Projekte – SENS

Im Weinbau, wo man mit Öfen und Kerzen gegen den Spätfrost vorgeht, ist auf die teils über 20 Jahre alten Frühwarnsysteme nicht immer Verlass.

Im Jahr 2017 entstand im österreichischen Wein- und Obstbau ein Spätfrostschaden in der Höhe von 70 Mio. Euro, 2016 machte der Verlust laut der Österreichischen Hagelversicherung sogar 200 Mio. Euro aus. Jedes Jahr Mitte Mai drohen noch die sogenannten „Eisheiligen“ mit Temperaturen unter dem Nullpunkt und möglichen Ernteeinbußen. Nun wappnet man sich mit LoRaWAN^TM gegen die gefürchtete Kälte.

Ing. Christoph Nastl (c) Weingut Bründelmayer

Die präzisen Temperaturvorhersagen mittels IoT-Technologie werden uns angesichts der immer extremeren Wetterbedingungen sehr weiterhelfen. Das betrifft sowohl das bessere Abfangen von Frostschäden als auch den Pflanzenschutz, der ebenfalls temperaturabhängig ist.

Ing. Christoph Nastl, MA

Betriebsleitung Bereich Weingarten, Weingut Bründlmayer

Die über das SENS LoRaWAN^TM angebundenen Wetterstationen warnen rechtzeitig vor Spätfrost. Die angebotene End-to-End Lösung zur Kleinzellenmessung von Lufttemperatur und Feuchtigkeit im Bereich Frostvorhersage sendet alle zehn Minuten den durchschnittlichen Messwert von Temperatur und Feuchtigkeit dieser Periode, sowie den höchsten und niedrigsten Wert. Diese Daten bilden die Grundlage für neue, genauere Berechnungs- und Prognosemodelle.

Durch die effiziente Datenübertragung, die geringen Sensorkosten und die lange Batterielaufzeit der Messgeräte wird es möglich mit LoRaWAN^TM ein Vielfaches der bisher verwendeten Sensoren ins Feld zu bringen und Frost- sowie Hitzewarnungen per SMS oder Email auszulösen.

Ein Demo-Betrieb zur Frostwarnung läuft aktuell im Kamptal und der Wachau auf den Weingütern Bründlmayer und Müller sowie dem Klosterneuburger Versuchsgut Agneshof der HBLA Wein- und Obstbau.

Wetterstation und Temperatur- und Feuchtigkeitssensor im Weingarten (c) SENS

Der Demo-Betrieb bei den niederösterreichischen Winzern ist eine Vorstufe des Forschungsprojekts „FrostStrat“ von Sensor Network Services (SENS), Tieto Austria, Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG), HBLA und Bundesamt für Wein- und Obstbau Klosterneuburg, Forschungsgesellschaft Joanneum Research, Versuchsstation für Land- und Forstwirtschaft Haidegg des Landes Steiermark, BOKU, Landwirtschaftskammern Österreich, Niederösterreich, Burgenland und Steiermark sowie mehreren Obst- und Weinbaubetrieben.

Das Forschungsprojekt “Smart Water City – Intelligenter Umgang mit Wasser im kommunalen Gefüge” in Zusammenarbeit mit der Universität Innsbruck (Abteilung Umwelttechnik), Sensor Network Services GmbH, G. Bernhardt’s Söhne Ges.m.b.H und Dipl.-Ing. Karl Grimm stattet erstmalig die urbane Wasserinfrastruktur ganzheitlich mit ICT-Systemen aus. Durch die ermöglichte “Kommunikation” der Wasserzähler, wird eine intelligente real time control (RTC) – online Echtzeitsteuerung ermöglicht. Die Umsetzung einer smarten Überwachung und Steuerung wird einen deutlichen Qualitätsanstieg in Bezug auf die Versorgungssicherheit (Erkennen von Rohrbrüchen und Leckagen sowie Kontaminationen) bzw. Versagenswahrscheinlichkeit (Steuerung Abflussvorgänge im Kanal) bewirken.

SENS errichtet und betreibt im Zuge des Projektes die LoRaWAN^TM-Infrastruktur, welche als Grundlage zur Anwendungsentwicklung für die innovative Wasserbewirtschaftung dient. Weiters sind wir für die technische Anbindung der Sensoren an das Netzwerk zuständig.

