Smart City: Intelligente Bewässerungssysteme für Städte und Kommunen

Stadtbegrünung ist ein großes Thema. Gerade in den zunehmend heißen Sommern brauchen unsere Innenstädte eine gut funktionierende „Grüne Lunge“. Damit die Bäume nicht unter der Trockenheit leiden und unsere Ressourcen dennoch nicht übermäßig strapaziert werden, sind intelligente Lösungen gefragt wie Bewässerungssysteme mit Funksensoren. 

Es wird immer wärmer. Das haben inzwischen auch die letzten Mitarbeiter/-innen aus all den klimaanlagengekühlten Büros wahrgenommen. In Frankfurt, Deutschland und weltweit. Der Begriff „Traumsommer“ mutiert angesichts der anhaltenden Dürren zum Albtraumsommer – für Pflanzen, Wiesen, Bäume, Wälder und nicht zuletzt für den Menschen. Die Temperaturen steigen, Extremwetter nehmen zu – wir sind mittendrin im Klimawandel. Uwe Kirsche, Pressesprecher des Deutschen Wetterdienstes (DWD), sagte dazu am 30. August: „Der Sommer 2022 war in Deutschland der sonnigste, sechsttrockenste und gehört zu den vier wärmsten seit Aufzeichnungsbeginn.“

Quelle: DWD Offenbach

Die Folge: hydroklimatische Gefahren wie Dürre und Wassermangel auch in Deutschland, was für Branchen wie Energieerzeugung, Industrie und Wasserversorgung eine große Herausforderung bedeutet. Laut Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) ist die derzeitige Trockenheit das mit großer Wahrscheinlichkeit größte Dürreereignis über Mitteleuropa in den letzten 250 Jahren. Es gilt daher, auch im Bereich der Wasserversorgung mögliche Änderungen der langfristigen mittleren Wasserverfügbarkeit zu prüfen. Aussagen, die uns zum Nachdenken, noch besser aber zum Handeln bringen sollten. Und zwar, bevor Baumsterben und Trockenstress unsere Wälder in die Knie zwingen und unsere Städte betongrau machen. Ende August 2022 sah man auf den Dürremonitor-Karten des UFZ überwiegend rot, auch in Hessen: UFZ-Dürremonitor / Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung

Laut DWD meldete Hessen für 2022 Dauersommer und Dürre. Dem Rekordergebnis von 56 Sonnentagen und 860 Sonnenstunden stehen magere 85 l/m² Niederschlag, vertrocknete Landschaften und verbrannte Wälder gegenüber. Damit gilt Hessen in diesem Sommer als das zweitniederschlagsärmste Bundesland. Keine schöne Bilanz. Die Natur zeigt uns auch die „rote Karte“ in Bezug auf pflanzenverfügbares Wasser:

Pflanzenverfügbares Wasser in Hessen, Stand: 29. August 2022

Quelle: UFZ-Dürremonitor / Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung

Was genau heißt „pflanzenverfügbares Wasser“? Unterschiedliche Böden können Wasser unterschiedlich gut speichern – aufgrund ihrer Bodenbeschaffenheit und des Porenvolumens im Boden aus Wasser oder Luft. Kurz: Je kleiner der Porenraum, desto besser für die Vegetation. Hessen liegt hier am 29. August 2022 nahezu flächendeckend bei glatten null % nutzbarer Feldkapazität (nFK). Feldkapazität ist das Wasser, das nach drei Tagen noch nicht abgelaufen ist, also vom Boden gegen die Schwerkraft gehalten werden kann. Das gilt im Wald genauso wie im Stadtgebiet.

nFK = nutzbare Feldkapazität, Quelle: UFZ-Dürremonitor / Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung

Mehr zur smarten Stadtbewässerung

Wassermangel und Wasserstress auch in Städten und Kommunen

Die Begrünung von Städten und Kommunen, insbesondere im Bereich von verdichteten Flächen wie Stadtquartieren sowie Sport- und Industrieparks, erfüllt gleich mehrere Voraussetzungen: Parks und Grünanlagen kühlen Straßenraum und Stadtviertel deutlich herunter und bilden einen wertvollen Lebensraum für die lokale Fauna. Der positive Effekt auf die CO₂-Bilanz sowie die Steigerung von Aufenthaltsqualität und städtischer Attraktivität sind weitere Argumente für unsere Stadtbäume. Aber wie bringt man diese durch die heißen Sommer? Wasserstress, auch Trockenstress genannt, wird oft erst erkannt, wenn es zu spät ist! Gerade bei Jungbäumen entstehen erhebliche Schäden: Die ersten fünf Jahre nach Neupflanzung sind entscheidend für ein gesundes Wachstum. Jedes Jahr registrieren Städte und Kommunen ein großes Baumsterben aufgrund von Wassermangel. Zudem wird häufig nicht in der richtigen Menge bzw. zum geeigneten Zeitpunkt gewässert. Wasser versickert oder verdunstet dann oft, bevor es bei den Baumwurzeln ankommt.

