der Überwachungsfälle ab. [Quelle erforderlich] Die übrigen zehn Prozent (punktgenaue Gasmessung an kritischen Flanschen) bleiben Aufgabe stationärer Ex-Sensorik.

EU-Maschinenverordnung 2023/1230 und EN ISO 13482 als zweite Normebene

ATEX ist nicht die einzige Norm. Die neue EU-Maschinenverordnung 2023/1230 ersetzt ab Januar 2027 die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG [Quelle: https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2023/1230/oj] und verlangt eine erweiterte Risikobewertung autonomer Systeme. Wer 2025 ein Robotikprojekt startet, muss bereits jetzt nach der neuen Verordnung dokumentieren. Andernfalls ist die Konformitätsbewertung 2027 Makulatur.

EN ISO 13482 normiert ursprünglich Sicherheitsanforderungen für persönliche Pflegeroboter, wird in der Praxis aber als Referenz für mobile Sicherheitsroboter mit möglichem Personenkontakt herangezogen. Insbesondere die Anforderungen an Notstopp, Geschwindigkeitsbegrenzung und Kollisionserkennung sind übertragbar.

Die Risikobeurteilung muss explizit Wechselwirkungen zwischen Roboter, ATEX-Atmosphäre und menschlichen Wartungstätigkeiten abbilden. Funkmodule (5G, LTE-M, WLAN) sind häufig die kritische Zündquelle. Die Sendeleistung im Grenzbereich einer Ex-Zone ist gesondert zu bewerten. Das gilt besonders bei kurzzeitigen Leistungsspitzen während Verbindungsaufbau oder Handover. Quarero dokumentiert die Risikobeurteilung gemeinsam mit dem Betreiber und übergibt eine angepasste Streckenfreigabe als Teil des Übergabeprotokolls.

TCO-Vergleich: Wachposten in Chemieparks gegen autonome Patrouille

Ein 24/7-besetzter Wachposten im Chemieparkumfeld kostet laut BDSW-Branchendaten zwischen 18.000 und 26.000 Euro monatlich. Darin enthalten sind Zulagen für das Gefahrgutumfeld, Schichtzuschläge und Urlaubsvertretung. Der QR-2 im RaaS-Modell liegt bei 3.500 Euro monatlich, ohne Investition, mit 48-Stunden-Lieferung und 24-Monats-Mindestlaufzeit.

Werden zwei Wachposten je Schicht durch einen Roboter plus eine reduzierte Interventionskraft ersetzt, sinken die Kosten um 60 bis 70 Prozent. [Quelle erforderlich] Die Rechnung ist konservativ: Sie unterstellt eine menschliche Eskalationsstufe und keinen kompletten Personalersatz.

Anders als Personal arbeitet der Roboter ohne Gewöhnungseffekt. Routinemüdigkeit, Aufmerksamkeitsabfall in der Nachtschicht und Wartebereiche entfallen. Der Detektionspegel bleibt zwischen 02:00 und 04:00 Uhr identisch zum Tagesbetrieb. Das ist der härteste Vorteil gegenüber menschlicher Streife.

Hinzu kommt die Reduktion der Personalexposition gegenüber Gefahrstoffen. Wer einen Wachposten in der Nähe von Tanklagern oder Verladestationen positioniert, exponiert ihn dauerhaft gegenüber Restrisiken. Dieser Aspekt ist BG-RCI-relevant und beeinflusst Versicherungsprämien. Detailrechnung im TCO-Vergleich zum klassischen Wachschutz.

Modellfrage: Robotics-as-a-Service ohne Investition.

KRITIS-Sektor Chemie: Doppelte Pflichtenlage aus KRITIS-Dachgesetz und ATEX

Chemieanlagen ab den BSI-Schwellenwerten der KritisV unterliegen gleichzeitig der Betriebssicherheitsverordnung und der kritischen Infrastrukturregulierung. Das KRITIS-Dachgesetz fordert physische Resilienz, ATEX fordert Zündquellenfreiheit. Die Sicherheitsarchitektur muss beide Anforderungen synchron erfüllen, nicht nacheinander.

Die NIS-2-Richtlinie verlangt zusätzlich Cyberresilienz der eingesetzten Robotik. Funkstrecken, Update-Pfade und Zugriffsrechte sind Teil des Informationssicherheits-Managementsystems. Ein Roboter, der per WLAN aktualisiert wird, ist ein NIS-2-relevantes Asset und gehört in das Asset-Inventar.

