CO2-Sensoren im Grow: Funktionsweise, Genauigkeit und Platzierung

Wie CO2-Sensoren funktionieren

Praktisch alle CO2-Sensoren im Hausgebrauch arbeiten nach dem NDIR-Prinzip (nicht-dispersive Infrarot-Absorption): Eine kleine Infrarotquelle sendet Licht durch eine Messkammer, und ein Detektor misst, wie viel davon bei einer für CO2-Moleküle typischen Wellenlänge absorbiert wird. Je mehr CO2 in der Luft, desto mehr Licht wird verschluckt – aus dieser Abschwächung berechnet der Sensor die Konzentration in ppm (parts per million).

Einfache Sensoren nutzen nur einen Messkanal, hochwertigere Geräte zusätzlich einen zweiten Referenzkanal ohne CO2-Empfindlichkeit. Der Referenzkanal erkennt, wenn sich die Lichtquelle selbst mit der Zeit abschwächt, und lässt sich rechnerisch herausrechnen – das macht Zwei-Kanal-Sensoren stabiler über lange Nutzungsdauer als einfache Einkanal-Varianten.

Wie genau CO2-Sensoren wirklich sind

Eine Feldstudie mit günstigen NDIR-Sensoren über einen Zeitraum von 19 bis 25 Monaten erreichte nach sorgfältiger Kalibrierung eine Genauigkeit von etwa 8 bis 12 ppm gegenüber Referenzmessgeräten. Ohne Korrektur und Kalibrierung liegen einfache Consumer-Sensoren deutlich weiter daneben, weil sich Lichtquelle und Optik über Monate messbar verändern und die Anzeige langsam driftet.

Zwei Umgebungsfaktoren verfälschen die Messung besonders häufig: Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Nach derselben Studie beeinträchtigte eine relative Luftfeuchtigkeit über etwa 85 % die Messwerte einzelner NDIR-Sensortypen erheblich, und auch Temperaturschwankungen wirkten sich deutlich auf die Anzeige aus. Für den Grow bedeutet das: Ein Sensor direkt über einem feuchten Substrat oder nah an einer Wärmequelle liefert unter Umständen weniger verlässliche Werte als einer an einem klimatisch stabileren Punkt im Zelt.

Kalibrierung: Warum Frischluft der einfachste Referenzpunkt ist

Weil im Labor kaum jemand eine zertifizierte Prüfgasflasche zur Hand hat, kalibrieren die meisten Growsensoren gegen Frischluft. Draußen liegt die CO2-Konzentration aktuell bei rund 420 bis 430 ppm, je nach Standort und Jahreszeit leicht schwankend; dieser Wert dient als bekannter Nullpunkt. Viele Sensoren automatisieren das über eine sogenannte automatische Hintergrundkorrektur: Sie nehmen den niedrigsten gemessenen Wert über mehrere Tage als Annäherung an Frischluft an und gleichen die Anzeige entsprechend ab.

Dieser Automatismus funktioniert nur, wenn der Sensor auch wirklich regelmäßig echte Frischluft mit annähernd bekanntem CO2-Gehalt sieht. Ein Sensor, der dauerhaft in einem geschlossenen, stark angereicherten Zelt hängt, ohne je Frischluft zu erfassen, hat keine verlässliche Referenz und kann über die Zeit einen falschen Nullpunkt einlernen. Für eine belastbare Kontrolle hilft es, den Sensor gelegentlich für einige Minuten bei geöffnetem Zelt oder im gut durchlüfteten Raum abzugleichen.

Wo und wie du im Zelt misst

CO2 verteilt sich in einem Raum nicht gleichmäßig. Eine Untersuchung zur räumlichen CO2-Verteilung in Gewächshäusern zeigt mit Strömungssimulationen, dass zwischen verschiedenen Punkten auf Höhe der Pflanzen teils große Unterschiede bestehen können – in einem der untersuchten Gewächshäuser reichte die Spanne von etwa 400 bis 1.500 ppm gleichzeitig an unterschiedlichen Stellen. Ein einzelner, ungünstig platzierter Messpunkt gibt deshalb nicht zuverlässig wieder, was die Pflanzen tatsächlich zur Verfügung haben.

Für den Grow folgen daraus klare Empfehlungen:

• Auf Blatthöhe der oberen Blätter messen, weil dort der Großteil der Photosynthese stattfindet.

• Abstand zu Türen, Lüftungsöffnungen und der CO2-Einspeisung halten, weil diese Stellen kurzfristig stark abweichende Werte zeigen.

• Nicht direkt in Atemnähe messen, wenn du dich im Raum aufhältst – ausgeatmete Luft enthält deutlich mehr CO2 als die Umgebungsluft und verfälscht die Anzeige für mehrere Minuten.

• In größeren oder unregelmäßig geformten Räumen mehrere Messpunkte in Betracht ziehen, statt sich auf einen zentralen Wert zu verlassen.

Ob sich eine CO2-Anreicherung überhaupt lohnt, hängt zudem von Licht und Temperatur ab: Nach einer Untersuchung zur Photosynthese von Cannabis bei unterschiedlichen CO2-Konzentrationen steigerte eine Anhebung von rund 350 auf 750 ppm die Nettophotosyntheserate um etwa 50 % – allerdings nur im Zusammenspiel mit ausreichend Licht und passender Temperatur, wie es auch der Artikel zu Hitzestress beschreibt.

Typische Fehler bei CO2-Sensoren

• Nie kalibrieren. Ohne regelmäßigen Abgleich gegen Frischluft driftet die Anzeige über Monate unbemerkt in eine Richtung.

• Sensor direkt neben der CO2-Einspeisung oder Tür platzieren. Das liefert einen lokal verzerrten Wert statt eines repräsentativen Durchschnitts für das Blätterdach.

• Einen Ausreißer sofort als Gerätedefekt werten. Kurzzeitige Spitzen entstehen oft durch Atemluft in Sensornähe oder ungleichmäßige Durchmischung, nicht durch einen kaputten Sensor.

• Nur einen Messpunkt in einem großen oder unregelmäßigen Raum nutzen. Räumliche Unterschiede von mehreren hundert ppm sind dann keine Seltenheit.

• CO2 anreichern, ohne Licht und Temperatur anzupassen. Der Effekt bleibt gering, wenn ein anderer Faktor die Photosynthese ohnehin stärker limitiert.

• Hohe Luftfeuchtigkeit am Sensorstandort ignorieren. Gerade in der Blüte mit höherer Substratfeuchte kann das die Messgenauigkeit einzelner Sensortypen spürbar verschlechtern.