Wie intelligente Gewächshaussensoren die Bewässerungseffizienz bei Hitze und Wasserstress verbessern

Ein praktischer Leitfaden zu Bodenfeuchtigkeit, EC-, pH-, Klima- und RS485-Modbus-Sensoren für eine präzisere Bewässerung im Gewächshaus.

Hitze, Dürre und Bewässerungsbeschränkungen machen das Wassermanagement für Gewächshausbetreiber zu einem alltäglichen Produktionsproblem – und nicht nur zu einem langfristigen Nachhaltigkeitsziel.

Im August 2026 berichtete die Gemeinsame Forschungsstelle der Europäischen Kommission, dass anhaltende Hitze und Wassermangel die Sommerkulturen in Teilen West- und Mitteleuropas geschädigt hätten. In einigen betroffenen Gebieten lagen die prognostizierten Erträge für Sommerkulturen bis zu 14% unter dem Fünfjahresdurchschnitt, während begrenzte Bewässerungsmengen und lokale Einschränkungen den Druck weiter erhöhten. Obwohl Gewächshäuser mehr Kontrollmöglichkeiten bieten als Freilandkulturen, sind sie nicht vor hohen Temperaturen, sich änderndem Ertragsbedarf oder eingeschränkten Wasservorräten geschützt.

Hier kommen intelligente Gewächshaussensoren als praktische Hilfsmittel zum Einsatz. Durch die kontinuierliche Überwachung des Wurzelbereichs, des Bewässerungswassers und des Gewächshausklimas können Erzeuger feste Annahmen durch aktuelle Daten ersetzen. Das Ziel besteht nicht einfach darin, mehr Sensoren zu installieren. Vielmehr geht es darum, ein Überwachungssystem zu schaffen, das dem Bewässerungs- oder Fertigation-Regler dabei hilft, die richtige Menge an Wasser und Nährstoffen zum richtigen Zeitpunkt bereitzustellen.

Warum intelligente Gewächshaussensoren über die zeitgesteuerte Bewässerung hinaus wichtig sind

Eine Zeitschaltuhr folgt einem Zeitplan, doch der Wasserbedarf der Pflanzen bleibt nicht konstant.

Der Wasserbedarf hängt von der Sonneneinstrahlung, der Lufttemperatur, der Luftfeuchtigkeit, dem Wachstumsstadium der Pflanzen, der Pflanzendichte, dem Substrat, der Belüftung und der bisherigen Bewässerung ab. Ein Bewässerungsplan, der an einem milden Morgen funktioniert, kann an einem außergewöhnlich heißen Nachmittag zu einer Unterbewässerung führen. Derselbe Plan kann zu einer Überbewässerung führen, wenn die Sonneneinstrahlung nachlässt oder die Wasseraufnahme der Pflanzen nachlässt.

Zu den Folgen können gehören:

• unnötiger Wasser- und Düngemittelverbrauch;
• Nährstoffverluste durch Entwässerung;
• instabile elektrische Leitfähigkeit im Wurzelbereich;
• Wasserknappheit in Spitzenlastzeiten;
• mangelhafte Belüftung des Wurzelbereichs aufgrund von Überwässerung;
• uneinheitliche Wachstumsentwicklung zwischen den Bewässerungszonen; und
• verspätete Erkennung von Problemen an Pumpen, Ventilen, Filtern oder Rohrleitungen.

Ein sensorgestütztes System muss die zeitgesteuerte Bewässerung nicht vollständig ersetzen. In vielen Projekten besteht der beste Ansatz darin, die zeitgesteuerte Steuerung beizubehalten und gleichzeitig Sensorschwellenwerte, Alarme und Trenddaten zu nutzen, um den Bewässerungsplan intelligent anzupassen.

Die nützlichsten Sensoren für die Bewässerung im Gewächshaus

Ein effektives Gewächshausüberwachungssystem kombiniert in der Regel verschiedene Arten von Messungen. Kein einzelner Sensor kann den Gesamtzustand der Kulturpflanzen, des Wassers und der Wachstumsumgebung vollständig erfassen.

