Feinstaub

Zum Thema Feinstaub hatte ich bereits vor einigen Wochen einen Text hier auf diesem Blog veröffentlicht: Feinstaub und Stickoxide. Damals hatte ich Ihnen gezeigt, wo die hessische Landesregierung Meßstationen betreibt, wie Sie an die dort gemessenen Daten herankommen, sie holen und mit eigenen Mitteln auf Ihrem PC auswerten können.

Ich habe mich danach gefragt, wie die Belastung mit Feinstaub bei mir in der Straße aussieht. Und im Ergebnis habe ich mir eine eigene Meßstation gebaut. So sieht dies bei mir jetzt aus:

Ich möchte Ihnen hier zeigen, wie groß der Aufwand für den Bau einer solchen Meßstation ist. Und ich will Ihnen Mut machen, auch eine solche Meßstation zu bauen und zu betreiben.

Aber erst noch einmal einige allgemeine Erläuterungen, damit wir dasselbe verstehen.

Was versteht man unter Feinstaub ?

In der Wikipedia finden Sie zu dieser Frage einen längeren Text, der so beginnt:

Feinstaub ist ein Teil des Schwebstaubs. Die aktuelle Definition des Feinstaubs geht zurück auf den im Jahr 1987 eingeführten „National Air Quality“-Standard for Particulate Matter (kurz als PM-Standard bezeichnet) der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde EPA (Environmental Protection Agency). Die ursprüngliche Definition des Feinstaubs basierte auf der Johannesburger Konvention aus dem Jahr 1959 und sah als Trennkorndurchmesser einen aerodynamischen Durchmesser von 5 µm vor. Etwa 90 % des Feinstaubs in der Atmosphäre weltweit sind natürlichen Ursprungs, wie zum Beispiel durch Aerosol aus Meerwasser über den Ozeanen, vulkanische Aktivität und Waldbrände. Die restlichen 10 % sind anthropogenen Ursprungs (durch Menschen verursacht), überwiegend durch die Verbrennung von Kohlenstoffverbindungen.

Quelle: Wikipedia

In diesem Text wird auf die US-amerikanische Umweltschutzbehörde verwiesen. Auf der entsprechenden Seite dieser Behörde finden Sie dazu folgendes Bild:

© United States Environmental Protection Agency
gefunden hier: Particulate Matter (PM) Basics

Auf dem Bild sehen Sie ein Sandkorn durchschnittlicher Größe, wie Sie es an einem Strand finden. Daneben ist ein menschliches Haar abgebildet. Zusätzlich finden Sie die Feinstaub-Partikel in den Größen PM10 und PM2.5, um die es in der aktuellen Debatte zum Thema Feinstaub geht.

Sie sehen die Größen der einzelnen Partikel. Und PM10 (= die blauen Kügelchen) steht für Teilchen mit einer Größe kleiner als 10µm, d.h. kleiner als 1/100 Millimeter. Entsprechend steht PM2.5 (= die roten Kügelchen) für Teilchen mit einem Durchmesser kleiner als 2,5µm, d.h. kleiner als 1/400 Millimeter.

Feinstaub wird von Menschen eingeatmet, allerdings filtert die Nase einen großen Teil aus der Luft heraus. Je kleiner die Teilchen sind, desto schwieriger wird das herausfiltern dieser Teilchen und desto tiefer dringen diese Teilchen in die menschliche Lunge ein. Zu den Auswirkungen dieser Teilchen auf die Gesundheit eines Menschen schreibt Wikipedia:

Auswirkungen der restlichen Feinstäube sind die Verstärkung von Allergiesymptomen, die Zunahme von asthmatischen Anfällen, Atemwegsbeschwerden und Lungenkrebs sowie ein gesteigertes Risiko von Mittelohrentzündungen bei Kindern und Beeinträchtigungen des Nervensystems.[42] Daneben werden auch Auswirkungen auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen (z. B. Herzinfarkt) angenommen. Das Ausmaß der Auswirkung von Partikeln auf die Atemwege hängt neben der chemischen Zusammensetzung auch von der Größe der Partikel ab: Je kleiner ein Partikel ist, desto tiefer kann es in die Lunge eindringen.

