Gemeinsam
Mehrwerte schaffen

Automatisierte Datenerfassung der Bodenfeuchte bei Jungbäumen mittels LoRaWAN

Pilotprojekt »Smarter Friedrichsplatz« Stephan Erat (Umweltamt), Martin Weis (OK-Lab), Sven Klenert (IT-Amt), Dana Schindler (Stadtwerke Karlsruhe), Fabian Collet (Gartenbauamt) (v.l.n.r.)
Pilotprojekt »Smarter Friedrichsplatz«
Stephan Erat (Umweltamt), Martin Weis (OK-Lab), Sven Klenert (IT-Amt), Dana Schindler (Stadtwerke Karlsruhe), Fabian Collet (Gartenbauamt) (v.l.n.r.)

Die Auswirkungen des Klimawandels machen sich auch in Karlsruhe immer mehr bemerkbar. Gerade unsere innerstädtischen Bäume leiden besonders unter den Folgen – dem sogenannten „Urban Heat Island Effect“ – städtische Hitzeinseln. Die Bäume werden durch massive Hitze und Trockenheit, sowie Schädlingen und zunehmenden Baumkrankheiten stark belastet und kommen immer öfter an ihre Grenzen. Gerade die Wurzeln von Jungbäumen sind zwingend auf Wasser angewiesen. Im Umweltausschuss der Stadt Karlsruhe wurden diese Gefahren erkannt und 2021 veranlasst, dass die Bewässerung der jungen Stadtbäume zu prüfen und zu optimieren ist.

Um die Jungbäume langfristig am Leben zu erhalten und den Anwuchserfolg zu gewährleisten, muss das Bewässerungsintervall erhöht und der jährliche Bewässerungszeitraum von 23 auf 27 Wochen verlängert werden. Zudem wird die Gesamtbewässerungsdauer im neuen Konzept von drei auf fünf Jahre angehoben. Durch die beschlossenen Maßnahmen verdoppelt sich der Bewässerungsaufwand im Gartenbauamt. Das bedeutet einen höheren Aufwand an Personal, Ressourcen und Kosten. Dieser lässt sich nur bedingt durch die bestehenden Kapazitäten des Gartenbauamtes (GBA) decken. Daher müssen zusätzliche Kapazitäten geschaffen werden. Es wurden bereits 2020 zwei hochmoderne Bewässerungsfahrzeuge angemietet

Fahrzeug mit Bewässerungslanze
Fahrzeug mit Bewässerungslanze

Eine weitere Maßnahme sind technische Lösungsansätze, letztes Jahr wurden die ersten Bodenfeuchtesensoren (Tensiometer) vom GBA erprobt, um eine bedarfsorientierte Bewässerung auszuprobieren. Ziel ist es ein repräsentatives Messnetz im Stadtgebiet aufzubauen, um die Bäume erst zu bewässern, wenn tiefere Bodenschichten die Wasserversorgung nicht mehr gewährleisten können. Des Weiteren soll geprüft werden, ob eine intelligente Routenplanung weitere Effizienzvorteile erzielt. Diese Ansätze zur Optimierung der Bewässerung in Karlsruhe sind noch in der Planungs- und Entwicklungsphase.

Ziel ist es ein repräsentatives Messnetz im Stadtgebiet aufzubauen, um die Bäume erst zu bewässern, wenn tiefere Bodenschichten die Wasserversorgung nicht mehr gewährleisten können.

Hierzu zählen unter anderem Sensoren, Übertragungstechniken und Steuerungsgeräte, ein Themenfeld, auf dem die Stadtwerke Karlsruhe bereits Erfahrungen gesammelt haben. Hierfür wurde vor einiger Zeit das sogenannte Demolab aufgebaut. Hier handelt es sich um ein Labor unter freiem Himmel, welches sich über den ganzen Außenbereich des Betriebsgeländes erstreckt.

Seit März 2022 wird im Außenbereich der Kantine - später auf der Vergleichsfläche des Friedrichplatzes in Karlsruhe - Umweltsensorik, vorrangig zur Feuchtigkeitsmessung des Erdbodens, in 60 cm und 90 cm tiefe installiert. Zusätzlich soll die Bodentemperatur und -feuchte auf den Grünflächen gemessen und die Ergebnisse bezüglich der klimatischen Auswirkungen verglichen werden.

Einbau der ersten Pilotierungsgeräte
Einbau der ersten Pilotierungsgeräte

Hierfür wurde einen Anforderungskatalog mit den Fachämtern Umwelt-, IT- und Gartenbauamt erarbeitet, um so die passende Sensorik auszuwählen. Die Sensoren messen permanent den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens und senden diese Daten an eine Visualisierungsplattform, die einfach und übersichtlich die aktuelle Situation darstellt. So können die Zuständigen genau sehen, ob eine Bewässerung gerade notwendig ist oder nicht. Es soll langfristig die aktuelle Situation mit den Wetterprognosen abgeglichen werden. Wenn nun in den nächsten Stunden Regen ansteht, wird keine Bewässerung veranlasst. Die Messdaten werden per LoRaWAN an die Stadtwerke übermittelt. Diese Daten werden dort aufbereitet und anschließend dem GBA zur internen Steuerung der bedarfsgerechten Bewässerung bereitgestellt.

Die validierten Daten sollen zukünftig auch als „Open Data“ in einem „Klima-Dashboard“ mit abrufbaren Hintergrundinformationen z.B. zu „Kühlen Orten“ oder „Unwetterwarnungen“ veröffentlicht und visualisiert werden. Hierbei wird die Stadt durch das ehrenamtliche Netzwerk des OK Labs Karlsruhe unterstützt. Auf Basis dieser Daten und Informationen wird zudem ein möglicher Umbau der vorhandenen Bewässerungsanlagen am Friedrichsplatz auf eine automatisierte Bewässerung und eine Ausweitung auf weitere Flächen geprüft.

Der Spatenstich für das Pilotprojekt „Smarter Friedrichsplatz“ fand im September 2021 statt.

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