Smartes Stadtgrün
Sensoren für effiziente Bewässerung und bessere Baumpflege
Warum wir Bäume brauchen
Für die Hitzeresilienz in den Städten und Gemeinden ist der Baumbestand von immenser Bedeutung. Bäume spenden Schatten, dienen als Luftreiniger und speichern Wasser. Darüber hinaus sind sie Zuhause für viele Tiere. Viele städtische Bäume sind jedoch belastet, zum Beispiel durch Straßenverkehr, Trockenheit oder weil ihr Standort ungünstig ist. Hinzu kommen durch den Klimawandel bedingte Veränderungen. Vielerorts werden daher neue Bäume gepflanzt. Aber insbesondere Jungbäume benötigen wiederum ausreichend Wasser, um gesund zu bleiben und zu wachsen. Grünflächenämter und Bauhöfe sind damit, insbesondere in heißen und trockenen Sommern, zunehmend überfordert.
Effizientes Bewässerungsmanagement
Für ein effizientes Bewässerungsmanagement und um die Pflege der Stadtbäume zu verbessern, beschäftigen sich immer mehr Kommunen mit dem Thema "Smartes Stadtgrün". Mittels Sensoren wird der tatsächlich Wasserbedarf der Bäume ermittelt. Über die elektronische Verarbeitung der Daten sollen dann die Fahrtrouten der Bewässerungsfahrzeuge optimiert werden. Das intelligente Gießmanagement soll Arbeitsressourcen schonen, Wasser sparen und zur optimalen Pflege der Stadtbäume beitragen.
Exemplarisch stellen wir im Folgenden zwei Modellversuche in Dortmund und Frankfurt vor:
Dortmund: Sensoren helfen Stadtbäume zu pflegen.
Die Stadt Dortmund hat an einigen „Testbäumen“ Sensoren angebracht, die die Feuchtigkeit in den Kronen messen. Dazu gehören sowohl junge als auch alte Bäume, denn die Pflegeanforderungen unterscheiden sich bei den beiden Gruppen deutlich.
Messung direkt in der Krone statt im Boden
„Bodenfeuchte ist nicht gleich Bodenfeuchte, nicht alles Wasser ist pflanzenverfügbar“, sagt Heiko Just, Leiter des Grünflächenamts. Es gibt Wasser im Boden, das nicht von Bäumen aufgenommen werden kann, der sogenannte Totwasseranteil. Diesen Anteil aus der Bodenfeuchte herauszurechnen, ist laut Heiko Just schwierig. Darum sei es sinnvoller, zu messen, wie viel Feuchtigkeit die Bäume selbst in den Baumkronen gespeichert haben. Die Sensoren messen – vereinfacht gesagt – den Widerstand des wasserführenden Gewebes im Stamm. Je mehr Wasser vorhanden ist, desto geringer ist der Leitungswiderstand.
Das Grünflächenamt will mithilfe der Messergebnisse die Bewässerung der Jungbäume optimieren. Damit sie in den ersten Pflanzjahren gut angehen und gedeihen, benötigen sie Wässerungen. Doch wie viel Wasser ist nötig? Ziel ist es, so viele Jungbäume wie möglich zu erhalten.
Auch für die alten, großen Bäume liefern die smarten Sensoren wichtige Rückschlüsse. Hier stehen präventive Maßnahmen wie Entsiegelung und Baumscheiben-Vergrößerung im Fokus. Zusätzlich erhofft sich das Grünflächenamt Rückschlüsse, um zukünftige Bedarfe bei der Kronenpflege, zum Beispiel nach heißen Sommern, besser abschätzen zu können.
Besserer Baumschutz durch mehr Wissen
Lars Terme, Baumexperte beim Grünflächenamt, freut sich über die allerersten Ergebnisse. Zwar sei es noch zu früh für eine fundierte Auswertung, aber: „Wir können schon ablesen, dass die Altbäume dank ihrer tiefen Wurzeln Zugang zu größeren Wassermengen als vermutet haben“, so Terme. „Je mehr wir über das Wasser in Bäumen wissen, desto besser können wir die Bäume pflegen und auch schützen: Wir bemerken dadurch frühzeitig, wenn dem Baum etwas fehlt. So können wir schnell handeln und Totholz entfernen.“
Das Sensoren-Projekt wird in Kooperation zwischen dem Grünflächenamt und dem Team von Smart City Dortmund entwickelt. Gefördert wird es durch das Modellprojekt „Smart City“ der Städte Dortmund und Schwerte vom Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen.
Weitere Infos:
Software unterstützt bedarfsgerechte Baumbewässerung in Frankfurt
Rund 7.000 bis 8.000 Jungbäume versorgt das Grünflächenamt in Frankfurt. Der Palmengarten und der Botanische Garten kümmern sich auf ihrem Gelände um 3.800 Gehölze außerhalb der Gewächshäuser. Angesichts des Klimawandels und häufigerer Trockenperioden ist zunehmend mehr Wasser nötig, um das städtische Grün zu erhalten. Aber wie lassen sich Bäume zukünftig effizient bewässern?
Antworten soll das "NEWS – Natural-digital Ecosystems for Water Savings"-Projekt liefern. Sensorentechnik und eine digitale Lösung soll Gärtnerinnen und Gärtner zukünftig unterstützen, Stadtbäume bedarfsgerecht mit Wasser zu versorgen. Ziel ist es nur noch die Bäume mit tatsächlichem Bedarf zu versorgen, was Zeit, Fahrtwege und wertvolles Wasser spart. Die während der Laufzeit gesammelten Erfahrungen und Erkenntnisse im Reallabor Palmengarten sollen auch als Blaupause für andere Städte und Kommunen bundesweit dienen.
Das mit rund 1,3 Millionen Euro durch das Hessische Ministerium für Digitalisierung und Innovation geförderte Projekt läuft seit April 2023. 200 Messpunkte an Bäumen im Palmengarten und im restlichen Stadtgebiet wurden mit Sensoren versehen, welche die Saugspannung und den Wassergehalt im Boden messen. Aktuell arbeiten Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Informationstechnik an einer Software, die auf Basis der gewonnenen Daten die genauen Wasserbedarfe einzelner Bäume anzeigt. Durch NEWS wird der gesamte Prozess abgebildet: von der Datensammlung durch Sensorik über die datenbasierte Auswertung und algorithmische Routenplanung bis hin zur Übergabe an mobile Endgeräte zur operativen Umsetzung durch Gärtnerinnen und Gärtner.
Schon ab Herbst 2025 soll die Software so weit ausgereift sein, dass sie zum Einsatz kommen kann. Zukünftig ist zudem vorgesehen, neben den Sensordaten zusätzliche Wetter- und Umgebungsdaten zu nutzen sowie eine KI-Komponente zu integrieren, um die Ergebnisse weiter zu präzisieren. Bereits jetzt bieten die erhobenen Sensordaten aber eine solide Grundlage für eine intelligente, bedarfsorientierte Bewässerung. Damit nicht jeder Baum im Stadtgebiet mit einem eigenen Sensor ausgestattet werden muss, werden Baumgruppen gebildet. Bäume mit ähnlichen Parametern, etwa Baumart, Standort, Substrattyp oder Mikroklima, werden gruppiert und die entsprechenden Bewässerungsbedarfe daraus abgeleitet.
Weitere Infos:
Pressemitteilung Digitales Hesssen
NEWS – Natural-digital Ecosystems for Water Savings