Ziele der “Smart Water City”

Implementierung einer smarten, integrativen urbanen Wasserinfrastruktur im erweiterten Stadtgefüge
Umsetzung von innovativen Kommunikationstechnologien für die Interaktion von Bevölkerung, Planer und Entscheidungsträger
Untersuchung der Potentiale und Auswirkungen von Interaktionen der Zivilgesellschaft mit technischer Wasserinfrastruktur (Entwicklung, Mehrfachnutzung, Inspektion, Wartung, Pflege)
Umsetzung von smarten, öffentlichen und privaten Dienstleistungen für eine effizientere Ressourcennutzung (Bewusstseinsbildung, Lastensteuerung, Fehlererkennung und Prävention)
Vernetzung von dezentralen, städtebaulichen Elementen zur positiven Beeinflussung des Stadtklimas und Untersuchung der langfristigen Auswirkungen (smarte Regenwasserretention sowie gezielte Nutzung des Regenwassers zur Bewässerung)
Smarte Steuerung und Überwachung von grüner Infrastruktur
Auswirkung von Bürgerbeteiligungen und ihr Einfluss auf die Praxis und von der Praxis in die Forschung
Ermittlung der Lebenszykluskosten, des kommunalen Mehrwertes und der Klimabilanz von batteriebetriebenen Sensoren in der urbanen Wasserwirtschaft

(c) Anwendungen “Smart Water City” – Universität Innsbruck

Neue Ansätze zur innovativen Wasserbewirtschaftung

Die urbane Wasserinfrastruktur garantiert neben der kontinuierlichen Versorgung der gesamten Kommune mit Frischwasser, auch die umweltgerechte Abführung von anfallenden Schmutzwässern und die sichere Ableitung des Regenwassers. Die einzelnen Systemen werden derzeit noch als getrennte Systeme angesehen. Aufgrund der ganzheitlichen Betrachtungsweise können neue Ansätze für den Betrieb und die intelligente Steuerung umgesetzt und neue Betriebs- und Wartungsmodell als Multi-Akteur-Partnerschaften entwickelt werden, wie zum Beispiel das „smarte Regentonnen“ Konzept.

Die „smarten Regentonnen“ sind ein in Echtzeit kontrollierbares Speichervolumen für eine innovative Regenwasserbewirtschaftung (Rückhalt von Niederschlagswasser für Bewässerungszwecke) die auf Haushaltsebene installiert werden. Durch das Zusammenwirken einer Vielzahl von smarten Regentonnen in einem Siedlungsgebiet können z.B.: Mischwasserüberlastungen ^[1] reduziert werden.

Mehrstufiges Testverfahren

Der Smart Campus (Universitätsgelände der Universität Innsbruck) fungiert als erste Stufe dabei als idealisiertes Experimentier- und Demonstrationsobjekt um jegliche Akteure einen Einblick in Funktionsweise, Potentiale und Möglichkeiten einer Smart Water City aufzuzeigen und zu erleben. In der zweiten Stufe wird die Umsetzung einer smarten Wasserversorgung in der Stadt erprobt und untersucht. Anhand vom Eco Plus Park Wiener Neudorf sollen die Potentiale einer smarten Wasserversorgung unter realen Randbedingungen erschlossen werden.

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Programms „Smart Cities Demo – Living Urban Innovation 2018“ durchgeführt https://www.smartcities.at

Projektzeitraum: April 2019 – April 2021

^[1] Beim Mischsystem werden Schmutz- und Regenwasser gemeinsam zur Kläranlage geführt. Das Regenwasser übersteigt die reine Schmutzwassermenge normalerweise bei weitem, was zu großen Schwankungen des Abflusses bei Trocken- oder Regenwetter führt. Die Kanalisation hat die Aufgabe. den Abfluss auf den Wert zu begrenzen, für den die Kläranlage bemessen ist. Über eine Mischwasserentlastung kann die überschüssige Abwassermenge entweder in einen Vorfluter abgegeben oder zwischengespeichert und später weitergeleitet werden. Quelle: https://www.uibk.ac.at/umwelttechnik/teaching/master/da_kleidorfer.pdf S. 1 f.