Autor/-in
Tino Mosler
Geschäftsführer der Firma MMM techsupport GmbH &Co. KG
Experte für Steuerung der Bewässerung und öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Beregnung.
tino@irrigation-consulting.com
Experte für Steuerung der Bewässerung und öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Beregnung.
tino@irrigation-consulting.com
Beregnung & Bewässerung, 20.08.2016
WASSER AUTOMATISCH UND NACH BEDARF
Besonders geeignet für entfernt gelegene Felder, die vor allem bei knapper Zeit nicht täglich kontrolliert werden können.
Besonders bei erdelosen Kulturverfahren (Growbags, Töpfe usw.) ist es aufwändig, mit manueiler Steuerung eine gleichmäßige, optimale Wasserversorgung sicherzustellen, da der Wasservorrat in Substratbehältern sehr gering ist und die Pflanzen entsprechend rasch unter Trockenstress leiden. Bei Substraten kommt erschwerend hinzu, dass zusätzlich für eine ausreichende Drainage gesorgt werden muss.
Vielfach behilft man sich mit Anlagen, die automatsch mit Hilfe eines Bewässerungscomputers (BC) oder -controllers die Bewässerung an zuvor festgelegten Zeiten starten und wieder abschalten. Dabei wird die Bewässerung nach einem vorher fix eingegebenen Zeitprogramm eingeschaltet, indem der BC ein elektrisches Magnetventil öffnet, sodass täglich mehrfach für x Minuten Wasser gegeben wird.
Allerdings hat dieses Herangehen den entscheidenden Nachteil, dass der Steuerautomat die Beregnung unabhängig von der Bodenfeuchte startet und nicht berücksichtigt, ob die Pf!anzen bereits wieder Wasser brauchen. Hier sind wiederum Pflanzen in Substratconainern besonders vor Trockenstress bedroht.
Andererseits würde bei Anlagen ohne Überdachung das zeitbasierte Bewässerungsprogramm unverändert ablaufen wie eingestellt, selbst wenn es tagelang regnet. Auch wenn der Wasserverbrauch des Bestandes weiter bedingt sehr gering Ist, wird die Anlage gemäß dem zuvor eingegebenen Programm gestartet.
Mögliche Folgen sind: durch zu trockenes Substrat bedingte schmerzhafte Mindererträge oder vernässte Böden, Nährstoffauswaschung, vermehrter Befall durch Pflanzenkrankheiten und natülich unnötig hohe Kosten der Wasserbereitstellung.
Die Lösung für diese Problematik ist also eine automatische Bewässerung, die sich abhängig von der Substrat-, oder Bodenfeuchte an- und abschaltet. Diese Automatik stellt immer eine optimale Wasserversorgung sicher.
Moderne Gewächshäuser sind in der Regel bereits schlüsselfertig mit einer Autoomstiserung ausgestattet. Deswegen wird in den folgenden Ausführungen die Möglichkeiten einer Automatisierung bei einfachen Gewächshäusern oder die Automatisierung im Folientunnel und bei Bewässerungsanlagen Im Freiland beschrieben.
Ist der Boden jedoch ausreichend feucht, findet keine Wassergabe statt. Jedoch Ist zu unterscheiden, ob dort, wo die Automatisierung eingesetzt wenden soll, eine 220 V Stromversorgung vorhanden ist oder nicht. Ohne Netzanschluss ist die Stromversorgung durch Batterien oder Solarstrom zu realisieren.
und wird daher vor allem auf entfernt gelegenen Flächen eingesetzt.
Da jedoch nur Magnetventile mit Impulsspule (bi-stabile Magnetspule} durch Batteriestrom öffen- und schließbar sind, ist in diesem Fall. zusätzlich zum Bodenfeuchtefühler, zwingend ein BC nötig, der den Stromimpuls zum Öffnen und Schließen des Ventils erzeugt. Viele batteriegestützte BC sind mit einem Sensoreingang für die bodenfeuchteabhängige Automatisierung vorbereitet.
Im Betrieb überprüft der BC automatisch die Bodenfeuchte, bevor er eine einprogrammierte Wassergabe startet. Nur wenn der Boden trockener als der am Feuchte-fühler eingestellte Schwellenwert ist, wird das Magnetventil geöffnet. Ist der Boden noch feucht genug, wird eine Wassergabe, die gemäß zuvor eingegebenem Bewäs-serungsprogramm anstehen würde, nicht freigegeben, und sie findet nicht statt.
Es hat sich bewährt, den BC mit häufigen Wassergaben zu programmieren, damit das Steuergerät mehrmals täglich die Bodenfeuchte abfragt. So treten keine längeren Perioden mit suboptimaler Wasserversorgung auf.
