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Carbon Drawdown Initiative
INDUSTRIE
Energie & Versorgungswirtschaft
GRÖSSE DER INSTALLATION
Kleine und mittelgroße Installation
STANDORT
Deutschland
Die Carbon Drawdown Initiative GmbH wurde im Januar 2020 gegründet und ist fokussiert auf die Förderung von Forschung, Öffentlichkeitsarbeit sowie Impact-Investment im Bereich der sogenannten „negativen Emissionen“. Dabei geht es um die Entfernung von Kohlenstoff aus der Atmosphäre mit anschließender langfristiger Speicherung. Auf diese Weise soll dem Klimawandel entgegengewirkt werden. Um das große Ziel „Net Zero“ zu erreichen – und damit eine Reduzierung der Emissionen auf Netto-Null –, ist diese CO₂-Entfernung unumgänglich, zumal schwer vermeidbare Emissionen auch in Zukunft anfallen werden. In einem nächsten Schritt sollen dann auch historische Emissionen rückgängig gemacht werden, um die aktuelle Temperatur wieder zu senken. Geschieht dies nicht, würde das zu warme Klima jahrtausendelang weiterbestehen.
Neben Öffentlichkeitsarbeit, politischer Arbeit und frühen Investitionen in Firmengründungen mit innovativen Konzepten zur CO₂-Entfernung hat die Carbon Drawdown Initiative auch ein eigenes Enhanced Weathering Projekt gestartet: „Project Carbdown” wird im Verbund von Technologieunternehmen aus der Metropolregion Nürnberg und renommierten Wissenschaftlern verschiedener internationaler Universitäten realisiert, darunter auch das Alfred Wegener Institut und die Hochschulen Hamburg und Wageningen.
Im Fokus der Zusammenarbeit steht die Erforschung von beschleunigter Verwitterung auf Ackerflächen – eine Methode zur Erzeugung negativer Emissionen. Dazu werden gemahlene Gesteine wie Basalt, die bei Kontakt mit dem in der Luft enthaltenen CO₂ reagieren, dem Ackerboden beigemischt. Da die natürliche Verwitterung tausende von Jahren dauern würde – zu langsam, um den benötigten schnellen Einfluss auf die Senkung der Erderwärmung zu haben – sollen Methoden zur deutlichen Beschleunigung dieser chemischen Reaktion erforscht werden. Dazu zählen beispielsweise die Nutzung von verschiedenen Korngrößen, Ackerfrüchten oder weiteren Bodenzusätzen wie Biochar. Ziel ist die Entwicklung eines Messverfahrens, mit dem die Menge des gesammelten CO₂ pro Hektar Ackerboden erfasst wird. Auf dieser Basis könnte es Landwirten langfristig ermöglicht werden, am Emissionshandel teilzuhaben. Finanziert wird das Projekt aus Stiftungsmitteln.
„Monitoring soll uns dabei unterstützen zu verstehen, unter welchen Parameteränderungen sich die chemischen Reaktionen des Basalts mit dem CO₂ im Boden verändern. Die Monitoringdaten sind eine wichtige Basis für die anschließende Analyse und den Abgleich mit anderen, beispielsweise im Labor ermittelten Werten,“ so Dirk Paessler, Gründer und CEO der Carbon Drawdown Initiative GmbH.
Im Frühjahr 2021 verteilte die Carbon Drawdown Initiative gemahlenes Basalt- und Olivingestein auf vier Äckern in verschiedenen Ländern Europas – insgesamt 40 Tonnen pro Hektar. Zusätzlich wurden hunderte Sensoren im Ackerboden vergraben, die die chemische Reaktion des Gesteinsmehls mit dem Boden, verschiedenen Niederschlagsmengen und Wetterbedingungen aufzeichnen. Seitdem werden die Daten alle zwanzig Minuten über eine Middleware in der Monitoringlösung Paessler PRTG Hosted Monitor für spätere Analysen gesammelt. Ziel ist es, diese in den kommenden Jahren auf hunderten oder tausenden von Feldern unter Nutzung vernetzter elektronischer Sensoren und eines automatisierten Mess- und Monitoringsystems durchzuführen. Auf diese Weise soll eine Skalierung für beschleunigte Verwitterung auf Ackerflächen möglich werden.