Quelle: Wirkungen auf die Gesundheit

Zusammengefasst: wir müssen da etwas tun! Aber was und wie?

Fahrverbote

In der Diskussion zur Lösung des Feinstaub-Problems findet man Schlagworte von Fahrverboten bis Verbot von Dieselmotoren. Stuttgart ist besonders betroffen und informiert seine Bürger: Gemeinsam für saubere Luft. In einzelnen Städten ergreift man auch bereits entsprechende Maßnahmen. So wurden in Hamburg einzelne Straßen gesperrt für Dieselfahrzeuge ohne Euro-6-Norm: Hamburg Diesel-Fahrverbote.

Was tun ?

Was kann man als Bürger tun? Nach meiner Vorstellung besteht der erste Schritt darin, einmal die Probleme zu bestimmen, und zwar möglichst genau. Und das habe ich gemacht, und zwar so: Luftverschmutzung selbst messen: In einer Stunde zum Feinstaub-Messgerät. Man baut sich sein Meßgerät selbst und kann dann feststellen, wie hoch oder niedrig die Feinstaubbelastung am Ort des Meßgerätes ist. Das Ziel ist, möglichst viele Daten zu gewinnen und damit anschließend auf die Politik einzuwirken: Wie man mit Daten die Luft verbessert.

Bauanleitung

Als Voraussetzung für eine solche Meßstation benötigt man ein WLAN, denn die Meßwerte sollen auf einer zentralen Karte dargestellt werden und dazu müssen sie an eine zentrale Stelle gesendet werden. Das Senden der Daten erfolgt per WLAN von der Meßstation an einen Router und von dort aus weiter an den zentralen Server - ohne WLAN geht halt nix. Und danach geht es los, hier finden Sie alle Schritte bis zum fertigen Meßgerät:

• einen allgemeinen Überblick über das Projekt finden Sie hier: Luftdaten selber messen
• die Liste der für die Meßstation benötigten Teile: Einkaufsliste
• hier wird die Software auf den im Meßgerät benötigten Computer gespielt: Firmware einspielen
• hier werden die Teile zusammen gebaut: Zusammenbau der Elektronik
• und die fertigen Teile in das Gehäuse gebaut: Messstation fertigstellen
• wir brauchen noch ein paar Daten zum WLAN: Konfiguration der Messstation
• und zuletzt müssen Sie noch eine Mail mit ein paar Daten zu Ihrer Station an die Gruppe in Stuttgart schicken: letzte Schritte

Das ist alles. Schauen Sie sich das bitte genau an und dann geht es los. Das sind die einzelnen Schritte:

• Teile bestellen bzw. besorgen nach Einkaufsliste: Feinstaubsensor – Bauanleitung
• in 2 - 4 Wochen kommen dann die Einzelteile per Post
• danach installieren Sie auf Ihrem PC die Arduino-Software
• die Software für das Meßgerät auf den kleinen Computer überspielen: Firmware einspielen
• mit 7 Kabeln die richtigen Beinchen miteinander verbinden
• mit Kabelbindern fixieren und die fertigen Teile in das Rohrstück schieben
• USB-Kabel an das entsprechende Netzteil und Sie sind fast fertig
• die Meßstation baut nun ein eigenes WLAN auf, typischerweise beginnt der Name dieses WLANs mit Feinstaubsensor_.
• So sah das bei mir auf dem Smartphone aus:
  
• auf Ihrem Smartphone oder einem Notebook verbinden Sie das Gerät mit diesem WLAN und rufen Sie im Browser diese Seite auf: 192.168.4.1
• damit erhalten Sie die Statusseite Ihrer Meßstation. Bei mir sah das so aus:
  
• Auf dieser Seite geben Sie die Daten Ihres WLANs ein
• notieren Sie sich bitte die Nummer des Meßgerätes (= ID) und schicken Sie die Statusseite zurück (=speichern)
• nun folgt noch die Mail an die Gruppe in Stuttgart (siehe letzte Schritte in der Bauanleitung)

Das ist alles. Bitte halten Sie sich an die beschriebenen einzelnen Schritte, denn diese funktionieren.

