Die Folgen des Klimawandels stellen Städte und Kommunen vor wachsende Herausforderungen. Trockenschäden sind längst nicht mehr nur im Wald, sondern auch im Stadtbild unübersehbar. Verschärft wird die Situation durch extreme Wetterschwankungen: Das abwechselnde Auftreten von langanhaltenden Dürreperioden und plötzlichem Starkregen belastet dabei nicht mehr nur die Vegetation, sondern stellt das gesamte urbane System vor eine Zerreißprobe. Während die Pflanzen unter akutem Wassermangel leiden, führen anschließende Starkregenereignisse dazu, dass die ausgetrockneten und z. T. versiegelten Böden die massiven Wassermengen nicht schnell genug aufnehmen können. Das Wasser geht den Pflanzen verloren und sorgt zusätzlich zu einer Überlastung der städtischen Kanalisation
Um Straßenbäume und Grünflächen durch diese extremen Phasen zu bringen, ist ein enormer personeller und technischer Aufwand nötig: Große Mengen Wasser müssen zu den Standorten transportiert und dort oft noch nach dem ineffizienten “Gießkannenprinzip” verteilt werden. Diese intensiven Bewässerungen binden wertvolle Personalkapazitäten – Ressourcen, die in Zeiten des Fachkräftemangels ohnehin knapp und teuer sind und an anderer Stelle dringend anderweitig eingesetzt werden können.
Kooperation mit der Hohrenk Systemtechnik GmbH
Wie die Bewässerung von Stadtgrün zukünftig smarter, ressourcenschonender und effizienter gestaltet werden kann, untersucht die Ostfalia gemeinsam mit der Hohrenk Systemtechnik GmbH im Forschungsprojekt “SmartCity Irrigation”. Die Projektidee entstand auf Grundlage des abgeschlossenen Teilprojekts 5G-Smart-Forestry sowie eines studentischen Projekts, in dessen Rahmen eine Studierendengruppe einen ersten Demonstrator für eine autarke Bewässerungslösung in Form einer Sitzbank entwickelte. Diese steht noch immer am Campus Wolfenbüttel zwischen den Gebäuden “C” und dem Gebäude der Fakultät Recht.
Regenwasser sammeln und bedarfsgerecht bewässern
Ziel des Projekts ist die Ausstattung von insgesamt zehn Wartehallen in der Region mit autarker Bewässerungstechnik. Das an den Wartehallen anfallende Regenwasser wird gesammelt, in integrierten Wassertanks gespeichert und anschließend zur Bewässerung des eigenen Gründachs, der Straßenbäume oder angrenzender Grünflächen genutzt.
Die Hohrenk Systemtechnik GmbH übernimmt die Planung, Fertigung und Anbringung der Wassertanks an den Bestandswartehallen. Die Ostfalia stattet die Anlagen mit IoT-Technik und Sensorik aus und entwickelt die intelligente Steuerung. Über eine digitale Benutzeroberfläche können die Betreibenden jederzeit relevante Sensor- und Betriebsdaten wie Tankfüllstände oder Wetterdaten einsehen. Bei einem Bewässerungs- oder Befüllungsbedarf können die zuständigen Stellen entsprechend informiert werden. An dieser Stelle greifen die beteiligten Fakultäten der Informatik (Professorin Ina Schierung) und des Maschinenbaus (Professor Andreas Ligocki) Hand in Hand ineinander.
Spannender Nebeneffekt: Die Kommunen erhalten so – zusätzlich zur kontrollierten Bewässerung – gleichzeitig mittels der aufgebauten lokalen Wetterstationen einen Einblick in lokale Klimasituationen und können sich so über ihre “Hotspots” der Stadt informieren. Zusätzlich wird mittels bei Bedarf integrierter Gateway die Möglichkeit gegeben auch anderweitige IoT-Systeme kommunizieren zu lassen. Die Wartehallen funktionieren dann quasi als „Hotspot“ auch für andere Aufgaben. Durch die Kombination aus Regenwassernutzung, Sensorik, automatisierter Steuerung und digitaler Datenbereitstellung soll der manuelle Bewässerungsaufwand reduziert und gleichzeitig ein sparsamer und bedarfsgerechter Umgang mit der Ressource Wasser ermöglicht werden.
Erste Anlagen in vier Kommunen erfolgreich in Betrieb
Ein wichtiger Meilenstein des Projekts ist bereits erreicht: In der Stadt Salzgitter, der Gemeinde Lehre und der Stadt Wolfsburg wurden nun die ersten sechs SmartCity-Irrigation-Anlagen erfolgreich umgesetzt, in Betrieb genommen und an die Kommunen übergeben. Zwei weitere Haltestellen in Braunschweig wurden ebenfalls mit SmartCity-Irrigation-Anlagen ausgestattet und erfolgreich in den Einsatz überführt. Damit wird das entwickelte System in unserer Region inzwischen an unterschiedlichen Standorten und für verschiedene Bewässerungsaufgaben unter realen Bedingungen betrieben.
