Wie Sie Projekte mit Luftqualitätssensoren und Luftqualitätsdaten richtig planen

Immer mehr Städte und Gemeinden starten eigene Projekte zur Luftqualitätsüberwachung oder haben bereits Geräte zur Luftqualitätsüberwachung im Einsatz und nutzen die Daten aktiv. Da wir regelmäßig Anfragen zu solchen Projekten erhalten, haben wir in diesem Artikel einige wichtige (Vor-)Überlegungen zur Planung von Luftqualitätsprojekten zusammengefasst. Die folgenden Informationen können Sie nutzen, um einen Konzeptentwurf auszuarbeiten.

1. Das Projektziel definieren

Grundsätzlich sollten Sie sich zunächst überlegen, warum Sie Luftqualitätsdaten erfassen möchten, da dies alle weiteren Entscheidungen beeinflusst. Beantworten Sie bei Ihrer Konzeptentwicklung die folgenden Fragen:

Warum möchten Sie Luftqualitätsdaten erfassen?
Wer soll die erfassten Daten erhalten? Wie sollen diese genutzt werden?
(Wie) möchten Sie die lokale Bevölkerung in das Projekt einbeziehen?

Aus dem Projektziel leiten Sie dann Anforderungen an die Überwachungsstandorte, die Sensorik und den Softwarebedarf ab. Idealerweise können Sie die folgende Frage sicher beantworten: Was hätte passieren müssen, damit Ihr Luftqualitätsprojekt in fünf Jahren als erfolgreich gilt?

2. Mögliche Standorte für Sensoren identifizieren und auswählen

Basierend auf den Antworten auf die vorherigen Fragen können Sie mit der Planung eines Überwachungsnetzwerks beginnen:

Welche Luftqualitätsparameter sind für Ihre Stakeholder relevant? Möchten Sie weitere Parameter wie Stadtklima oder Lärmpegel erfassen?
Welche Standorte stehen Ihnen zur Installation von Luftqualitätssensoren zur Verfügung? Denken Sie an Straßenlaternen, Ampeln, Bushaltestellen, öffentliche Gebäude und andere öffentliche Infrastruktur.
Welche Infrastruktur ist für die Sensoren vorhanden: Ist eine konstante Stromversorgung möglich? Welche Konnektivität eignen sich am besten zur Datenübertragung?
Inwieweit möchten Sie nationale Vorschriften oder internationale Empfehlungen zu Standorten für die Luftqualitätsüberwachung einhalten?

Je nach Projektziel können die Standorte, an denen Sie Sensoren installieren möchten, sehr unterschiedlich sein. Beispiel: Wenn Sie die Daten im Verkehrsmanagement nutzen möchten, sollten Sie Luftqualitätssensoren in der Nähe stark befahrener Straßen und Kreuzungen installieren. Ein kommunales Resilienzprojekt hingegen, das Ihre Bürgerinnen und Bürger schützen und informieren soll, erfordert vermutlich die Installation von Sensoren in Wohngebieten sowie in der Nähe von Schulen und Kindergärten. In manchen Fällen kann es auch sinnvoll sein, mit Ihren Bürgerinnen und Bürgern zusammenzuarbeiten und Sensoren direkt bei ihnen zu platzieren.

Die Standorte sollten zugänglich sein, um sowohl die Wartung der Sensoren als auch einen möglichen Austausch im Falle von Defekten oder Upgrades zu ermöglichen.

Es können auch Anforderungen aus nationalen Vorschriften zur Luftqualitätsüberwachung bestehen (die in der Regel nur für das nationale Luftqualitätsüberwachungsnetz gelten), beispielsweise hinsichtlich der Installationshöhe der Sensoren. Es ist sinnvoll, mindestens einige dieser Anforderungen einzuhalten, um eine gute Datenqualität zu gewährleisten, während andere für Ihr Projekt möglicherweise nicht relevant sind. Sie sollten selbst definieren, wie wichtig diese Anforderungen für Sie sind und inwieweit Sie diese Vorschriften einhalten möchten.

3.Den richtigen Partner für Ihr Luftqualitäts-Sensorprojekt auswählen

3.1 Die richtigen Luftqualitätssensoren

Nachdem Sie Informationen über mögliche Standorte zur Luftqualitätsüberwachung gesammelt haben, sollten Sie Ihre Anforderungen an die Luftqualitätssensoren festlegen:

Welche Luftqualitätsparameter sollen die Sensoren messen können? Möchten Sie auch Daten zu anderen Umweltparametern wie Klima oder Lärm erfassen?
Mit welchen Schadstoffkonzentrationen ist in Ihrer Gemeinde zu rechnen?
Welche Anforderungen an die Konnektivität haben Sie?
Kann eine Stromversorgung bereitgestellt werden oder müssen die Sensoren autark mit Solarenergie betrieben werden?
Wie genau sollen die Sensoren sein?
Welche Kalibrierung sollten die Sensoren aufweisen?