Aufwand

Die Einzelteile zusammen kosten etwa 30€. Und nach höchstens einer Stunde war alles fertig.

Hilfe

Sie brauchen trotzdem Hilfe? Entwickelt wurde dieses Projekt in Stuttgart, aber Stuttgart ist etwas weit, um mal kurz um Hilfe zu bitten. Aber auch in Frankfurt gibt es eine Gruppe, die bei solchen Projekten Unterstützung anbietet: OKLab Frankfurt. Oder Sie fragen beim CCC in Wiesbaden nach, denn bei denen ist das entsprechende Fieber ausgebrochen: In letzter Zeit ist bei uns vor Ort das ESP8266-Fieber ausgebrochen!, und ESP8266 ist genau das Teil, das in diesem Projekt verwendet wird.

Sie sehen, es gibt jede Menge Unterstützung für Ihr Projekt.

Ergebnisse

Nachdem alles fertiggestellt ist und die Meßstation im Freien an der Wand hängt, will man auch Ergebnisse sehen. Ich zeige Ihnen hier einmal die Ergenisse meiner Meßstation.

Die Ergebnisse können Sie auf dieser Karte einsehen: Übersichtskarte. Dies ist der Einstieg, also eine Weltkarte, aber Sie können sich in diesr Karte bewegen und vergößern, bis Sie eine gewünschte Station gefunden haben. Meine Station finden Sie hier: Meßstation in Erbenheim. Klicken Sie bitte auf das Sechseck in Erbenheim und am rechten Bildschirmrand erscheint die Station 15155 (= Id meiner Meßstation). Klicken Sie bitte auf das Pluszeichen vor dieser Zahl, dann öffnet sich ein Fenster mit Übersichtsdaten¹⁾. So sah das vor einigen Tagen bei mir aus:

Ort der Station

Meßergebnis

Daneben gibt es weitere Seiten, auf denen man sich die Meßergebnisse über einen längeren Zeitraum ansehen kann. Hier zwei Beispiele für solche Meßreihen meiner Meßstation:

Werte WPM10

Werte PM2.5

Ergebnisse

Das schaut alles gut aus, zumindest bei mir in der Strasse. Fahrverbote sind nicht zu befürchten, wobei ich auch kein Auto mit Dieselmotor fahre. Aber können Sie mir diesen Ausrutscher nach oben erklären? Wobei, die Werte liegen immer noch im zulässigen Bereich.

Kreuzfahrtschiffe

Bei Diskussionen zum Thema Feinstaub in unseren Städten kommt unweigerlich der Hinweis auf die Kreuzfahrtschiffe, die ein Vielfaches an Dreck in die Umwelt blasen als jedes Auto mit Dieselmotor. Ich möchte Ihnen hiermit versichern: Sobald ein Kreuzfahrtschiff an meiner Meßstation vorbeikommt, wird diese Station die Abgase messen und ich werde Ihnen diese Werte hier präsentieren. Versprochen.

Danksagung

Ein solches Projekt entsteht nicht von alleine. Und deshalb möchte ich Danke sagen an einige Menschen, die mich unterstützt haben.

Beginnen möchte ich mit Daniel und Volker von Freifunk Wiesbaden, die mich auf diese Seite hinwiesen: luftdaten.info.
Ein grossen Danke geht an die Leute von OKLabs Stuttgart: Feinstaubsensoren, daß sie dieses Projekt durchführen.
Ebenfalls danken möchte ich dem OK Labs Frankfurt am Main: Stadtentwickler in Frankfurt/M. gesucht!, das hat mir Mut gemacht.
Und last but not least geht mein Dank an Werner und Rainer für handwerkliche Unterstützung (ich bin halt doch bloß Theoretiker).






Anmerkungen:

1) Sollte bei Ihnen eine ander Zahl (=andere Station) erscheinen, dann klicken Sie bitte auf den Reload-Button Ihres Browsers und danach auf das Sechseck in Erbenheim. Dann erscheint die richtige Meßstation.

