Vernetzte Sensoren Smarter Schutz von Luft und Wasser

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Der EU Green Deal rückt den Umweltschutz ins Blickfeld. Wie Länder und Kommunen mit smarten Sensoren zum Schutz von Wasser und Luft beitragen können.

Die Auswirkungen von Umweltverschmutzung und Klimawandel bekommen wir immer häufiger zu spüren, seien es Wasserknappheit und Dürreperioden oder die Feinstaubbelastung in der Luft. Mit smarten Messsystemen, basierend auf dem Internet of Things (IoT), lässt sich der Einfluss des Menschen auf Umwelt und Ressourcen technisch ermitteln. In Darmstadt beispielsweise prüfen smarte Messgeräte die Luftqualität. Im niedersächsischen Diepholz registrieren Sensoren die Wasserentnahme landwirtschaftlicher Betriebe aus Brunnen. Transparenz ist der Schlüssel, um Ressourcenverschwendung zu reduzieren. Nicht zuletzt, weil Wasserverbrauch und Luftverschmutzung beunruhigend zunehmen.

Wie ernst die Lage wirklich ist

In den vergangenen 20 Jahren hat Deutschland mehr als 15 Milliarden Tonnen Wasser aus natürlichen Speichern verloren. Auch die Luftqualität hat sich verschlechtert: Mit 2,5 Mikrometern Feinstaub in der Luft wurde der festgelegte Grenzwert der WHO an fast allen Messstationen der Bundesrepublik überschritten. Von der Belastung sind vor allem Deutschlands Ballungsräume betroffen.

Europaweit leben sogar 98 Prozent der Menschen in Gegenden mit zu hoher Feinstaubbelastung. Naturkatastrophen sowie zunehmende Gesundheitsprobleme erfordern ein Umdenken hin zum nachhaltigeren Umgang mit Ressourcen.

Wie die Politik Schutzmaßnahmen antreibt

Mit gezielten Maßnahmen stößt die Politik ein Umdenken an: Im März 2023 legte das Bundesumweltministerium eine nationale Wasserstrategie vor. An der Strategie sind Bund, Länder, Kommunen, die Wasserwirtschaft und alle wassernutzenden Wirtschaftsbereiche und Gruppen beteiligt. Gemeinsam arbeiten sie daran, einen naturnahen Wasserhaushalt wiederherzustellen und die Wasserwirtschaft klimaresilient zu machen.

Auf europäischer Ebene ändert sich ebenfalls einiges: So sollen Luft und Wasser bis spätestens 2050 im Zuge des Null-Schadstoff-Ziels des European Green Deals schadstofffrei sein. Der neue Vorschlag der Kommission sieht vor, den Jahresgrenzwert für Feinstaub (PM2,5) um mehr als die Hälfte zu senken.

Wie Stadt und Land von Messsystemen profitieren

Bessere Luftqualität und nachhaltiges Wassermanagement sind Aufgaben der Kommunen, Städte und Betriebe. Der öffentliche Sektor sollte dazu auf zwei Mittel setzen: Das Internet of Things und Datentransparenz. Datentransparenz wird mit einem deutschlandweiten Data Space möglich.

Im Data Space lassen sich unter anderem die mittels IoT gesammelten Daten zur Luft- oder Wasserqualität über die kommunalen Grenzen hinweg automatisiert austauschen. So können die Kommunen Aussagen zum Status Quo der Luft- oder Wasserqualität treffen. Dabei erfüllt der Data Space vordefinierte Richtlinien für Datentransaktionen und garantiert Datensouveränität.

Wie Darmstadt die Luftqualität verbessert

Viele deutsche Städte setzen zur Messung der Luftqualität auf Messcontainer. Das Problem: Sie brauchen viel Platz und sind recht teuer. Darmstadt zeigt einen neuen Weg: Seit 2019 testet die Kommune erfolgreich eine kostengünstige und schlanke Messstation. Dazu wurden 18 IoT-basierte Luftgüte-Messsysteme an Verteilerkästen für Internet und Telefon in der Stadt und im Umland angebracht.

Wie funktioniert es? Die Messstation saugt Luft an und reagiert dank der Sensoren auf gesundheitsschädliche Gase und Partikel wie NO, NO₂ und O₃/Ozon. Über LTE-M-Mobilfunk sendet das Gerät die Messdaten an die Cloud. Die Werte werden im Rechenzentrum in Schadstoff- und Feinstaubwerte umgerechnet. Über das Dashboard der Cloud-Lösung können die Verantwortlichen Echtzeitdaten, Mittelwerte und Tendenzen einsehen. Prognosen sind möglich, um den Verkehr bei Verschlechterung der Luftqualität in einem Bereich frühzeitig umzulenken. Darmstadt ist mit dem Monitoring in der Lage, die Luftreinhaltepläne zu überprüfen und einzuhalten.

Wie digitales Wassermanagement in Niedersachsen funktioniert

Technologie auf Basis des Internet of Things unterstützt Kommunen und Betriebe auch beim Wassermanagement. Landwirtinnen und Landwirte im niedersächsischen Diepholz suchten nach einer Lösung, die die Erfassung des Wasserverbrauchs erleichtert. Mit Ground Water Monitoring von T-Systems kann die Kommune mithilfe von smarten Sensoren in Echtzeit die genaue Entnahme des Grundwassers überwachen.

Dazu wurden die Wasserzähler in den Grundwasserbrunnen durch smarte Sensorik erweitert. Einmal in der Stunde kommunizieren die Geräte über das LTE-M-Netz mit der IoT-Cloud. Dank der Lösung trifft der Kreis datenbasierte Entscheidungen für die Landwirtschaft zum Schutz von feuchteabhängigen Gebieten und macht so die Feldbewässerung nachhaltiger.

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