SONICrop – Akustische Niederschlagserfassung in AgriPV-Anlagen für nachhaltige Bewässerung in der Landwirtschaft

Landwirtschaftliche Betriebe müssen sich zunehmend an veränderte Niederschlagsmuster und Extremwetter anpassen. Unregelmäßige und intensiver werdende Niederschlagsereignisse erschweren ein planbares Wassermanagement und erhöhen das Risiko von Bodenerosion. Bestehende Systeme zur Niederschlagsmessung sind jedoch häufig teuer, wartungsintensiv oder liefern nur punktuelle Daten – ein Problem für eine präzise Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen.

Parallel dazu gewinnt Agri-Photovoltaik (AgriPV) an Bedeutung. Dabei werden landwirtschaftliche Flächen gleichzeitig für den Anbau von Lebensmitteln und die Stromerzeugung mit Photovoltaik genutzt. Unter den Solarmodulen entstehen charakteristische Mikroklimata, die Bodenfeuchte, Verdunstung und den Wasserbedarf der Kulturen beeinflussen – wodurch eine verlässliche Niederschlagsmessung zusätzlich an Relevanz gewinnt.

Das Projekt SONICrop entwickelt eine akustische Sensorik, die direkt in AgriPV-Module integriert wird und Niederschläge in Echtzeit erfasst – kosteneffizient, robust und optimal für datenbasierte Bewässerungsstrategien in der Landwirtschaft.
 

Akustische Niederschlagsmessung in beweglichen AgriPV-Anlagen

Im Projekt »lokalRAIN« entwickelt das Fraunhofer IDMT bereits einen ersten, prototypischen Sensorknoten zur akustischen Regenmessung an stationären PV-Anlagen. SONICrop geht deutlich darüber hinaus: Es zielt auf den Einsatz in beweglichen AgriPV-Systemen und erweitert die reine Regenmessung erstmals um die zuverlässige Erfassung von Hagel unter real variierenden Umweltbedingungen. Dazu gehören eigens entwickelte Verfahren zur Unterdrückung typischer Störeinflüsse wie Wind oder Modulbewegungen.

Vorteile des Ansatzes:

• strukturintegrierte, wartungsarme Messung
• Echtzeitdetektion (< 5 Sekunden)
• verlässliche Erkennung trotz Wind und Modulbewegung
• einfache Nachrüstbarkeit
  
  

Entwicklungsschwerpunkte

SONICrop verbindet vibroakustische Sensorik, Edge-KI und landwirtschaftliches Wassermanagement. Im Zentrum steht ein integrierbarer Akustiksensor für bewegliche AgriPV-Module, der Niederschlag zuverlässig erfasst. Die Module dienen dabei als Messfläche: Niederschläge erzeugen Körperschallimpulse, die direkt an der Glas-Rahmen-Struktur detektiert werden – ohne zusätzliche mechanische Komponenten.

Die zentrale Herausforderung liegt in der Trennung von Nutz- und Störsignalen wie Wind, Modulbewegungen oder landwirtschaftlichen Maschinen. SONICrop kombiniert physikalisch interpretierbare Merkmale mit KI-gestützter End-to-End-Auswertung. Optimierte Modelle erlauben den Betrieb auf energieeffizienter Edge-Hardware ohne Cloud-Anbindung.

Um die Praxistauglichkeit sicherzustellen, wird das System in realen AgriPV-Anlagen erprobt und weiterentwickelt. 
 

Anwendungsbereiche und Mehrwert für die Landwirtschaft

Die gewonnenen Niederschlagsdaten schaffen eine belastbare Grundlage für ein effizientes und ressourcenschonendes Bewässerungsmanagement und unterstützen zugleich den wachsenden AgriPV-Sektor als zukunftsfähige Form der Doppelnutzung landwirtschaftlicher Flächen.

Relevante Nutzergruppen sind:

• Betreiber und Planer von AgriPV-Anlagen
• landwirtschaftliche Betriebe und Bewässerungsdienstleister
• Anbieter von Farm- und Umweltmanagementsystemen
• Versicherungen im Bereich Klima- und Wetterrisiken
• Umweltorganisationen mit Fokus auf nachhaltige Wasserbewirtschaftung und Klimaanpassung