Wein-LAN #5: Auswertung

Der Abend am Weinstand (13.7.) ist vorüber, aber der nächste Weinstand-Abend kommt und zwar am 27. Juli (dieser Weinstand wird organisiert werden von den Mitgliedern des Kleingartenvereins).

Der Abend am 13.7. verlief gut. Das Wetter war gut, der Wein kam vom Weingut Russler in Walluf und schmeckte, es waren zu Spitzenzeiten geschätzt ca. 130 Menschen am Weinstand, trotz Ferien und Alternativen (Weinfest in Hochheim). Und das WLAN funktionierte. Und darüber möchte ich hier berichten.

Hinweis

Zum WLAN gab es einen Hinweis, angebracht am Weinstand direkt oberhalb der Weinkarte:


Eigentlich konnte man dies nicht übersehen.

Anzahl Teilnehmer im WLAN

Das WLAN lief von ca. 16:30 bis ca. 22:20 Uhr, da der Weinstand von 17 bis 22 Uhr geöffnet hat. Hier sehen Sie, wie sich die Zahl der Teilnehmer am WLAN über den Nachmittag bzw. Abend entwickelt hat (klicken Sie einfach auf das Bild drauf, dann sehen Sie es in voller Größe):


Es waren maximal 16 Teilnehmer im WLAN angemeldet. Schön so.

Technik

Die Technik hatte ich in meiner Ankündigung bereits beschrieben: Wein-LAN #5. Hier möchte ich Ihnen kurz schildern, wie sich die Technik an diesem Abend geschlagen hat.

Router

Der Router war mit durchschnittlich 28% ausgelastet, wobei es auch Spitzen bis zum Anschlag gab. Es wurden max. 5 MBit/s übertragen, durchschnittlich waren dies ca. 300 kBit/s.

Computer

Der RasPi langweilte sich. Er hat kurzfristig eine Spitzenbelastung von fast 30% seiner Rechenleistung, aber im Durchschnitt lief er mit 5% seiner Leistung.

Daten

Über den Nachmittag und Abend verteilt wurden ca. 1,6 GB an Daten versandt, so teilte mir das die Deutsche Telekom mit, deren SIM-Karte wir verwendeten.

Fazit

Da geht noch mehr, da ist noch Luft drin. Lediglich die Anbindung an das LTE-Netz der Deutschen Telekom ist verbesserungswürdig. Nein, es war nicht schlecht, aber ich hatte eine höhere Geschwindigkeit erwartet.

Zusammengefasst: Wir können auch doppelt soviele Teilnehmer in dieses Netz aufnehmen und mit Internet versorgen. Und sofern der Zuspruch noch grösser wird, müssten wir aufrüsten, d.h. andere Hardware verwenden. Das ist auch kein Problem, das machen wir dann gerne. Freifunk Wiesbaden hatte bei den Filmnächten auf den Reisingeranlagen über 400 Teilnehmer in ihrem Netz. Da sind wir mit unseren 16 Teilnehmern noch weit davon entfernt.

Anmerkung

Ein Argument kann ich mir doch nicht verkneifen: Am Weinstand gab es Hinweise auf das vorhandene WLAN. Ohne einen solchen Hinweis kann ein Besucher auf diesem Platz kaum erahnen, daß es dieses Angebot gibt.

Nun gibt es auch am Rathaus in Wiesbaden ein WLAN-Angebot der Stadt Wiesbaden, aber diese Stadt tut sich schwer, auf dieses Angebot hinzuweisen. Andere Länder sind in dieser Frage weiter, wie ich einem Beispiel aus Jordanien und Portugal schon gezeigt habe. Aber auch in Deutschland ist ein solches Schild kein Hexenwerk:


Dieses Schild steht in einer Stadt In Friesland: Norden (Ostfriesland) bzw. Stadt Norden. Diese Stadt hat ca. 25.000 Einwohner, also etwa soviel wie der Vorort Dotzheim. Und diese Stadt Norden kann ein WLAN anbieten und auch Hinweise auf dieses WLAN aufstellen.

Das WLAN am Rathaus gibt es jetzt seit fast 3 Jahren. Aber eine Stadt Wiesbaden schafft es nicht, entsprechende Hinweise anzubringen.