Dirk Paessler, der vor 25 Jahren auch die Paessler AG gründete, dazu: „Erst die automatisierte Messung über PRTG mit Hilfe von kostengünstigen Sensoren hält uns die Türen für eine mögliche spätere Skalierung des Projekts offen. Denn nur so können wir die Messwerte für eine Festlegung des negativen CO₂-Ausstoßes nicht nur für ein paar wenige Felder ermitteln, sondern künftig auch für viel mehr Flächen. Mit herkömmlichen Labormethoden wäre diese Skalierung unmöglich.“
PRTG Hosted Monitor verschafft uns einen guten Überblick über die Reaktionen und Reaktionsprodukte im Boden. Dies gelingt durch die Darstellung der Boden- und Witterungswerte aus direkt angeschlossenen Sensoren, aus anderen Messsystemen und im Labor erfassten Daten. Auch erste Learnings konnten aus diesem Datenpool bereits abgeleitet werden: Die größte Herausforderung beim Messen der Verwitterung – die sich in einem Labor einfach nachweisen lässt – ist im freien Außenbereich die hohe Variabilität der Natur und der Umwelteinflüsse.
500 Messwerte * 24h * 3 Zeitpunkte = ca. 40.000 Datenpunkte
Neben chemischen Daten wie dem pH-Wert oder der Bodenleitfähigkeit werden in PRTG auch sämtliche Witterungsdaten gesammelt wie beispielsweise Sonneneinstrahlung, Niederschlagsmenge oder die Boden- und Außentemperatur. Diese Daten werden im Rahmen der nachfolgenden Analyse mit den durch weitere Messsysteme sowie Laboranalysen ermittelten Daten zusammengeführt und ausgewertet. Aus diesem Grund fiel auch die Entscheidung für die cloudbasierte Paessler PRTG Lösung – denn die anderen Systeme liegen ebenfalls in der Cloud, was eine Verknüpfung besonders einfach macht.
Tausende von Messdaten werden täglich erhoben. Auf ihrer Basis soll innerhalb der nächsten zwei Jahre der Fortschritt der Verwitterung des Gesteinsmehls im Ackerboden nachgewiesen werden.
Geliefert werden die Daten von im Boden vergrabenen Sensoren, die Datenübertragung erfolgt dabei über LPWAN-Technologie. Eine Middleware dekodiert die eingehenden Datenströme der LoRaWAN-Sensoren und leitet die Daten anschließend an PRTG weiter. Die Sensorlandschaft ist heterogen, es kommen Technologien und Hardware verschiedener Hersteller zum Einsatz, die zuvor vom zuständigen Paessler Projektmanagement speziell für das Projekt ausgewählt und zusammen mit dem Partner AlphaOmega Technologies implementiert wurden.
Während das Team der Carbon Drawdown Initiative das Vergraben der Sensoren in der Erde übernahm, zeichnete Paessler für die Schnittstellenentwicklung, die Anbindung der Middleware sowie die Inbetriebnahme der Software verantwortlich.
Die Herausforderung: Sämtliche Daten, die von den verschiedenen Sensoren erfasst werden, müssen in Paessler PRTG so konsolidiert werden, dass sie im Anschluss mit den im Labor gesammelten Daten verglichen werden können. Erfasst werden derzeit unter anderem Niederschlag, Windstärke, Temperatur, Bodenfeuchtigkeit, pH-Wert, Leitfähigkeit im Boden, Luftdruck und Sonneneinstrahlung.
Das Zusammenspiel von PRTG mit der eingesetzten Middleware gestaltet sich reibungslos, da diese proaktiv mit PRTG interagiert und die benötigten Daten gezielt an die Monitoringlösung überträgt. Die Daten sind anschließend nicht nur im Dashboard einsehbar, sondern können jederzeit auch exportiert werden – einschließlich historischer Messdaten.
Neben dem Ziel, die pro Feld-Hektar abgebaute CO₂-Menge zu bestimmen, ist der Einsatz von Sensoren im Zusammenspiel mit PRTG ebenso vorstellbar zur Umsetzung von automatischer Bewässerung, Düngung, Wachstumsüberwachung, Aufwandsabrechnung oder für Schutzmaßnahmen. So könnten Alarmierungen ebenso bei zu trockenem Boden ausgelöst werden wie bei Insektenbefall. Die auf diese Weise vorgenommene Optimierung der eingesetzten Mengen an Wasser, Dünger und Pflanzenschutzmitteln an den tatsächlichen Bedarf bringt gleichermaßen ökonomische wie ökologische Vorteile mit sich.
Aufbauend auf einem Verständnis der Wirkzusammenhänge in der Biosphäre kann also die Produktivität durch optimierte Abläufe auf der Basis umfassender Daten erheblich gesteigert werden – genauso wie vielleicht schon bald CO₂-Zertifikate ausgestellt werden können.
PRTG ist damit ein kleiner, aber wichtiger Baustein im Gesamtkonzept der Datenerfassung des „Projekts Carbdown“.
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