Die meisten BC applizieren die gesamte programmierte Wassermenge, sobald der Feuchtefühler "Trockenheit" signalisiert und eine Wassergabe freigegeben hat. Zudem existieren auch Bodenfeuchtefühler und Schalteinheiten, die in der Lage sind, laufende Wassergahen zu unterbrechen, sobald der Boden wieder ausreichend feucht ist.
Ist Netzstrom am Standort vorhanden, kann eine automatische bodenfeuchte abhängige Bewässerung am günstigsten mit Magnetventilen mit Dauerstrommagnetspule (mono-stabile Magnetspule) realisiert werden (siehe Abbildung).
Um bei einer Direktsteuerung zu kleine Einzelgaben zu verhindern, haben gute Schalttensiometer eine sogenannte Hysterese, das heißt der obere (trockene) liegt über dem unteren (feuchten) Schaltpunkt. Beispiel: Ein Schalttensiometer schaltet bei einer Saugspannung von 120 hPa die Bewässerung ein und schaltet erst wieder aus, sobald die Saugspannurtg unter 80 hPa sinkt. So ist bei diesem Modell sicher, dass die Feuchte immer im Bereich zwischen 120 und 80 hPa gehalten wird. Zudem ist durch die Position des Schalttensiometers zum Tropfer Einfluss auf die Nachlaufzeit oder Hysterese zu nehmen, da eine gewisse Zelt nach Beginn einer Bewässerung notwendig ist, um den Boden/ das Substrat wieder gleichmäßig zu benetzen. Das Wasser wandert mit etwas Verzögerung vom Tropferauslass seitwärts. Auch das Eindringen in tiefere Schichten dauert eine gewisse Zelt. Das Tensiometer reagiert erst, wenn das Wasser bei der Keramikspitze angekommen ist. So wird auch sichergestellt, dass Substratcontainer immer ausreichend drainiert werden.
Neben dem beschriebenen Verfahren ist es auch möglich, zusätzlich einen BC in Systeme mit Netzstromversorgung einzubinden. Die Funktion ähnelt der beschriebenen „Automatisierung mit Batteriestrom".
Im Substratanbau werden fast nur Schalttensiometer eingesetzt, da von diesemTyp auch Versionen spezielI für Substrate verfügbar sind, und Tensiometer gererell auch im feuchten Bereich genau messen und rasch auf Änderungen reagieren. Tensiometer bewähren sich seit Jahrzehnten in der Praxis, sind preiswert, einfach in der Handhabung und liefern ein eindeutig zu interpretierendes Meßergebnis.
Bei einer Automatisierung im Freiland werder vielfach Schalteinheiten, basierend auf Watermark-Sensoren verwendet, da diese wartungsfrei und frostfest sind, also im Winter im Boder verbleiben können. Sie haben Vorteile wie Tensiometer: bewährt, preiswert, einfach zu handhaben und messen die Saugspannung als Ergebnis.
Dazu ist es sehr sinnvoll, weitere Bodenfeuchtesensoren an unterschiedlichen Stellen der Fläche und in verschiedenen Bodentiefen einzusetzen und dort laufend die Bodenfeuchte zu kontrollieren. Im Substratanbau ist das Dränwasser unbedingt regelmäßig in Containern aufzufangen und zu messen, um eine gute Drainage sicherzustellen. Sind diese Arbeiten erfolgreich durchgeführt worden, wird der Bestand immer optimal mit Wasser versorgt. Die Arbeitsbelastung ist deutlich geringer. Auch bei automatisierten Systemen darf keinesfalls eine regelmäßige Kontrolle und Wartung unterbleiben. Hilfreich ist hier der Einsatz von Wassermengenzählern und Druckfühlern, die den Wasserdruck im System permanent überwachen, und bei plötzlichem Abfall Alarm auslösen.
Vielfach behilft man sich mit Anlagen, die automatsch mit Hilfe eines Bewässerungscomputers (BC) oder -controllers die Bewässerung an zuvor festgelegten Zeiten starten und wieder abschalten. Dabei wird die Bewässerung nach einem vorher fix eingegebenen Zeitprogramm eingeschaltet, indem der BC ein elektrisches Magnetventil öffnet, sodass täglich mehrfach für x Minuten Wasser gegeben wird.
Allerdings hat dieses Herangehen den entscheidenden Nachteil, dass der Steuerautomat die Beregnung unabhängig von der Bodenfeuchte startet und nicht berücksichtigt, ob die Pf!anzen bereits wieder Wasser brauchen. Hier sind wiederum Pflanzen in Substratconainern besonders vor Trockenstress bedroht.