Während landesweite Luftqualitätsüberwachungskampagnen in der Regel auf herkömmliche automatisierte Luftqualitätsmessstationen zurückgreifen, können solche Geräte schnell Hunderttausende von Euro kosten und erfordern viel Platz und Wartung. Ihr Einsatz ist auf Stadt- und Gemeindeebene in der Regel nicht sinnvoll. Am anderen Ende des Spektrums gibt es sehr kostengünstige Sensoren für zehn bis mehrere Hundert Euro. Das Hauptproblem besteht darin, dass diese Sensoren oft keine spezifischen Sensorelemente für einzelne Luftqualitätsparameter besitzen (und daher einen eher ungenauen „Luftqualitätswert“ ohne wissenschaftliche Grundlage liefern), sehr billige Komponenten verwenden und/oder nicht kalibriert sind. Obwohl sie für Privatpersonen ein gutes Hilfsmittel zum Einstieg in das Thema Luftqualität sein können, sollten kommunale Verwaltungen auf zuverlässigere Geräte setzen.

Hier eignen sich Sensoren der unteren und mittleren Preisklasse besser zur Erfassung von Umweltdaten. Ihre Gesamtbetriebskosten beginnen bei 1.200 bis 4.000 Euro, abhängig von ihrer Konfiguration und der Dauer der geplanten Überwachungskampagne. Ist das Projekt von Anfang an auf mehrere Jahre angelegt, können die jährlichen Kosten der Lösung deutlich gesenkt werden.

Einige dieser Fragen lassen sich direkt anhand Ihrer obigen Antworten beantworten. Beispielsweise entscheidet die Frage, ob die Sensoren mit Strom versorgt werden können, darüber, ob Sie Sensoren mit Solarmodulen benötigen. Die Frage nach Kalibrierung und Genauigkeit hat den größten Einfluss auf die Gesamtprojektkosten, da hochpräzise Messgeräte in der Regel deutlich teurer sind als Sensoren für indikative Überwachungskampagnen. Sie sollten sich auch darüber im Klaren sein, wie oft die von Ihnen ausgewählten Sensoren kalibriert und/oder gewartet werden müssen und wie ihre übliche Lebensdauer aussieht. Einige Anbieter, wie beispielsweise Breeze Technologies, bieten auch Abonnementmodelle an, die die laufende Kalibrierung, Datenqualitätsprüfungen und den Sensoraustausch abdecken, sodass Sie sich um dieses Thema keine Gedanken machen müssen.

3.2 Die richtigen Partnerkompetenzen erkennen

Die Zusammenarbeit mit einem Anbieter, der eine ganzheitliche Lösung für das Luftqualitätsmanagement bietet – von der Überwachung über Analyse- und öffentliche Datenaustauschsoftware bis hin zu maßgeschneiderter Projektberatung und Datenanalyse – ist in der Regel effizienter. Überlegen Sie, welche Kompetenzen Ihr Partner haben sollte. Grundsätzlich sollte Ihr Partner stets:

Die ordnungsgemäße Installation der Sensoren bestätigen können
Die Datenqualität Ihrer Sensoren regelmäßig überprüfen
Die eingesetzten Sensoren regelmäßig kalibrieren
Defekte Sensoren austauschen oder Sensorelemente von Sensoren mit verschlechterter Datenqualität austauschen

Darüber hinaus sollten Sie Folgendes bedenken:

Ob Ihr Partner Sie bei der Entwicklung des Projektkonzepts und der Sensorplatzierung unterstützen sollte (siehe oben)
Ob Ihr Partner die Sensoren selbst installieren sollte oder ob Sie die entsprechenden Ressourcen dafür haben
Woher Sie Software für die Datenanalyse und den Datenaustausch mit Ihrer Gemeinde beziehen möchten – viele Anbieter von Luftqualitätssensoren bieten auch diese Lösungen an

Luftqualitätssensoren, insbesondere Gassensoren für Parameter wie NO_x oder Ozon, müssen regelmäßig kalibriert werden. Besprechen Sie unbedingt mit Ihrem Partner, wie oft seine Sensoren kalibriert und gewartet oder ausgetauscht werden müssen. Ein guter Partner unterstützt Sie auch dabei, eine kontinuierlich hohe Datenqualität Ihrer Messungen sicherzustellen. Darüber hinaus sollten Sie mit Ihrem Partner Ihrer Wahl die Datenrechte besprechen. Bei Breeze Technologies sind unsere Kunden stets Eigentümer der Sensordaten, doch einige Anbieter handhaben dieses Thema anders.