Vorstandshaftung greift bei Versäumnissen auf beiden Ebenen. Eine dokumentierte Robotikintegration ist ein nachweisbarer Resilienzbeitrag. Sie reduziert das Haftungsrisiko, sofern Risikobeurteilung, Konformitätsbewertung und Betriebsanweisungen vorliegen. Hintergrund unter NIS-2-Vorstandshaftung.

Die BBK-Registrierung als KRITIS-Betreiber muss die eingesetzten automatisierten Schutzsysteme abbilden. Wer Robotik nicht meldet, hat sie regulatorisch nicht. Übersicht im Verzeichnis der KRITIS-Sektoren im Überblick.

Implementierung: Vom Zonenplan zur ersten Patrouille in 14 Tagen

Tag 1 bis 3: Übergabe des aktuellen Zonenplans nach BetrSichV, gemeinsame Begehung der geplanten Patrouillenroute mit dem HSE-Verantwortlichen und dem Werkschutzleiter. Klärung der Übergangsbereiche, in denen die Zonenklassifizierung sich ändert.

Tag 4 bis 7: Risikobeurteilung nach Maschinenverordnung 2023/1230, Festlegung der Sperrzonen im Streckenplan, Definition der Notabschaltpunkte. Festlegung der Funkstreckenparameter inklusive maximaler Sendeleistung im Grenzbereich zur Ex-Zone.

Tag 8 bis 10: Inbetriebnahme des QR-2, Kalibrierung der Thermalkamera auf die erwarteten Hintergrundsignaturen der Anlage. Heißluftaustritte aus Kühltürmen, sonnenbeschienene Tankwände und beheizte Rohrleitungen müssen als Normalzustand erlernt werden. Andernfalls produziert das System unbrauchbare Falschalarmraten.

Tag 11 bis 14: Anlernen der Routenvarianten für Tag- und Nachtbetrieb, Einbindung in die Leitstelle, Aufbau der Eskalationsmatrix mit dem örtlichen Wachdienst und der Werkfeuerwehr. Ab Tag 15 läuft die produktive 24/7-Patrouille. HSE und Werkschutz erhalten einen wöchentlichen Auswertungsreport.

Grenzen des Robotereinsatzes im ATEX-Umfeld

Kein Standardroboter ersetzt eine Ex-zertifizierte Gasmessstation. Punktmessung an kritischen Flanschen bleibt Aufgabe stationärer Sensorik mit fester Verkabelung und regelmäßiger Kalibrierung. Der Roboter ergänzt, er ersetzt nicht.

Der Roboter ist kein Ersatz für die Feuerwehr. Brandbekämpfung in der Ex-Zone bleibt Aufgabe der Werkfeuerwehr mit eigener Ausrüstung. Bei Vollalarm muss der Roboter aus der Gefahrenzone zurückweichen, nicht hineinfahren. Selbstschutz hat Vorrang vor Datenaufnahme, weil ein verlorener Roboter im Trümmerfeld einer Explosion zur sekundären Gefahrenquelle wird.

Wetterextreme reduzieren die Sensorleistung. Starker Niederschlag dämpft Thermalsignale, Sturm über 80 km/h überlagert akustische Signaturen, Nebel reduziert die optische Reichweite. Redundanz durch stationäre Kameras an festen Mastpositionen bleibt erforderlich. Die Robotik ist eine Schicht, nicht die einzige Schicht.

Akzeptanz im Betriebsrat erfordert klare Abgrenzung: keine Personenüberwachung, nur Perimeter- und Anomalieerkennung. Die Datenschutz-Folgenabschätzung dokumentiert dies und wird vor Inbetriebnahme mit der betrieblichen Interessenvertretung abgestimmt. Ohne diese Abstimmung scheitert das Projekt im ersten Quartal. Der Grund sind interne Widerstände, nicht Technik.

Wer die operative Umsetzung mit konkreten Zonengrenzen und Sensoraufstellung besprechen möchte, beginnt mit der Einsatzbewertung für den QR-2. Die Streckenfreigabe entsteht im Dialog zwischen HSE, Werkschutz und Quarero, nicht aus einem Datenblatt.