Wein-LAN #5

Was gut ist, darf wiederkommen. Und die bisherigen Weinstand-Abende waren gut; dies gilt auch für die Weinstand-Abende mit WLAN, von denen es bisher 4 gab. Und so gibt es am Freitag, den 13. Juli, wieder Wein, etwas zu essen und zusätzlich auch WLAN. Kommen Sie vorbei, schwätzen Sie mit den Bürgern aus Erbenheim (ich kann Ihnen bestätigen, daß diese normalerweise nicht beißen), trinken Sie ein Glas Wein oder auch zwei. Etwas zu essen gibt es auch und wenn Sie wollen, können Sie per WhatsApp Ihren Freunden mitteilen, daß dies eine gelungene Veranstaltung an einem schönen Plätzchen ist - das WLAN steht Ihnen dafür zur Verfügung.

An diesem Abend wird der Weinstand betrieben von der SPD, die auch für Wein, Essen und das WLAN sorgt.

Anmeldung

Wie können Sie das WLAN nutzen? Wein und Essen holen Sie sich am Stand, aber das WLAN? Am Weinstand werden Sie einen Hinweis finden, in der Nähe der Weinkarte. So wird dieser Hinweis aussehen:

Und irgendwo auf diesem Platz schalten Sie an Ihrem Smartphone oder Tablet das WLAN ein und lassen sich die verfügbaren WLANs anzeigen. In dieser Liste sollte ein WLAN mit dem Namen wiesbaden.freifunk.net auftauchen. Tippen Sie einmal auf diese Zeile und nach einigen Sekunden ist Ihr Smartphone mit diesem WLAN verbunden. Und nun nutzen Sie diese Internetverbindung. Das ist alles. That's all folks und Sie sind drin - so einfach ist das.

Nutzungsbedingungen

Nutzen Sie das WLAN. Natürlich gelten die Gesetze dieses Landes, aber das wissen Sie ja bereits und Sie wissen auch, daß Sie diese Gesetze einhalten müssen. Deshalb brauchen wir von Ihnen keine erneute Bestätigung, daß Sie dies tun werden. Also gibt es auch keine vorgeschaltete Seite mit Nutzungsbedingungen, die Sie abnicken müssen, aber wer liest schon solch einen Vertrag. Und wir sammeln keine Daten über Sie oder über das, was Sie im Internet tun; deshalb brauchen wir auch keine Zustimmung von Ihnen, Ihr Verhalten aufzuzeichnen und auszuwerten - wir machen dies nicht.

Wir vertrauen Ihnen und bitten Sie, unser Vertrauen nicht zu mißbrauchen. Einverstanden.

Einschränkungen

Eine kleine Einschränkung gibt es aber doch. So wie Ihr Auto nur eine bestimmte Geschwindigkeit fahren, eine gewisse Anzahl an Personen mitnehmen oder nur eine bestimmte Menge an Gepäck transportieren kann, so kann dieses WLAN nur eine bestimmte Menge an Daten transportieren. Und selbst wenn die Autos noch so schnell fahren könnte, sofern sehr viele Autos auf der Autobahn unterwegs sind können Sie diese Geschwindigkeit nicht erreichen. Ist so.

Und solche Grenzen gibt es auch bei WLAN und somit gilt dies auch für das WLAN am Weinstand. Die Technik bietet eine gewisse Geschwindigkeit, aber diese müssen Sie sich mit allen Teilnehmern teilen. Sofern viele Anwender just in diesem Moment aktiv sind, dann wird es halt langsam. Und es ist nicht gedacht, daß alle Personen am Weinstand eine Fernsehübertragung laufen lassen (an diesem Abend wird kein Fußballspiel übertragen!) oder sich Youtube-Videos anschauen oder irgendwelche Downloads durchführen. Das machen Sie bitte zu Hause über Ihr WLAN (oder Kabel), da müssen Sie die Kapazität mit niemandem teilen.

Technik

Ich möchte Ihnen beschreiben, welche Geräte wir einsetzen, um das WLAN am Weinstand zu realisieren. Wie Sie vielleicht wissen, hat der Weinstand keinen Telefonanschluß, so daß wir auf eine Technik zurückgreifen müssen, die Sie so ähnlich in Ihrem Smartphone verwenden.

