KI für Münchner Bäume

Mehr als 150 neue Bäume will die Stadt München in der Fußgängerzone pflanzen, um die Stadt in heißen Sommern zu kühlen. Mit Kosten von bis zu knapp 100.000 Euro pro Baum rechnet das Baureferat. Die hohen Kosten von insgesamt 1,8 bis 2,3 Millionen Euro entstehen weniger durch die Bäume, als vielmehr durch Planung, das Ausheben und Verschließen der Gruben, und die Verlegung von Leitungen und Rohren, damit es nicht zu Konflikten mit dem neuen Wurzelwerk kommt. „Angesichts der hohen Kosten ist die sorgfältige Wasserversorgung des geplanten Stadtgrüns besonders wichtig“, betont  Daniel Trauth, Geschäftsführer der Smart-City-Firma dataMatters, und schlägt den Einsatz eines urbanen Bewässerungssystems mit Künstlicher Intelligenz (KI) vor.

„Es geht darum, die Bäume im heißen Sommer vor dem Austrocknen zu schützen, ohne zu viel Wasser zu verschwenden“, erklärt der Smart-City-Experte die Aufgabenstellung. Sein Unternehmen hat hierfür ein urbanes Bewässerungssystem entwickelt, bei dem die Bäume per Funk mitteilen, wann sie wieviel Wasser benötigen. Dadurch kann die Stadt gezielte Gie߬routen fahren, statt pauschal alles zu bewässern. „Urban Tree Intelligence“ heißt das Konzept, das dataMatters bereits in mehreren Städten in Nordrhein-Westfalen zum Einsatz gebracht hat. Technische Basis bildet das Smart-City-Betriebssystem urbanOS.

Bäume mit Sensoren, Funkanbindung und KI

Damit die Bäume sich bemerkbar machen können, werden sie mit Sensoren aus Münchener Produktion ausgestattet. Diese Sensoren messen die Feuchtigkeit im Xylem – dem Gewebe im Baum, das Wasser und Nährstoffe von den Wurzeln bis in die Blätter transportiert. Die Messwerte werden per Funk an einen urbanen Datenraum übermittelt und dort mittels Künstlicher Intelligenz im urbanOS-Datenzentrum ausgewertet. Damit nicht jeder einzelne Baum mit einem Sensor ausgestattet werden muss, arbeitet dataMatters mit einem selbst entwickelten KI-Modell, das die Bäume mit Persönlichkeitsmerkmalen ausstattet. Die sogenannten Baumpersönlichkeiten basieren auf Art, Standort, Bodenprofil, Sonnenexposition und weiteren Umweltfaktoren. Das bedeutet: Selbst wenn nur ein kleiner Teil der Bäume mit Sensoren ausgestattet wird, lässt sich der Wasserbedarf aller anderen mit ähnlicher Persönlichkeit mit hoher Genauigkeit vorhersagen.

„Am besten werden die Jungbäume von Anfang an mit Sensoren ausgestattet, um ein optimales Wachstum durch optimierte Bewässerung mittels Urban Tree Intelligence zu gewährleisten“, sagt Smart-City-Experte Daniel Trauth. Die KI wertet dazu nicht nur die aktuellen Messwerte der Bäume aus, sondern berücksichtigt auch den Wetterbericht. Wenn bald Regen angesagt ist, braucht schließlich nicht kurz zuvor gewässert werden. Neben den Wetterparametern werden auch die Bodenfeuchte und die Bodenbeschaffenheit an das urbane Betriebssystem übermittelt, um so effizient und ressourcenschonend wie möglich für das Stadtgrün zu sorgen. Auf Knopfdruck wirft die KI eine optimierte Routenplanung für die Bewässerungsfahrzeuge aus. „Das schont Münchens Umwelt und die Personalressourcen gleichermaßen“, heißt es bei dataMatters.

Städte sind Brennpunkte des Klimawandels

Für dataMatters ist „Urban Tree Intelligence“ Teil eines umfassenden Konzepts einer Smart City auf Basis von urbanOS. Trauth erklärt die Zusammenhänge: „Städte sind Brennpunkte des Klimawandels. Sie verbrauchen rund 80 Prozent der weltweiten Energie, verursachen mehr als 70 Prozent der CO2-Emissionen – und leiden gleichzeitig am stärksten unter den Folgen: Hitzewellen, schlechte Luftqualität, überhitzte Plätze und ein zunehmender Verlust an Lebensqualität. In diesem Kontext sind Stadtbäume, wie sie München plant, weit mehr als nur grüne Kulisse. Sie sind natürliche Klimaanlagen, CO2-Speicher und Lebensraum in einem.“

So kann ein einziger, ausgewachsener Laubbaum an einem heißen Sommertag bis zu 400 Liter Wasser verdunsten; das entspricht einer Kühlleistung, die spürbar die Umgebungstemperatur senkt. Gleichzeitig bindet ein Baum über sein Leben hinweg mehrere Tonnen CO2, filtert Feinstaub und bietet Schatten auf über 150 Quadratmetern Fläche. „Ein Baum funktioniert nur, wenn er selbst gesund ist“, sagt Trauth. Er fährt fort: „Und genau das stellt nicht nur die Stadt München vor eine bislang nahezu unlösbare Aufgabe. So müssen in München insgesamt rund 230.000 Bäume auf öffentlichen Flächen während Trockenperioden gezielt bewässert werden – doch oft fehlt es an präziser Information. Welcher Baum braucht wirklich wann und wie viel Wasser?  In der Regel werden pauschale Gießrouten gefahren. Das bedeutet: Zu viel Wasser an Stellen, wo es nicht gebraucht wird – und zu wenig dort, wo es dringend nötig wäre.