1. Temperatur, Feuchtigkeit und Leitfähigkeit (EC) des Bodens oder Substrats

Bei Pflanzen, die im Boden oder in geeigneten Substraten angebaut werden, liefert ein kombinierter Temperatur-, Feuchte- und Leitfähigkeitssensor drei wichtige Messwerte aus dem Wurzelbereich.

Die Feuchtigkeit gibt Aufschluss darüber, ob der Wurzelbereich zu trocken wird oder zu lange feucht bleibt. Die Temperatur hilft dabei, Veränderungen der Wurzelaktivität und der Wasseraufnahme zu erklären. Der Leitfähigkeitswert (EC) gibt die Konzentration gelöster Salze im Wurzelbereich an und kann dabei helfen, Salzansammlungen, eine zu hohe Düngerkonzentration oder eine unzureichende Auswaschung zu erkennen.

Der verfügbare 3-in-1-Sensor unterstützt:

• Messung der Boden- oder Substrattemperatur von -40 bis 80 °C;
• Feuchtigkeitsmessung von 0 bis 100%;
• EC-Messung bis zu 10.000 µS/cm;
• Schutzklasse IP68 für die Installation vor Ort; und
• RS485 Modbus oder optionaler 4–20-mA-Ausgang.

Für eine praxisgerechte Bewässerungssteuerung ist die Platzierung der Sensoren ebenso wichtig wie deren technische Daten. Die Messwerte sollten die aktive Wurzelzone widerspiegeln, und an Stellen, an denen sich Beete, Substrate, Wachstumsstadien der Pflanzen oder Bewässerungszonen unterscheiden, sind möglicherweise mehrere Sensoren erforderlich.

2. Lufttemperatur und relative Luftfeuchtigkeit im Gewächshaus

Die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit wirken sich auf die Transpiration aus und beeinflussen somit, wie schnell Pflanzen Wasser verbrauchen. Durch die Überwachung beider Parameter kann das Steuerungssystem zudem Kennzahlen wie das Dampfdruckdefizit berechnen oder abschätzen, die aussagekräftiger sein können als die Temperatur allein.

Der verfügbare Temperatur- und Feuchtigkeitssensor für Gewächshäuser wird mit 9–24 V Gleichstrom betrieben, verfügt über ein Gehäuse der Schutzart IP65 und unterstützt die RS485-Modbus-Kommunikation. Je nach Überwachungsanforderung sind Standardversionen sowie Versionen mit höherer Genauigkeit erhältlich.

Diese Messwerte können für Dashboards, Alarme und die koordinierte Steuerung von Bewässerungs-, Belüftungs-, Kühl- und Befeuchtungsanlagen verwendet werden.

3. CO₂-Konzentration

CO₂ ist zwar kein direkter Indikator für den Bewässerungsbedarf, stellt jedoch einen wichtigen Bestandteil der Anbaubedingungen dar. Da die CO₂-Konzentration mit Licht, Temperatur und Pflanzenwachstum zusammenwirkt, liefert sie nützliche Hintergrundinformationen für die Analyse des Wasserverbrauchs und der Ertragsleistung.

Der erhältliche CO₂-Sensor für Gewächshäuser misst Werte von 0 bis 5.000 ppm und kommuniziert über RS485-Modbus. Für Anwendungen, bei denen eine kompakte Messstelle bevorzugt wird, ist auch ein kombinierter CO₂-, Temperatur- und Feuchtigkeitssensor erhältlich.

4. Photosynthetisch aktive Strahlung

Die photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) gibt den Anteil des Lichts an, den Pflanzen für die Photosynthese nutzen. Eine höhere Strahlung führt in der Regel zu einer erhöhten Transpiration und kann den Bewässerungsbedarf rasch verändern, insbesondere unter warmen Bedingungen.