In Salzgitter sind drei Wartehallen mit der intelligenten Bewässerungstechnik ausgestattet. Zwei Anlagen am Dürerring versorgen jeweils das eigene Gründach mit gespeichertem Regenwasser, wobei eine der Wartehallen zusätzlich über eine Wetterstation verfügt. Am dritten Standort in Salzgitter-Sauingen wird das gesammelte Regenwasser für die Bewässerung eines Straßenbaums eingesetzt.
In der Gemeinde Lehre sind zwei weitere Anlagen in Betrieb. Gegenüber der Polizeidienststelle in Lehre wird das Gründach einer Wartehalle bewässert und über eine zusätzliche Wetterstation werden meteorologische Daten erfasst. Am Standort in Flechtorf gegenüber dem TEDOX-Markt dient das gespeicherte Regenwasser wiederum der Bewässerung eines Straßenbaums.
Auch in Wolfsburg wurde die SmartCity-Irrigation-Anlage an der Bushaltestelle am Bahnhof Fallersleben im Bereich der dortigen mobiSTATION umgesetzt und in Betrieb genommen. Das dort gesammelte Regenwasser dient der Bewässerung eines neu gepflanzten Baumes. Damit wird auch in Wolfsburg erstmals eine Wartehalle mit Regenwasserspeicherung, Sensorik und automatisierter Bewässerung kombiniert.
In Braunschweig wurden dabei zwei Straßenbahnhaltestellen mit bestehenden Gründächern umgerüstet und mit der intelligenten, bedarfsgerechten Bewässerung ausgestattet.
Die bereits umgesetzten Standorte zeigen die unterschiedlichen Anwendungsmöglichkeiten des Systems: von der automatisierten Bewässerung begrünter Wartehallendächer bis zur gezielten Versorgung von Stadtbäumen. Gleichzeitig liefern die Anlagen im laufenden Betrieb wichtige Sensor- und Betriebsdaten, anhand derer die Bewässerungsstrategien und das Gesamtsystem weiter optimiert werden können.
Weitere Kommunen folgen
Mit den Unterweisungen in Salzgitter, Lehre und Wolfsburg ist die Umsetzung des Projekts noch nicht abgeschlossen. Im weiteren Projektverlauf werden noch die letzten Unterweisungen in zwei weiteren Kommunen folgen. Damit wird die praktische Erprobung auf zusätzliche Standorte final ausgeweitet, die Übertragbarkeit der entwickelten Lösung auf verschiedenste kommunale Rahmenbedingungen weiter untersucht und das Projekt erfolgreich und fristgerecht abgeschlossen.
Ziel ist es, aus den Erfahrungen aller Standorte Erkenntnisse für einen zukünftigen breiteren Einsatz intelligenter und autarker Bewässerungssysteme abzuleiten. Neben der technischen Zuverlässigkeit stehen dabei insbesondere die bedarfsgerechte Bewässerung, die effiziente Nutzung des vorhandenen Regenwassers und die Einbindung in kommunale Abläufe im Mittelpunkt.
Das Projekt SmartCity Irrigation wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) im Rahmen des Bundesmodellvorhabens "Unternehmen Revier" (Förderkennzeichen: 20.03_UR_P_03/2024) gefördert. Das Projekt wird in Zusammenarbeit der Fakultäten Informatik und Maschinenbau sowie der Hohrenk Systemtechnik GmbH durchgeführt.
Beitrag zu nachhaltigen und digitalen Kommunen
Das Projekt SmartCity Irrigation verbindet Klimaanpassung mit Digitalisierung und leistet insbesondere einen Beitrag zu folgenden Zielen:
• Erhalt von Stadtbäumen sowie Förderung des Mikroklimas und der Feinstaubbindung,
• sparsamer und nachhaltiger Einsatz der Ressource Wasser,
• Nutzung und Speicherung von Regenwasser unmittelbar am Standort,
• digitale und smarte Weiterentwicklung bestehender Wartehallen,
• bedarfsgerechte Bewässerung auf Grundlage von Sensor- und Betriebsdaten,
• Einbindung in bestehende digitale Infrastrukturen der Kommunen,
• Übertragbarkeit der entwickelten Methodik auf weitere Bewässerungsanwendungen,
• Beteiligung und Sensibilisierung der Bevölkerung, beispielsweise durch Baum-Patenschaften,
• Förderung der Digitalisierung im urbanen und ländlichen Raum sowie
• Optimierung von Bewässerungs- und Befüllroutenplanung zur effizienteren Nutzung von Personal- und Maschinenressourcen.
Die Gespräche mit den Kommunen verdeutlichen eindrucksvoll: Das Projekt SmartCity Irrigation trifft präzise den Nerv unserer Zeit. Es schließt die Brücke zwischen Theorie und Praxis und zeigt, wie gewinnbringend angewandte Forschung in den Alltag einfließen kann – ein echter Gewinn für die Kommunen, die Ostfalia und das Unternehmen Hohrenk und vor allem für das, was uns alle verbindet: unsere Umwelt.