Ressourcen müssen mehr geschont werden: Aktuell wird die Bewässerung vorwiegend in regelmäßig geplanten Intervallen umgesetzt – auch wenn Bäume vielleicht noch gut versorgt sind. Bodenbeschaffenheit, Wetter, Baumart und Wurzeltiefe bedingen meist unterschiedliche Wassermengen und Bewässerungszeiten. Das „Gießkannenprinzip“ – auch wenn es sprachlich passt – ist hier fehl am Platz: Wenn der Wurzelballen ständig nass ist, wird der Sauerstoff aus dem Boden gedrückt. 

Worum geht es also? Um

• eine bedarfsgerechte Bewässerung der Bäume in den Städten und Kommunen
• der Vorbeugung von Baumsterben in Städten
• die dringend notwendige Einsparung der wertvollen Ressource Wasser
• die Reduzierung von Personal- und Kraftstoffkosten sowie Schadstoffemissionen durch zu viele Bewässerungsfahrten
• eine lebenswerte, nachhaltige Stadt.

Städte und Kommunen sind gefordert, umzudenken. Dazu braucht es eine smarte Lösung, die Image und Wettbewerbsfähigkeit zugleich steigert und die Stadt moderner und digitaler macht. Ziel: Über Funksensoren „sprechen“ die Bäume mit dem Grünflächenamt oder der Stadtverwaltung und kommunizieren ihren tatsächlichen Wasserbedarf – so werden unnötige Anfahrten mit dem Wassertankwagen reduziert. Klingt futuristisch? Ist es aber nicht. Mainova bringt das Know-how und die Technologie mit, um aus Städten und Kommunen Smart Citys zu machen.

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Die Technologie hinter dem smarten Bewässerungssystem

Bedarfsgerechtes Bewässern erfolgt in zwei Schritten: die Ermittlung des individuellen Wasserbedarfs und die Bewässerung. Intelligente Lösungen für Städte und Kommunen bieten beides, optional auch in Kombination:

• SoloSens – ein Bodensensor, der mittels Tensiometer die Bodenfeuchte-Daten per Funk (LoRaWAN) an ein IT System übermittelt. Hier werden die Daten ausgewertet und dem Grünflächenamt als Bewässerungsempfehlungen über eine Web-Applikation bereitgestellt. Per App werden kritische Bäume mit Standortangaben angezeigt, automatisierte Meldungen weisen auf den Bewässerungsbedarf hin. Die Bewässerungsfahrzeuge können die Bäume gezielt anfahren. So kann die Routenplanung optimiert werden: Insbesondere Plätze mit besonders dringendem Wasserbedarf müssen angefahren werden. Optional auch in Verbindung mit Hydro-X erhältlich.
• Hydro-X – das vollautomatisierte Bewässerungssystem in Form von attraktiven Sitzmöbeln in L-Form (Hydro-Bench L) oder als Quadrat (Hydro-Bench O) für den stationären und mobilen Einsatz, inklusive WebApp und Füllstandanzeige. Unter der Sitzfläche verbirgt sich ein Wassertank mit einem Fassungsvermögen von 600 bis 2 000 Litern. Ein Bodensensor misst den Wasserbedarf, die Bewässerung erfolgt direkt aus dem Tank. Eine Anfahrt mit dem Bewässerungsfahrzeug ist nur noch zum Befüllen des Tanks erforderlich. Der Baum wird optimal gewässert und vor Trockenstress geschützt, städtisches Personal wird zugleich entlastet.

Weitere Vorteile des vollautomatischen Systems: 

• Die Bewässerung erfolgt zu Zeiten, in denen der Baum das Wasser besser aufnehmen kann. 
• Wetterdaten können zur Bewässerung genutzt werden (wenn es am nächsten Tag regnen soll, wird nicht bewässert). 
• Wasser wird nicht auf die Erdoberfläche gegeben, wo ein großer Teil verdunstet - sondern per Tröpfchenbewässerung an die Wurzel.
• Der Wassertank kann gefüllt werden, wenn noch viel Wasser vorhanden ist - er ist somit ein dezentraler Wasserspeicher.

Beide Lösungen ermöglichen eine zielgerichtete Bewässerung und langfristige Ressourcenschonung. Mit Hydro-X sichern sich die Entscheider in den Städten eine funktionelle 2-in-1-Lösung: Bewässerungssystem und attraktives Sitzmöbel in einem. SoloSens und Hydro-X funktionieren über LoRaWAN, eine Technologie für den energieeffizienten Datentransfer über lange Strecken. LoRaWAN ermöglicht das Verwalten von mehreren tausend Sensoren innerhalb eines Netzwerks sowie die Verarbeitung der Sensordaten. Mainova, Experte im Auf- und Betrieb technischer Infrastrukturen, stellt die LoRaWAN-Funkinfrastruktur sowie die Datenvisualisierung zur Verfügung. Bei Fragen: einfach melden.

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