Gold für innovatives Monitoringsystem zur Überwachung von Treibhausgas-Emissionen

Hintergrund des Projekts

Das Hauptziel des Projekts COMSENS+ besteht darin, mithilfe einer modernen LPWAN-Funktechnologie und neuartiger Gas-Sensorik ein drahtloses Monitoringsystem zur Erfassung der Treibhausgas-Emissionen aus Mooren als landwirtschaftliche Nutzflächen zu entwickeln. Das System ermöglicht es, die komplexen Wechselwirkungen zwischen Bodenfeuchtigkeit und Treibhausgasemissionen zu messen, um gezielte Maßnahmen zur Reduzierung dieser Emissionen zu unterstützen.

Moore sind wertvolle Kohlenstoffspeicher, die jedoch durch jahrzehntelange Trockenlegungen in ihrer natürlichen Funktion beeinträchtigt wurden. In Deutschland sind derzeit über 90 % der Moore trockengelegt, wodurch jährlich etwa 53 Millionen Tonnen CO₂ freigesetzt werden. Ein vollständiges Wiedervernässen dieser Flächen stößt in der Landwirtschaft auf erheblichen Widerstand, da es den Verlust wichtiger land- und forstwirtschaftlich genutzter Flächen bedeutet. Mit dem COMSENS+-System wird ein Kompromiss möglich: Die gezielte Anhebung des Wasserspiegels in Mooren könnte die CO₂-Emissionen reduzieren und gleichzeitig landwirtschaftlich nutzbare Flächen erhalten.

Innovationen des COMSENS+-Systems im Detail

Das COMSENS+-System basiert auf mehreren technologischen Neuheiten:

1. Strahlungs-Sensorik: Mit einer hochsensiblen Radianz- und Irradianz-Sensorik kann das System automatisch auf verschiedene Beleuchtungssituationen (hell/dunkel) reagieren und die spektralen Informationen drahtlos an ein Internet-Gateway senden. So werden Daten effizient und in Echtzeit erfasst.
2. Gas-Sensorik: Mithilfe einer Kombination verschiedener Methoden zur Detektion von Treibhausgasen wie Kohlendioxid (CO₂), Methan (CH₄) und Stickoxiden (NOₓ) wird ein spektral selektives Verfahren zur Messung entwickelt. Ein neuartiges Probennahme-System ermöglicht die Messung in unterschiedlichen Höhen über dem Erdboden, um ein präzises Bild der Emissionsverteilung zu erhalten.
3. Wasserstands- und Feuchtigkeits-Sensorik: Ein kaskadierter Permittivitätssensor mit integriertem Wärmeleitfähigkeitssensor erlaubt die genaue Bestimmung der Bodenzusammensetzung und -feuchte. Zusätzlich wird der Nährstoffgehalt (z. B. Nitrat- und Phosphatkonzentrationen) gemessen, was Rückschlüsse auf die Bodenqualität zulässt. Dieser Sensor ist ideal für ökologische Anwendungen wie das Monitoring von Mooren, da er detaillierte Informationen zur Bodenfeuchtigkeit und -zusammensetzung liefert und damit dazu beiträgt, die Auswirkungen von Trockenlegung oder Wiedervernässung genau zu beobachten.

Erläuterungen der eingesetzten Technologien

LPWAN (Low Power Wide Area Network): Ein Das energiesparendes Funknetzwerk für die Datenübertragung über große Entfernungen ist, ideal für die lückenlose Überwachung in abgelegenen oder schwer zugänglichen Gebieten. Innerhalb des COMSENS+-Projekts wird die LPWAN-Technologie „MIOTY“ verwendet, die für ihre hohe Energieeffizienz und geringe Interferenzanfälligkeit bekannt ist.

Sensorfusion: Die Kombination von Daten verschiedener Sensoren (z. B. Feuchte, Gas und Strahlung) ermöglicht eine umfassendere und genauere Analyse der Emissionen und Umweltbedingungen.

Permittivitätssensoren: Diese Sensoren messen die dielektrischen Eigenschaften des Bodens, um die Feuchtigkeit und Zusammensetzung zu bestimmen, was besonders für die Beobachtung von Mooren relevant ist.

Nachhaltigkeit und Ausblick

Das COMSENS+-System bietet eine umfassende, drahtlose Lösung zur Echtzeitüberwachung der Emissionen von Treibhausgasen und unterstützt dadurch den Schutz und die Wiederherstellung von Mooren. Damit wird eine wesentliche Grundlage geschaffen, um die Klimabelastung zu verringern und Moore langfristig als Kohlenstoffspeicher zu erhalten, ohne die landwirtschaftliche Nutzbarkeit der Flächen aufzugeben.

Diese innovative Technologie könnte bald flächendeckend zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen eingesetzt werden und liefert einen entscheidenden Beitrag im Kampf gegen den Klimawandel.

Gefördert wird das Projekt vom Freistaat Thüringen aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) für einen Zeitraum von drei Jahren.

Forschungsprojekt der KOMPASS GmbH und der Technischen Universität Ilmenau.

Erfinder-Team:

Dipl.-Ing. Olaf Mollenhauer

Dr. Sebastian Linß

Ahmad Asmandar

Angelo Schadler

Sebastian Hoffmann

Cedric Klaus

Vladislav Lorenko

Prof. Dr. Jörg Robert

Tim Hemmecke