Für das WLAN am Weinstand verwenden wir:

• einen einfachen Router
• einen kleinen Computer
• einen LTE-Stick für den eigentlichen Internetzugang
• die Software von Freifunk

Zusätzlich brauchen wir noch Kleinkram wie Kabelbinder, Klebeband, Verlängerungskabel usw.

Der Router baut das WLAN-Netz auf. Ein einfacher Router reicht, denn die besseren Geräte enthalten Funktionen wie eine Basisstation für schnurlose Telefone, ISDN-Telefone, Multimedia-Center, Druckerunterstützung usw., das sind Funktionen, die wir am Weinstand nicht benötigen, weswegen uns ein einfacher Router reicht.

Die eigentliche Arbeit vor Ort für das Freifunk-Netz macht der Computer, zu dem Sie hier Informationen finden: Raspberry Pi. Dieser Computer ist etwas größer als eine Zigarettenschachtel und bietet genügend Leistung für einen solchen Einsatz (in der Vergangenheit hatten wir schwächere Computer im Einsatz).

Sowohl auf dem Router als auch auf dem Computer läuft die Software von Freifunk, die die gesamte Arbeit macht. Und Freifunk-Software deshalb, weil sie das alles kann, keine Überwachung vorgenommen wird (natürlich gibt es weiterhin die üblichen Verdächtigen wie Geheimdienste etc.), und leistungsfähig ist.

Fehlt noch der Zugang zum Internet. Diese Aufgabe übernimmt der LTE-Stick, der Daten vom Computer erhält und zum nächsten Funkmasten sendet. Und entsprechend Daten vom Funkmasten abholt und an den Computer übergibt.

Kosten

Natürlich kostet dies alles Geld, sowohl die Technik als auch die Arbeitszeit. Ich stelle Ihnen hier die Positionen zusammen:

• der Router kostet ca. 30€
• der Computer kostet ca. 50€
• der LTE-Stick kostet ca. 50€
• für den Kleinkram rechne ich mit 20€

Das alles zusammen macht 150€, wobei dieser Betrag nur einmal anfällt.

Da fehlt noch eine Position: Software für die Systeme plus Einrichtung der Software plus Aufbau/Abbau der Technik am Weinstand. Die Software stellt Freifunk zur Verfügung, kostenlos (ein Dankeschön an Freifunk). Für die Einrichtung der System usw. rechne ich mal 2 bis 3 Stunden Aufwand und veranschlage dafür 200€.

Alle angegebenen Preise sind Schätzwerte und können variieren, aber sie werden nicht weit von den hier genannten Summen abweichen.

In der Summe ergibt dies einen Betrag von ca. 350€.

Dies betrifft die Installation und Einrichtung der Systeme, die aber nur einmal erfolgen muß. Für den laufenden Betrieb, also das WLAN am Nachmittag und Abend des Weinstandes, benötigt man eine SIM-Karte, für die weitere Kosten anfallen. Wir verwenden am nächsten Weinstand eine SIM-Karte der Telekom, somit müsste man pro Weinstand-Aktion noch einmal vielleicht 20€ dazuzählen.

Fazit

Vergleichen Sie die hier genannten Preise einfach mit den Preisen, die in Wiesbaden im Rahmen der gelegentlich ja stattfindenden Diskussion zum Thema öffentliches WLAN genannt werden. WLAN ist nicht so teuer.

Und ich bin der Meinung, daß neben elektrischem Licht auch WLAN auf diesen Platz gehört. In Wiesbaden tut man sich damit schwer, deswegen bleibt es in Wiesbaden in Sachen WLAN ja auch so dunkel.

Und wir kündigen das WLAN auch an, d.h. am Weinstand finden Sie einen Hinweis auf das WLAN. Damit tut sich die Stadt Wiesbaden bei ihrem WLAN am Rathaus ja schwer.

Nun brauchen wir nur noch gutes Wetter, gekühlten Wein, nette Gäste. Und daß das WLAN funkt(ioniert). Aber ich bin da optimistisch.