Es prasselt so schön, wenn es regnet. Dieses angenehme Geräusch kann auch nützlich sein, um sich z.B. auf die immer häufiger auftretenden Starkregenereignisse vorzubereiten. Wetterstationen sind teuer und nicht überall verfügbar. Um Starkregen besser verstehen und darauf schnell und präzise reagieren zu können, bräuchte man mehr Messpunkte, als herkömmliche Wetterstationen liefern können. Um diese zu erhalten, wollen Forscher des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie IDMT herausfinden, wie sich der Aufprall von Regentropfen auf PV-Modulen messen lässt.
In Deutschland gibt es über 4,75 Millionen Photovoltaikanlagen und damit potenzielle Messstellen. Die Zahl der hauptamtlichen Wetterstationen beschränkt sich laut DWD auf 181. Hinzu kommen 1697 nebenamtliche Wetter- und Niederschlagsstationen.
Akustische Regenmessung
Ziel ist es, die akustischen Schwingungen, die durch den Aufprall von Regentropfen auf Oberflächen entstehen, mit Schwingungsaufnehmern zu erfassen und über Techniken des maschinellen Lernens und Deep Learning in Echtzeit auszuwerten. Diese Technologie verspricht eine genaue Bestimmung der räumlichen Verteilung, der Tropfengröße und Niederschlagsmenge.
Beim Versuchsaufbau wurden Photovoltaikmodule mit einem Schwingungsaufnehmer ausgestattet, um damit den Aufprall der Regentropfen zu erfassen.
(Bild: © Fraunhofer IDMT)
Ein Schwingungsaufnehmer, auch Beschleunigungssensor genannt, wandelt mechanische Schwingungen in elektrische Signale um. Dies geschieht durch die Bewegung einer Masse im Inneren des Sensors, die bei Bewegungen oder Vibrationen des Sensors gegenüber einer Referenzposition verschoben wird und dabei elektrische Spannungen erzeugt, die sich dann als Messsignale interpretieren lassen.
Großes Potenzial
Für Maker, die sich in dieser Richtung ausprobieren wollen, gibt es für zirka fünf Euro das MPU-6050, welches häufig dafür eingesetzt wird und sich gut für Schwingungsmessungen eignet.
Das Fraunhofer-Projekt trägt den Namen "lokalRAIN" und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert. Das Projekt startete im Oktober 2024 und läuft bis Juni 2026.
Ein weiteres Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer leistungsfähigen Rechenhardware, die sowohl kostengünstig als auch energieoptimiert ist. Diese soll die Echtzeitverarbeitung der gesammelten Daten gewährleisten. Die Übertragung der Daten von den Sensorknoten zu zentralen Servern erfolgt über ein vernetztes System, das die Daten für Prognosen bereitstellt. (mch)
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