Andererseits würde bei Anlagen ohne Überdachung das zeitbasierte Bewässerungsprogramm unverändert ablaufen wie eingestellt, selbst wenn es tagelang regnet. Auch wenn der Wasserverbrauch des Bestandes weiter bedingt sehr gering Ist, wird die Anlage gemäß dem zuvor eingegebenen Programm gestartet.
Mögliche Folgen sind: durch zu trockenes Substrat bedingte schmerzhafte Mindererträge oder vernässte Böden, Nährstoffauswaschung, vermehrter Befall durch Pflanzenkrankheiten und natülich unnötig hohe Kosten der Wasserbereitstellung.
Die Lösung für diese Problematik ist also eine automatische Bewässerung, die sich abhängig von der Substrat-, oder Bodenfeuchte an- und abschaltet. Diese Automatik stellt immer eine optimale Wasserversorgung sicher.
Moderne Gewächshäuser sind in der Regel bereits schlüsselfertig mit einer Autoomstiserung ausgestattet. Deswegen wird in den folgenden Ausführungen die Möglichkeiten einer Automatisierung bei einfachen Gewächshäusern oder die Automatisierung im Folientunnel und bei Bewässerungsanlagen Im Freiland beschrieben.
Wie funktioniert bodenfeuchteabhängfge Automatisierung?
Grundsätzlich funktioniert eine bodenfeuchteabhängige Automatisierung über Bodenfeuchte-Fühler oder -Sensoren, die dauerhaft im Hauptwurzelraum oder in einen Growbag/ Topf eingebaut werden. Dieser Feuchtefühler überprüft ständig den Feuchtezustand des Bodens. Sobald der Boden oder das Substrat trockener als der am Fühler eingestellte Schwellenwert ist, wird die Wassergabe gestartet.Ist der Boden jedoch ausreichend feucht, findet keine Wassergabe statt. Jedoch Ist zu unterscheiden, ob dort, wo die Automatisierung eingesetzt wenden soll, eine 220 V Stromversorgung vorhanden ist oder nicht. Ohne Netzanschluss ist die Stromversorgung durch Batterien oder Solarstrom zu realisieren.
Bewässerungs-Automatisierung mit Batteriestrom
Eine batteriegesteuerte Automatisierung bedeutet Unabhängigkeit vom Netzstromund wird daher vor allem auf entfernt gelegenen Flächen eingesetzt.
Da jedoch nur Magnetventile mit Impulsspule (bi-stabile Magnetspule} durch Batteriestrom öffen- und schließbar sind, ist in diesem Fall. zusätzlich zum Bodenfeuchtefühler, zwingend ein BC nötig, der den Stromimpuls zum Öffnen und Schließen des Ventils erzeugt. Viele batteriegestützte BC sind mit einem Sensoreingang für die bodenfeuchteabhängige Automatisierung vorbereitet.
Im Betrieb überprüft der BC automatisch die Bodenfeuchte, bevor er eine einprogrammierte Wassergabe startet. Nur wenn der Boden trockener als der am Feuchte-fühler eingestellte Schwellenwert ist, wird das Magnetventil geöffnet. Ist der Boden noch feucht genug, wird eine Wassergabe, die gemäß zuvor eingegebenem Bewäs-serungsprogramm anstehen würde, nicht freigegeben, und sie findet nicht statt.
Es hat sich bewährt, den BC mit häufigen Wassergaben zu programmieren, damit das Steuergerät mehrmals täglich die Bodenfeuchte abfragt. So treten keine längeren Perioden mit suboptimaler Wasserversorgung auf.
Die meisten BC applizieren die gesamte programmierte Wassermenge, sobald der Feuchtefühler "Trockenheit" signalisiert und eine Wassergabe freigegeben hat. Zudem existieren auch Bodenfeuchtefühler und Schalteinheiten, die in der Lage sind, laufende Wassergahen zu unterbrechen, sobald der Boden wieder ausreichend feucht ist.
Ist Netzstrom am Standort vorhanden, kann eine automatische bodenfeuchte abhängige Bewässerung am günstigsten mit Magnetventilen mit Dauerstrommagnetspule (mono-stabile Magnetspule) realisiert werden (siehe Abbildung).
