Mit MINT gegen Klimafolgen

Nach der CO2-Ampel im Klassenzimmer jetzt Starkregenereignisse in der
Region: Schülerinnen und Schüler im Landkreis St. Wendel nutzen digitale
Selbstbauinnovation der Hochschule Trier und beteiligen sich so an der
Bewältigung der Klimakrise. Forscher am Umwelt-Campus Birkenfeld der
Hochschule Trier und ein Maker aus Stuttgart entwickeln ein quelloffenes
System zur Messung von Pegelständen an Gewässern. Und das Beste: Alles im
Rahmen der IoT2-Werkstatt auch zum Selbstbau geeignet.

Ein erstes Pilotprojekt startete jetzt an der Gemeinschaftsschule
Türkismühle im Landkreis St. Wendel. Zur Planung und Umsetzung haben sich
dort ortsansässige Handwerksbetriebe, engagierte Lehrkräfte und der
Katastrophenschutz des Landkreises zusammengefunden, um Nachwuchskräfte
für MINT-Berufe zu werben und digitale Lösungen anfassbar zu machen.
Erst kürzlich durfte der Umwelt-Campus seine innovativen Ideen auf der
Woche der Umwelt beim Bundespräsidenten in Berlin präsentieren. Neben der
CO2-Ampel, die mittlerweile bundesweit tausende Mitstreiter gefunden hat,
rückt jetzt ein weiteres Exponat in den Fokus, denn die
Hochwasserkatastrophe hat ein zentrales Defizit deutlich gemacht: Wir
verfügen bisher kaum über das notwendige Wissen, wie sich kleine Gewässer
bei Starkregen verhalten und können deshalb auch KI-Prognosen über den
Pegelverlauf nur sehr ungenau erstellen. Die großen Flüsse werden von
professionellen und entsprechend kostspieligen Pegelstationen überwacht.
Aber was ist mit dem kleinen Bach, der durchs Dorf geht?
Auch hierfür haben die Forscher eine Vorstellung, wie Bürgerwissenschaften
(Citizen Science) und Kommunen eine schnelle Lösung unterstützen können:
Von einer Brücke oder einem überhängenden Baum aus lässt sich der Abstand
zur Wasseroberfläche einfach per Ultraschall messen und über ein IoT-
Netzwerk in die Zentrale melden. Dort dienen die Daten z. B. als
Entscheidungsgrundlage für den Katastrophenschutz, aber auch interessierte
Bürgerinnen und Bürger können die Daten einsehen. Grundlage bildet das
Internet der Dinge (IoT) und ein Open-Source Werkzeugkasten zur
Programmierung, den der Umwelt-Campus gemeinsam mit der Expertengruppe IoT
im nationalen Digitalgipfel und Makern aus der ganzen Welt entwickelt hat.
„Gemeinwohlorientierte Digitalisierung ist das Stichwort unserer
Initiative. Wir wollen das Internet der Dinge und KI so für jedermann
anfassbar machen, Gesellschaft und Schulen mitnehmen auf den Weg einer
gestaltenden Nutzung der digitalen Möglichkeiten. Gerade die Klimakrise
und die Pandemie zeigen uns die dringende Notwendigkeit, engagierte
Nachwuchskräfte für MINT Berufe zu begeistern.“ meint Professor Klaus-Uwe
Gollmer, einer der Entwickler vom Umwelt-Campus.
Im Rahmen einer Initiative zur Ausbildung im Handwerk haben Schülerinnen
und Schüler im Landkreis St. Wendel im März 2021 bereits 600 IoT-
CO2-Ampeln für ihre Klassenzimmer selbst realisiert. Dabei konnten sie
ihre Kennnisse in Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik
(MINT) praktisch anwenden und den Mehrwert dieser Kenntnisse besonders
beim Lüften in der COVID-Pandemie selbst erfahren.
Pegelmessung und die Übernahme von Gewässerpatenschaften durch die Schulen
ist jetzt der nächste logische Schritt, den die Wirtschaftsförderung,
ortsansässige Handwerksbetriebe und der Katastrophenschutz des Landkreises
gemeinsam mit dem Umwelt-Campus und der Gemeinschaftsschule Türkismühle
gehen.
„Vielleicht könnte unsere Initiative einmal dazu führen, dass
Bildungspolitik und kommunale Träger bundesweit erkennen, dass Schulen
nicht nur Geld kosten, sondern auch Kristallisationskern neuer
gesellschaftlicher Entwicklungen sein können.“ meint Professur Gollmer
anlässlich der online – Übergabeveranstaltung der ersten Pegelsensoren an
den Landrat durch die Klasse 8a/8b am 21. Januar 2022.
So könnte langfristig ein flächendeckendes Monitoring-System entstehen,
das vor Ort die wichtigen Daten für die zukünftig zu entwickelnden KI-
Vorhersagemodelle liefert und gleichzeitig mit LoRaWAN eine redundante
Netzstruktur schafft, die auch von anderen Teilnehmern genutzt werden
könnte. Die potentiellen Anwendungsgebiete, insbesondere im Umwelt- und
Klimaschutz, sind vielfältig. Und ganz wichtig: Bei allen Themen könnten
sich neben den Kommunen auch die Bürger und Bürgerinnen aktiv beteiligen.
„IoT, MINT und Makeing sind die Schlüssel zur Bewältigung vieler Probleme
unserer Zukunft. Wir brauchen unbedingt mehr Macher-Mentalität und MINT-
Fachkräfte in der Gesellschaft um die Resilienz zu erhöhen“ so Guido
Burger, Mitinitiator der IoT2-Werkstatt und begeisterter Maker aus Baden-
Württemberg.
An vielen Orten in Deutschland entstehen bereits öffentliche Makerspaces
und Innovationslabore, die eine fächerübergreifende Zusammenarbeit
verschiedener Disziplinen und Akteure fördern. Der Umwelt-Campus bietet
neben dem Innovationslabor INNODIG einen neuen Bachelorstudiengang zur
Angewandten Informatik und Künstlichen Intelligenz. Die Vorhersage von
Wasserpegeln ist nur eines der spannenden Themen im breiten Portfolio der
angewandten Forschungsprojekte am Campus.