Wetterstation für die Gebäudetechnik und Drohnenflüge

Auf dem Dach der Forschungshalle am Campus Feuchtwangen wurde vor zwei Wochen eine professionelle Wetterstation installiert. Ausgestattet mit einer Vielzahl hochauflösender Sensoren können dadurch zahlreiche Umgebungsdaten ermittelt und für Lehre und Forschung verwendet werden.

Die Messignale werden digitalisiert und in regelmäßigen Abständen von einem integrierten Datenlogger in eine Datenbank gespeichert. Aktuelle Messwerte können über das Dashboard der internen Weboberfläche aufgerufen werten.

Ein Kombiinstrument registriert sowohl die Temperatur, die relative Luftfeuchte und den barometrischen Druck. Dadurch lassen sich weitere Größen wie der Taupunkt als auch der aktuelle Wettertrend bestimmen.

Schon gewusst? Der Taupunkt bezeichnet die Temperatur, bei der das als Gas vorhandene atmosphärische Wasser beginnt zu kondensieren – d.h. es zur Nebelbildung oder Niederschlag kommt. Mit der Differenz zwischen echter Lufttemperatur und Taupunkttemperatur und der Multiplikation mit 125 lässt sich in etwa die Untergrenze von Wolken bestimmen. Angenommen der Unterschied der beiden Temperaturen beträgt nur 0,5°C, so muss der Pilot damit rechnen, dass seine Drohne bei etwa 60m in Wolken gerät und die Sicht abnimmt und sich Wasser an der Drohne anlagert. Dieses Wissen ist essentiell für Drohnenpiloten, da Drohnen bei Nebel oder Regen nicht fliegen dürfen.

Der Niederschlag wird mittels Kippwaagen-Regenmesser (Tipping Bucket) erfasst. Das Niederschlagswasser sammelt sich unterhalb eines Trichters in einer Schale, die bei einem bestimmten Gewicht nach unten kippt und sich entleert. Die Niederschlagsmenge kann anschließend aus der Anzahl der Kippbewegungen berechnet werden.

Zur Ermittlung der Windgeschwindigkeit und Windrichtung steht ein Ultraschall-Anemometer zur Verfügung. Dieser robuste Sensor benötigt keine beweglichen Teile, weshalb er ideal für hohe Windgeschwindigkeiten geeignet ist. Eine eingebaute Heizung verhindert das Vereisen bei kalten Temperaturen. Es ist selbstverständlich, dass Drohnenflüge nur bis zu einer gewissen Windgeschwindigkeit stattfinden können.

Zudem wird die Bestrahlungsstärke der Sonne (sog. Globalstrahlung in Watt pro Quadratmeter) wird mit einem Pyranometer gemessen. Dazu wird die Solarstrahlung in einer Thermosäule absorbiert. In dieser wird die Strahlung in Wärme umgesetzt und im Anschluss als proportionales Spannungssignal ausgegeben.

Die von der Wetterstation ermittelten Daten können vielseitig weiterverwendet werden. So können sowohl Messwerte als auch Langzeitmessungen für z.B. die Gebäudesimulation herangezogen werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit standortbezogene Jahres-, Monats- oder Wochenvergleiche zu erstellen und zu visualisieren. Und so wird erst durch solche Messstationen es überhaupt möglich Wetter- oder sogar Klimaänderungen quantitativ zu erfassen!

Für die Fernpiloten der Bayerischen Drohnenakademie sind aktuelle Wetterdaten von großer Bedeutung. So können Drohnen aus Sicherheitsgründen nur unter bestimmten Wetterbedingungen geflogen werden. Deshalb ist jeder Fernpilot verpflichtet, sich über die aktuellen atmosphärischen Verhältnisse zu informieren. Für die Vorhersage werden dafür die Daten des Deutschen Wetterdienstes z.B. über Apps wie „DWD-Flugwetter“ herangezogen. Für die aktuelle Wetterlage genügt zukünftig dem Piloten jedoch ein Blick, um sich schnell und zuverlässig über die tatsächlich aktuell vor Ort vorhandenen Wetterverhältnisse zu informieren.