Durch den Einbau eines PAR-Sensors kann das System die Feuchtigkeit im Wurzelbereich und den Wasserverbrauch mit der tatsächlich für die Kulturpflanze verfügbaren Lichtmenge vergleichen. Außerdem ermöglicht er Bewässerungsstrategien, die sich auf die akkumulierte Strahlung statt allein auf die Uhrzeit stützen. Der verfügbare PAR-Sensor deckt das Wellenlängenband von 400 bis 700 nm ab und unterstützt die RS485-Modbus-Kommunikation.

5. Blattoberflächentemperatur und -feuchte

Die Temperatur der Blattoberfläche kann Hinweise auf Stress bei den Pflanzen liefern, der anhand der Lufttemperatur nicht unmittelbar erkennbar ist. Informationen zur Oberflächenfeuchte können Landwirten zudem dabei helfen, Kondensationsbildung und das Krankheitsrisiko einzuschätzen.

Der verfügbare Blattoberflächensensor misst Temperaturen von -20 bis 80 °C und die Oberflächenfeuchte von 0 bis 100% und verfügt über einen RS485-Modbus-Ausgang. Er sollte als Teil einer umfassenderen Überwachungsstrategie und nicht als alleinige Grundlage für Bewässerungsentscheidungen verwendet werden.

6. Leitfähigkeit (EC) und pH-Wert des Bewässerungswassers

In Fertigation-Systemen sind die elektrische Leitfähigkeit (EC) und der pH-Wert des Bewässerungswassers entscheidende Kontrollparameter.

Der EC-Wert liefert einen indirekten Messwert für die Gesamtkonzentration gelöster Ionen und wird häufig zur Überprüfung der Nährstoffkonzentration herangezogen. Der pH-Wert beeinflusst die Nährstoffverfügbarkeit und die Stabilität der Nährlösung. Durch kontinuierliche Messungen kann das System Dosierungsabweichungen erkennen, bevor eine falsch gemischte Lösung eine große Anbaufläche erreicht.

Es sind Sensoren für die Wasser-EC, den Wasser-pH-Wert sowie kombinierte EC/pH-Sensoren mit RS485-Modbus-Kommunikation erhältlich. Der eigenständige Wasser-pH-Sensor deckt den pH-Bereich von 0 bis 14 ab und weist eine angegebene Genauigkeit von ±0,1 pH auf. Die endgültige Auswahl sollte auf der Grundlage der zu erwartenden Nährstoffkonzentration, der Wassertemperatur, der Installationsmethode sowie der erforderlichen Reinigungs- und Kalibrierungsverfahren getroffen werden.

Bei Hydrokultursystemen mit Kreislauf ist es oft sinnvoll, sowohl die Zu- als auch die Rücklauflösung zu messen. Durch den Vergleich dieser Messwerte erhält der Züchter einen besseren Einblick in die Veränderungen, die auftreten, während das Wasser durch die Pflanzen fließt.

7. Durchfluss-, Druck- und Füllstandsüberwachung

Umwelt- und Nährstoffsensoren geben Aufschluss über die Wasserqualität und den Zustand der Pflanzen, doch erst hydraulische Messungen bestätigen, ob die Bewässerung tatsächlich stattfindet.

Durchflussmesser können ungewöhnlich hohen oder niedrigen Wasserverbrauch erkennen. Drucksensoren können verstopfte Filter, undichte Rohrleitungen, Probleme mit Pumpen oder Druckunterschiede zwischen verschiedenen Bereichen feststellen. Füllstandssensoren können verhindern, dass Pumpen trockenlaufen, und helfen dabei, die Wasseraufbereitung, -förderung und -nachfüllung zu automatisieren.

Zusammen ergeben diese Messungen ein umfassenderes Bild als die Daten zur Bodenfeuchte allein.

Architektur des RS485-Modbus-Gewächshaus-Überwachungssystems

RS485-Modbus findet in der landwirtschaftlichen Überwachung breite Anwendung, da mehrere Geräte über relativ große Kabelentfernungen hinweg einen gemeinsamen Kommunikationsbus nutzen können. In einer typischen Installation werden Sensoren an eine lokale SPS, eine Steuerung oder eine Datenerfassungseinheit angeschlossen. Die Steuerung liest die Daten jedes Geräts aus, wendet die programmierte Logik an und steuert Pumpen, Magnetventile, Dosieranlagen, Ventilatoren oder Alarme.