Bewässerungsautomatisierung mit Netzstrom
Der 220 V Netzstrom wird hier mit einem Netztrafo auf eine ungefährliche Spannung transformiert (in der Regel 24 V AC). Da so „unbegrenzt" Strom nachgeliefert wird, kann man Magnetventile einsetzen, die dauernd Strom ziehen, um geöffnet zu bleiben. Diese Magnetventile können direkt durch ein Schalttensiometer geöffnet und geschlossen werden. Das Schalttensiometer misst ständig die Wasserverfügbarkeit für die Pflanzen und ist mit einem Unterdruckschalter ausgestattet, der bei einer bestimmten Saugspannung (das heißt Trockenheit) einen elektrischen Kontakt schließt. Dadurch wird der Stromkreis geschlossen und das Magnetventil geöffnet. Die Bewässerung startet. Sobald die Saugspannung wieder unter den Schaltpunkt sinkt, der Boden/ das Substrat also wieder feucht genug ist, öffnet das Schalttensiometer wieder den Kontakt, der Stromkreis wird unterbrochen und die Wassergabe endet (siehe Abbildung).Um bei einer Direktsteuerung zu kleine Einzelgaben zu verhindern, haben gute Schalttensiometer eine sogenannte Hysterese, das heißt der obere (trockene) liegt über dem unteren (feuchten) Schaltpunkt. Beispiel: Ein Schalttensiometer schaltet bei einer Saugspannung von 120 hPa die Bewässerung ein und schaltet erst wieder aus, sobald die Saugspannurtg unter 80 hPa sinkt. So ist bei diesem Modell sicher, dass die Feuchte immer im Bereich zwischen 120 und 80 hPa gehalten wird. Zudem ist durch die Position des Schalttensiometers zum Tropfer Einfluss auf die Nachlaufzeit oder Hysterese zu nehmen, da eine gewisse Zelt nach Beginn einer Bewässerung notwendig ist, um den Boden/ das Substrat wieder gleichmäßig zu benetzen. Das Wasser wandert mit etwas Verzögerung vom Tropferauslass seitwärts. Auch das Eindringen in tiefere Schichten dauert eine gewisse Zelt. Das Tensiometer reagiert erst, wenn das Wasser bei der Keramikspitze angekommen ist. So wird auch sichergestellt, dass Substratcontainer immer ausreichend drainiert werden.
Neben dem beschriebenen Verfahren ist es auch möglich, zusätzlich einen BC in Systeme mit Netzstromversorgung einzubinden. Die Funktion ähnelt der beschriebenen „Automatisierung mit Batteriestrom".
Welche Sensoren bewährten sich bei der Automatisierung?
Für diese Anwendung haben sich vor allem Tensiometer mit Watermark-Sensoren durchgesetzt.Im Substratanbau werden fast nur Schalttensiometer eingesetzt, da von diesemTyp auch Versionen spezielI für Substrate verfügbar sind, und Tensiometer gererell auch im feuchten Bereich genau messen und rasch auf Änderungen reagieren. Tensiometer bewähren sich seit Jahrzehnten in der Praxis, sind preiswert, einfach in der Handhabung und liefern ein eindeutig zu interpretierendes Meßergebnis.
Bei einer Automatisierung im Freiland werder vielfach Schalteinheiten, basierend auf Watermark-Sensoren verwendet, da diese wartungsfrei und frostfest sind, also im Winter im Boder verbleiben können. Sie haben Vorteile wie Tensiometer: bewährt, preiswert, einfach zu handhaben und messen die Saugspannung als Ergebnis.
Eine bedarfsgerechte automatische Bewässerung betreiben
Eine neu installierte automatische Bewässerung muss meist fein abgestimmt werden. Es gilt, die Häufigkeit und Dauer der programmierten Wassergaben sowie die Position des Fühlers für Bodenfeuchte zum Tropferauslass sind für spezifische Böden/ Substrate optimal anzupassen.Dazu ist es sehr sinnvoll, weitere Bodenfeuchtesensoren an unterschiedlichen Stellen der Fläche und in verschiedenen Bodentiefen einzusetzen und dort laufend die Bodenfeuchte zu kontrollieren. Im Substratanbau ist das Dränwasser unbedingt regelmäßig in Containern aufzufangen und zu messen, um eine gute Drainage sicherzustellen. Sind diese Arbeiten erfolgreich durchgeführt worden, wird der Bestand immer optimal mit Wasser versorgt. Die Arbeitsbelastung ist deutlich geringer. Auch bei automatisierten Systemen darf keinesfalls eine regelmäßige Kontrolle und Wartung unterbleiben. Hilfreich ist hier der Einsatz von Wassermengenzählern und Druckfühlern, die den Wasserdruck im System permanent überwachen, und bei plötzlichem Abfall Alarm auslösen.
Medium
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