Anja Krauth hat sich in ihrer Abschlussarbeit darauf konzentriert, ein kostengünstiges Gerät zu entwickeln, das vielseitig anpassbar ist. Der Klimawandel ist allgegenwärtig – Extremwettersituationen nehmen zu, sowohl Dürre wie auch Überschwemmungen gehören heute vermehrt zur Tagesordnung. „Sowohl in urbanen Räumen, wie auch in der Land- und Forstwirtschaft wird es immer wichtiger, aktuelle Zustände über den Boden und das dort gebundene Bodenwasser zu erhalten“, erklärt Prof. Dr. Ligocki aus der Fakultät Maschinenbau der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften. „Sei es, um die Wachstumsbedingungen in der Landwirtschaft überwachen zu können, Aussagen über Trockenstress im Wald treffen zu können oder im urbanen Raum die Aufnahmekapazität
von Versickerungsflächen für den Hochwasserfall zu bewerten.“

Prof. Dr. Andreas Ligocki und Masterabsolventin Anja Krauth mit dem entwickelten Bodensensor.

Üblicherweise würden diese Zustandserhebungen durch zeitintensive Begehungen oder Bodenproben durchgeführt. Seit einiger Zeit kämen jedoch vermehrt auch intelligente Bodensensoren zum Einsatz, die neben der Bodenfeuchtigkeit in unterschiedlichen Bodenhorizonten auch Temperaturen, pH-Werte oder den Niederschlag überwachen können. Mit ihnen könnten Land- und Forstwirte über entsprechende Funkschnittstellen wie GSM-Netz oder spezielle Funknetzwerke Handlungsempfehlungen für die künstliche Beregnung oder die Anpflanzung geeigneter klimaresilienter Bäume geben.
„Die momentan am Markt verfügbaren hochgenauen sogenannten IoT-Sensoren (Internet of Things-Sensoren) wurden jedoch hauptsächlich für Forschungszwecke entwickelt und eignen sich aufgrund der Anschaffungskosten kaum für eine großflächige Ausbringung“, erklärt Ligocki. „Dieses wäre aber erforderlich, damit sich im Alltag tatsächlich fundierte Aussagen für die Betreibenden treffen lassen. Einzelne Geräte helfen hier nur wenig. Unter der derzeitigen Kostensituation gibt es für einen „Massen-Rollout“ jedoch keine Chance.“
Genau an dieser Stelle setzt das vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) geförderte Projekt „5G-Smart Country“ an, in dessen Rahmen von der wissenschaftlichen Mitarbeiterin und Master-Absolventin Anja Krauth nun ein sogenannter „low-cost customized sensor“ entwickelt wurde. „Nach umfangreicher Recherche und durch geschickte Kombination von günstigen Zukaufkomponenten in Verbindung mit eigener Entwicklungsarbeit ist es ihr gelungen, einen Bodensensor zu entwickeln, der nicht nur deutlich kostengünstiger ist, sondern dazu sehr einfach kundenindividuell an die jeweiligen Bedürfnisse und Einsatzszenarien angepasst werden kann“, freut sich Ligocki, der die Masterarbeit betreut hat.
Um die Herstellungskosten deutlich zu senken, habe Anja Krauth darauf geachtet, sehr preiswerte Standard- und Normartikel geschickt miteinander zu kombinieren. Diese seien im Rahmen der Entwicklung teilweise sogar komplett zweckentfremdet. So bestehe das eigentliche Sensorgehäuse beispielsweise aus einem Weidezaunpfahl und der Kopf des Gehäuses aus Bestandteilen der Sanitärbranche. „Die Elektronik und die eigentliche Sensorik hingegen sind hochwertig und witterungsbeständig gekapselt. Der verbaute Akku kann dank intelligentem Management das System mehrere Jahre mit Energie versorgen, bevor er geladen werden muss“, erklärt Anja Krauth die Vorteile des von ihr entwickelten Bodensensors.

Die Anwendungsfälle für diese Art der Sensoren seien sehr vielschichtig.Prof. Dr. Andreas Ligocki ist begeistert: „Wir erhalten schon jetzt zahlreiche Anfragen und Vorschläge für diesen Sensor. In einem bereits bewilligten Folgeprojekt geht es beispielsweise darum, funktionelle und Speisepilze unter Beobachtung der Sensoren in Totholz zu züchten und so selbst abgestorbenen Waldarealen noch eine Aufgabe zu geben. In anderen Projekten sollen die Sensoren helfen, numerische Bodenwassermodelle zu optimieren, oder den richtigen Zeitpunkt für die Bewässerung von Stadtbäumen oder Zuckerrüben zu treffen. Wir sind gespannt, was noch alles kommt. Das Potenzial ist wirklich riesig!“

Text: ZIM
Foto: Jannik Obert/Ostfalia