Ein vereinfachter Ablauf könnte wie folgt aussehen:

1. Der Regler misst in jeder Bewässerungszone die Feuchtigkeit im Wurzelbereich, den Leitfähigkeitswert (EC) und die Temperatur.
2. Die Messwerte für Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und PAR geben Aufschluss über den aktuellen Bedarf der Pflanzen.
3. EC- und pH-Sensoren im Tank oder in der Rohrleitung überwachen die Nährlösung.
4. Die Durchfluss- und Druckmesswerte bestätigen, dass die Bewässerung einsetzt und normal funktioniert.
5. Die SPS passt die Bewässerungsdauer, -häufigkeit oder die Priorität der Bewässerungszonen innerhalb der zugelassenen Betriebsgrenzen an.
6. Abweichende Messwerte lösen einen lokalen Alarm aus oder werden, falls erforderlich, über ein Gateway an eine Fernplattform weitergeleitet.

Diese lokale Architektur eignet sich besonders für kommerzielle landwirtschaftliche Betriebe, in denen bereits eine SPS andere Anlagen steuert. Für die Datenübertragung aus der Ferne können optionale Gateways hinzugefügt werden, doch für die zentralen Sensor- und Steuerungsfunktionen ist kein Cloud-Zugang erforderlich.

Vor der Auswahl der Geräte sollten der Lieferant und der Systemintegrator die Sensoradressen, Kommunikationseinstellungen, Registerzuordnungen, Kabeltopologie, Abschirmung, Erdung, die Leistungsfähigkeit und die maximale Kabellänge abklären.

Was aktuelle Projekte und Studien zeigen

Aktuelle Forschungsergebnisse sprechen für eine Abkehr von festen Bewässerungsplänen hin zu einer messungsgestützten Bewässerung.

Eine im Jahr 2026 in der Zeitschrift für Bauingenieurwesen beschrieb ein integriertes Überwachungs- und Bewässerungssystem für ein agrivoltaisches Pilotgewächshaus in Italien. Die Plattform nutzte mehr als 100 Sensoren zur Messung von Umwelt-, Boden-, Pflanzen- und Energiebedingungen. Die Steuerungsarchitektur umfasste eine RS485-Modbus-RTU-Kommunikation sowie eine sektorbasierte Bewässerung und zeigte damit, wie mehrere Datenquellen in eine einzige Gewächshaus-Steuerungsplattform integriert werden können.

In einem separaten Bewässerungsversuch in einem Hochtunnel, über den berichtet wurde, Bewässerung heute Im Juni 2026 führte die auf Bodensensoren basierende Bewässerungssteuerung zu einer Steigerung der Erträge bei Tomaten und Paprika um 20% bzw. 19%. Die Wassernutzungseffizienz stieg in dieser Studie bei Tomaten um 1.30% und bei Paprika um 40%.

Diese Ergebnisse sollten nicht als garantierte Leistung für jeden landwirtschaftlichen Betrieb angesehen werden. Pflanzensorte, Klima, Substrat, Bewässerungskonzeption, Sensorplatzierung und Steuerungseinstellungen beeinflussen das Ergebnis. Sie veranschaulichen jedoch ein wichtiges Prinzip: Bewässerungsentscheidungen werden besser, wenn das Steuerungssystem auf die tatsächlichen Bedingungen im Wurzelbereich reagieren kann, anstatt sich ausschließlich auf eine feste Zeitschaltuhr zu verlassen.

Sensorauswahl für Boden-, Substrat- und Hydrokultur-Gewächshäuser

Ein praktisches Paket mit intelligenten Gewächshaussensoren hängt von der Kulturpflanze und der Anbaumethode ab.

Bei im Boden angebautem Gemüse können Sensoren für Bodentemperatur, Bodenfeuchte und Leitfähigkeit (EC) sowie Sensoren für Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Gewächshaus, PAR-Messungen und die Überwachung von Leitfähigkeit (EC) und pH-Wert des Bewässerungswassers sowie Durchfluss- und Drucküberwachung einen praktischen Ausgangspunkt darstellen.

