RFID-basierte Sensoren Wie Mini-Sensoren im Kampf gegen das Bienensterben helfen

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Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM

Wissenschaftler entwickeln zusammen mit der Micro-Sensys GmbH Miniatur-Sensoren, die Bienen wie kleine Rucksäcke tragen. Mit den gewonnenen Daten wollen die Forscher dem Bienensterben auf die Spur kommen.

Sowohl die domestizierte Honigbiene als auch Wildbienen leisten große Arbeit für die Artenvielfalt in der Natur: Durch die Bestäubung von zahlreichen Kräutern, Sträuchern und Bäumen leisten sie einen unersetzlichen Beitrag – und auch ihre Honigproduktion ist für uns Menschen wichtig. Umso besorgniserregender ist das seit einigen Jahren beobachtete Bienensterben – die Ursachen sind bisher jedoch weitestgehend unerforscht.

Das will das Projekt „Sens4Bee“ ändern: Mithilfe von verschiedenen RFID-basierten Sensoren wollen Wissenschaftler zusammen mit der Micro-Sensys GmbH untersuchen, welche Umweltfaktoren für die Gesundheit von Bienenvölkern entscheidend sind.

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Sensoren messen Daten im Stock und an Bienen

Das Sensorsystem erfasst Temperatur, Feuchtigkeit, Vibration und akustischen Signalen im Bienenstock. Das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ verarbeitet die gesammelten Daten und analysiert deren Bedeutung für den Gesundheitszustand der Bienenvölker. Zudem entwickelt das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM zusammen mit Micro-Sensys Sensoren, die eine neue Mikrobatterie-Technologie und Micro Energy Harvesting in einem System verbinden.

Diese Sensoren können an Bienen angebracht werden und bestimmen Temperatur, Helligkeit und Flugbewegung. Die gesammelten Daten werden im Anschluss in einer intelligenten Cloud-Lösung mit Analysetools bearbeitet und dargestellt. Um die gewonnenen Daten für praktische Managementoptionen in der Imkerei zur Verfügung zu stellen, liegt ein weiterer Schwerpunkt des Projektes auf einer smarten Verarbeitung, welche die Imkernden mit konkreten Handlungsempfehlungen versorgt. Für die angewandte Forschung werden die individuell erfassten Einzeltier- und Bienenstockdaten mit Umweltereignissen verknüpft, um beispielsweise die Bewertung von Umweltchemikalien zu verbessern.

Kleiner Sensor-Rucksack für Bienen

Des Weiteren entwickelt das Fraunhofer IZM mittels Silizium-Technologie eine extrem kleine Lithiumbatterie und ein Solarmodul. Diese werden von der Firma Micro-Sensys GmbH mit kleinsten Sensor-Transpondern und Sensor-Datenloggern mit RFID-Schnittstelle in ein so kleines und leichtes Modul integriert, dass es von Bienen auf dem Rücken getragen werden kann. Das Gesamtgewicht liegt zwischen zwei und zehn Milligramm und wird mittels eines biokompatiblen Klebers direkt in der ersten Entwicklungsphase der Bienen auf tierfreundliche Weise angebracht. Die Erfahrungen mit den bisher verwendeten passiven RFID-Chips haben gezeigt, dass Elektronikbauteile dieser Größenordnung das Verhalten der Bienen nicht beeinträchtigen oder verändern.

Mit der Silizium-Wafer-Level-Technologie können Hunderte von kleinsten Batterien gleichzeitig auf einem Substrat hergestellt werden. Im Gegensatz zu bisher üblichen Knopfzellen mit Metallgehäusen wird das sehr viel leichtere Silizium als Gehäusematerial verwendet. Das Ziel der Forschenden ist dabei, das System über die Flugdauer der Biene mit der Energie der Batterie zu versorgen. Die Aufladung erfolgt während der Flugphase durch Tageslicht. Im Bienenstock wird die Batterie mittels Infrarotlicht aufgeladen.

Seit dem Projektstart vor wenigen Monaten konzentriert sich das Team auf die technische Entwicklung einer integrativen Lösung für Bienenstöcke, einer individuellen Sensorik sowie auf der automatisierten Auswertung, welche den Imkernden ein leicht zu bedienendes Werkzeug zur Verfügung stellen wird. Das Projekt wird mit einer Laufzeit von drei Jahren vom Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) mit einem Volumen von 1,1 Millionen Euro gefördert.

Dieser Artikel stammt von unserem Partnerportal Industry of Things.

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