3.3 Die richtige Software auswählen

Je nachdem, wer die erfassten Luftqualitätsdaten nutzen soll und wie diese genutzt werden sollen, benötigen Sie unterschiedliche Software zur Visualisierung und Analyse. In manchen Fällen verfügt Ihre Stadt oder Gemeinde bereits über ein Smart City-Dashboard, in das die Daten integriert werden sollen.

Überlegen Sie, ob eine einfache Visualisierung auf einem Dashboard für Ihren Anwendungsfall ausreicht oder ob Sie spezielle Software für eine detailliertere Datenanalyse oder eine stärkere Einbindung der Öffentlichkeit benötigen. Ein spezielles Luftqualitätsportal für Bürgerinnen und Bürger kann beispielsweise auch Kontextinformationen zu verschiedenen Luftqualitätsparametern und Luftverschmutzungsgrenzwerten liefern oder relevante Verhaltensempfehlungen geben. Die Integration in Ihre horizontalen Smart-City-Plattformen sollte jedoch weiterhin möglich sein, da Sie möglicherweise Korrelationen zwischen Luftqualitätsdaten und anderen von Ihnen erfassten Datensätzen identifizieren möchten.

Mögliche Funktionen für erfahrene Nutzer in Ihrer Gemeindeverwaltung könnten sein:

Verwaltung von Metadaten zu den Sensorstandorten
Integration von Informationen zum Zustand und Wartungszyklus Ihrer Luftqualitätssensoren
Bereitstellung aggregierter Datenansichten zur Erkennung von Trends und Mustern
Vergleich mit nationalen Schadstoffgrenzwerten oder internationalen Luftqualitätsempfehlungen
Korrelation von Luftqualitätsdaten mit anderen Umweltdatensätzen, wie z. B. meteorologischen Daten, um Verschmutzungsquellen oder -ursachen zu identifizieren
Bereitstellung von Ratschlägen und Handlungsempfehlungen zur Verbesserung der Luftqualität durch Politik, Gemeindeplanung und -verwaltung
Integration vorhandener Luftqualitätsdatensätze, z. B. von Satelliten oder nationalen Behörden
Bereitstellung von Echtzeitwarnungen basierend auf den erfassten Datensätzen

Für Ihre Bürgerinnen und Bürger könnten andere Funktionen relevanter sein:

Bereitstellung bewerteter Luftqualitätsdaten basierend auf nationalen oder internationalen Luftqualitätsindizes
Beratung zu Maßnahmen basierend auf den gemeinsam genutzten Luftqualitätsdaten, z. B.: Wann sollten Aktivitäten im Freien vermieden werden?
Bereitstellung von Prognosen oder Berichten zur Luftqualität in der Umgebung.

Sobald Sie die Softwareanforderungen für Ihr Projekt konkretisiert haben, können Sie den Markt nach verfügbaren Werkzeugen wie unserer Environmental Intelligence Cloud durchsuchen.

Abschließende Überlegungen zu Ihrem Luftqualitäts-Sensorprojekt

Jede Stadt und jede Gemeinde ist anders, daher kann eine andere Lösung den aktuellen Anforderungen entsprechen. Diese Anforderungen können sich im Laufe der Zeit ändern. Daher ist es wichtig, flexibel zu bleiben, um zusätzliche Sensoren, Software und Lösungen einzusetzen oder bereits implementierte zu ersetzen. Dateneigentum und offene Schnittstellen (APIs) sollten daher wichtige Überlegungen sein.

Wir haben außerdem die Erfahrung gemacht, dass sich die Ziele der meisten Luftqualitätsprojekte im Laufe der Zeit ändern. Während ursprünglich nur ein Überblick über die Luftqualität in Ihrer Gemeinde geschaffen werden sollte, kann die messbare Verbesserung der Luftqualität der nächste Schritt des Projekts sein, sobald Sie Standorte mit schlechterer Luftqualität in Ihrer Gemeinde identifiziert haben. Berücksichtigen Sie dies bei der Auswahl eines oder mehrerer Anbieter von Luftqualitätssensoren und -software und prüfen Sie deren Möglichkeiten, die über Ihren aktuellen Bedarf hinausgehen.

Sind Sie sich bei bestimmten Planungsschritten unsicher oder fehlen Ihnen Informationen in Ihrer Organisation? Breeze Technologies unterstützt Sie bei der Planung und Umsetzung Ihres Projekts. Unser Team aus Umweltwissenschaftlern verfügt über mehr als ein Jahrzehnt Erfahrung in der Planung und Durchführung von Projekten zur Überwachung und zum Management der Luftqualität mit kleinen und großen Gemeinden weltweit. Wir unterstützen auch Sie gerne. Kontaktieren Sie uns einfach über unser Kontaktformular – wir freuen uns auf das Gespräch!