Bei Erdbeeren oder Tomaten, die auf Substrat angebaut werden, können Erzeuger die Überwachung der Substratfeuchte und des elektrischen Leitfähigkeitswerts (EC) mit der Überwachung des Drainagevolumens, des EC-Werts und des pH-Werts im Drainat sowie mit Klimamessungen und Strahlungsdaten kombinieren. Ziel ist es, sowohl zu verstehen, was der Wurzelzone zugeführt wird, als auch, was sie verlässt.

Bei der Hydrokultur von Salat im Kreislaufsystem wird in der Regel den Werten für EC, pH-Wert, Temperatur, Füllstand und Durchfluss im Nährstofftank und im Rücklaufwasser Vorrang eingeräumt. Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, CO₂ und PAR tragen dazu bei, Veränderungen bei der Nährstoffaufnahme und dem Bedarf der Pflanzen zu erklären.

In Baumschulen, in denen die Pflanzen oft noch klein sind und es zahlreiche Bewässerungszonen gibt, sind Gleichmäßigkeit und eine Überwachung auf Zonenebene besonders wichtig. Die Sensoren sollten entsprechend dem Anzuchtkistentyp, dem Substratvolumen und dem Wachstumsstadium der Pflanzen ausgewählt und positioniert werden.

Fragen, die Sie sich vor der Anforderung eines Angebots stellen sollten

Um ein zuverlässiges Sensor-System für ein intelligentes Gewächshaus zu konfigurieren, halten Sie bitte folgende Informationen bereit:

• Pflanzenarten und Wachstumsstadien;
• Gewächshausfläche und Anzahl der Bewässerungszonen;
• Anbaumethode: Erde, Substrat, Hydrokultur oder Aeroponik;
• Open-Drain- oder Kreislaufbewässerung;
• Anzahl und Fassungsvermögen der Wasser- und Düngemitteltanks;
• Bewässerungsdurchfluss und Betriebsdruck;
• Qualität des Rohwassers und Aufbereitungsverfahren;
• erforderliche Messungen und Kontrollpunkte;
• der Marke der vorhandenen SPS oder Steuerung sowie des Kommunikationsprotokolls;
• verfügbare Stromversorgung;
• Kabelwege und die bevorzugte verkabelte oder drahtlose Architektur; sowie
• ob eine lokale Steuerung, eine Fernüberwachung oder beides erforderlich ist.

Anhand dieser Informationen lassen sich die Anzahl der Sensoren, der Messbereich, das Ausgangssignal und das Installationszubehör genau auf das jeweilige Projekt abstimmen, anstatt ein Standardpaket anzubieten.

Von der Überwachung zu besseren Bewässerungsentscheidungen

Intelligente Gewächshaussensoren schaffen einen Mehrwert, wenn ihre Messwerte zu rechtzeitigen Entscheidungen führen. Ein nützliches System sollte den Erzeugern helfen, vier grundlegende Fragen zu beantworten:

1. Braucht die Kulturpflanze jetzt Wasser?
2. Liegt die Nährlösung innerhalb des vorgeschriebenen EC- und pH-Bereichs?
3. Wurde jede Bewässerungszone mit der richtigen Wassermenge versorgt?
4. Führt der Treibhauseffekt zu einem Anstieg oder zu einem Rückgang der Nachfrage nach landwirtschaftlichen Erzeugnissen?

Wenn Daten zu Boden oder Substrat, Wasser, Klima und Hydraulik gemeinsam betrachtet werden, können Anbauer Probleme früher erkennen und die Bewässerung gleichmäßiger gestalten. In Hitzeperioden und bei begrenzter Wasserverfügbarkeit gewinnt diese Transparenz noch mehr an Bedeutung. Die Entscheidung für intelligente Gewächshaussensoren als ein abgestimmtes System erleichtert zudem die spätere SPS-Integration und die Fehlerbehebung.

