Luftverschmutzung: "Das dichteste Luftmessnetz, das wir kennen"

Unsere Luft soll dauerhaft besser werden - nicht nur im Corona-Lockdown. Dafür testet Breeze Technologies in Hamburg ein besonderes Messnetz.

Ein Bericht von Werner Pluta veröffentlicht am 8. Mai 2020, 12:00 Uhr

Schlechte Luft in Hamburg: Ein Startup will die Entwicklung der Luftqualität in jeder Straße und jedem Block im Stadtquartier verfolgen. (Bild: Werner Pluta/Golem.de)

Stickoxide, Kohlendioxid, Feinstaub: Während das öffentliche Leben wegen der Covid-19-Pandemie stark eingeschränkt war, wurden deutlich weniger Schadstoffe in die Atmosphäre emittiert. Die Luft war auf einmal nicht nur gefühlt besser. Satellitenbilder der US-Raumfahrtbehörde Nasa und des europäischen Pendants Esa verzeichneten deutlich geringere Emissionen von Schadstoffen aus Auspuffen von Kraftfahrzeugen und aus Fabrikschornsteinen.

Aber um diese Werte zu erfassen, muss man nicht in die Erdumlaufbahn aufsteigen. Auch auf dem Boden lassen sich die Luftqualität messen und die ersten Effekte der Maßnahmen zur Normalisierung erkennen. "Wir haben den Einfluss der Kontaktbeschränkungen durch Corona auf die Luftqualität gesehen. In einigen Wohngegenden hatte sich die Luftqualität teilweise sehr stark verbessert", berichtet Robert Heinecke im Gespräch mit Golem.de." Das nimmt jetzt langsam wieder ab."

Breeze misst in Altona

Heinecke ist Gründer und Chef des Hamburger Unternehmens Breeze Technologies, das eigene Luftmesssensoren entwickelt hat und derzeit im Hamburger Bezirk Altona ein Messnetz testet. Mit rund 35 Sensoren überwacht das Startup ein Gebiet von 14,1 Quadratkilometern. Es sei "das dichteste Luftmessnetz, das wir kennen". Weitere knapp 20 Sensoren sind über den Rest der Stadt verteilt. Acht davon hat Breeze im Auftrag der Umweltschutzorganisation Naturschutzbund (Nabu) entlang der Elbe installiert, um Schiffsemissionen zu messen.

"Wir erfassen alle wichtigen Parameter der urbanen Luftqualität", sagt Heinecke und meint damit: Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Stickoxide, Feinstaub, Ozon, Ammoniak. Für jeden Parameter, der gemessen wird, gibt es ein dediziertes Sensorelement. Hinzu kommt eine Recheneinheit, die die Daten der Sensoren ausliest, sie kontrolliert und über ein entsprechendes Funkmodul zur Auswertung und Verarbeitung an einen Cloud-Server geschickt.

In Hamburg nutzt Breeze zur Übertragung Mobilfunk und WLAN. Das System beherrscht aber aber auch andere Standards wie Lora. Damit die Daten bei der Übertragung nicht verändert werden können, werden sie verschlüsselt.

Auf dem Server werden die Daten zunächst auf Plausibilität geprüft: Stimmen die Temperaturen mit dem aktuellen Wetterbericht überein? Ist die Luftfeuchtigkeit nicht über 100 Prozent oder nicht unter 0 Prozent? Passen die Werte zu denen anderer Sensoren in der Nähe? Dafür setzt das Unternehmen auch künstliche Intelligenz ein, die Daten nach ungewöhnlichen Mustern durchsucht und mit älteren vergleicht, die in der Datenbank gespeichert sind.

Die Software rechnet Sensorfehler heraus

Die Software korrigiert auch Fehler der Sensoren. Günstigere Sensoren für Stickoxide sind temperaturabhängig: Sie können bei gleicher Stickoxid-Konzentration in der Luft bei verschiedenen Temperaturen unterschiedliche Werte liefern. Gibt es ein festes Muster für diese Abweichungen, kann die Software sie herausrechnen.

Einige der Sensoren weisen zudem Querempfindlichkeiten auf: Stickoxid-Sensoren reagieren zum Beispiel auch auf Ozon. Auch das muss herausgerechnet werden. Erst nach diesen Prozeduren werden die Messwerte in der Datenbank abgelegt, können verwendet oder über das Bürgerportal eingesehen werden.

"Wir wollen zukünftig flächendeckend in der Lage sein, für jede Straße, für jeden Block im Stadtquartier zu sagen, wie sich dort die Luftqualität über die Zeit entwickelt, um dann intelligente Maßnahmen zur Luftreinhaltung beschließen zu können", sagt Heinecke. Und das möglichst in Echtzeit: Alle 30 Sekunden senden die Sensorstationen einen Datensatz. "Teilweise messen wir mit den einzelnen Sensorelementen aber noch deutlich häufiger. Wir versuchen, das, was technisch machbar ist, herauszuholen, um so weit wie möglich in Echtzeit zu sein."

Ziel des Projekts ist, den Einfluss der Verkehrsströme auf die lokale Luftqualität in Altona besser kennenzulernen.