Wewin Smart Agri kann Gewächshaussensoren und RS485-Modbus-Überwachungslösungen entsprechend der Kulturpflanze, dem Bewässerungskonzept und dem vorhandenen Steuerungssystem konfigurieren. Um eine Liste mit empfohlenen Sensoren zu erhalten, geben Sie bitte die Fläche Ihres Gewächshauses, die Kulturpflanze, die Anbaumethode, die Anzahl der Bewässerungszonen, die Wasserquelle, das Modell des Steuergeräts oder der SPS, das erforderliche Kommunikationsprotokoll sowie den Projektstandort an.

Häufig gestellte Fragen

Welcher Sensor ist für die Bewässerung im Gewächshaus am wichtigsten?

Es gibt keinen einzigen Sensor, der für jedes Projekt am besten geeignet ist. Die Boden- oder Substratfeuchte ist oft der Ausgangspunkt, doch auch die Leitfähigkeit (EC) und der pH-Wert des Wassers, Lufttemperatur und -feuchtigkeit, Durchfluss, Druck und Füllstand im Tank können ebenso wichtig sein. Die richtige Kombination hängt von der Kulturpflanze und der Bewässerungsmethode ab.

Können Sensoren im Gewächshaus die Bewässerung automatisch steuern?

Ja. Sensoren können Messwerte an eine SPS oder eine Bewässerungssteuerung senden, die dann Pumpen und Ventile entsprechend programmierten Schwellenwerten, Zeitplänen und Sicherheitsvorschriften steuert. Die automatische Steuerung sollte Alarmgrenzwerte und Funktionen zur manuellen Übersteuerung umfassen.

Ist RS485-Modbus für ein kommerzielles Gewächshaus geeignet?

Ja. RS485-Modbus wird häufig für die kabelgebundene Überwachung in der Industrie und Landwirtschaft eingesetzt. Es unterstützt mehrere Geräte an einem Bus und lässt sich in viele SPSen und Steuerungen integrieren. Die korrekte Verkabelung, Adressierung, Abschlusswiderstandsinstallation, Abschirmung und Erdung sind von entscheidender Bedeutung.

Wie viele Boden- oder Substratsensoren benötigt ein Gewächshaus?

Die Anzahl hängt von der Anzahl der Bewässerungszonen und den individuellen Gegebenheiten des Gewächshauses ab. Unterschiedliche Kulturen, Substrate, Höhenlagen, Rohrlängen oder Klimazonen können separate Messpunkte erfordern. Ein einziger Sensor für ein gesamtes Gewächshaus ist selten repräsentativ, wenn die Bedingungen erheblich variieren.

Wie oft sollten Leitfähigkeits- und pH-Sensoren kalibriert werden?

Die Häufigkeit der Kalibrierung hängt vom Sensor, der Nährlösung und den Betriebsbedingungen ab. Befolgen Sie die Anweisungen des Herstellers und überprüfen Sie die Messwerte regelmäßig mit geeigneten Referenzlösungen. Reinigung und Kalibrierung sollten in den Wartungsplan des Betriebs aufgenommen werden.

Kann das System auch ohne cloudbasierte Überwachung funktionieren?

Ja. Die Sensoren können direkt an eine lokale SPS oder Steuerung angeschlossen werden, um eine Überwachung vor Ort und eine automatische Steuerung zu ermöglichen. Bei Bedarf kann über ein Gateway ein Fernzugriff eingerichtet werden, dieser ist jedoch für den grundlegenden lokalen Betrieb nicht erforderlich.

Quellen

• Gemeinsame Forschungsstelle der Europäischen Kommission: Außergewöhnlich trockenes und heißes Wetter bedroht die Sommerkulturen
• Zeitschrift für Bauingenieurwesen: Entwurf und Umsetzung eines integrierten Überwachungssystems für Mikroklima, Bewässerung und Photovoltaik für ein agrivoltaisches Pilotgewächshaus
• Bewässerung heute: Eine auf Bodensensoren basierende Bewässerungssteuerung in Hochtunneln verbessert den Ertrag und die Wassereffizienz