Agrartechnik: Digitale Transformation Landwirtschaft 4.0

Dr. Bernd Scherer, VDMA Landtechnik

»Das Maschinen- und Softwareportfolio der Industrie sorgt immer mehr für eine durchgängige, rechnergestützte Wertschöpfungskette im Agrar-Business.«
Dr. Bernd Scherer, VDMA Landtechnik »Das Maschinen- und Softwareportfolio der Industrie sorgt immer mehr für eine durchgängige, rechnergestützte Wertschöpfungskette im Agrar-Business.«

Um angesichts einer weiter wachsenden Weltbevölkerung ausreichend Lebensmittel bereitstellen zu können und dabei die natürlichen Ressourcen zu erhalten, setzen Landwirtschaftsexperten weltweit auf eine zunehmende digitale Transformation der Landwirtschaft.

Wie sehr sich das Bild der Landwirtschaft vor allem in den Industriestaaten in den letzten Jahren gewandelt hat, zeigt eine Aussage des VDMA-Landtechnik-Geschäftsführers Dr. Bernd Scherer anlässlich der Agritechnica 2017: »Das Maschinen- und Softwareportfolio der Industrie sorgt immer mehr für eine durchgängige, rechnergestützte Wertschöpfungskette im Agrar-Business.« Auch eine VDMA-Kundenbefragung aus dem letzten Jahr zeigt, dass 80 Prozent der Produktneuheiten des Vorjahres auf digitalen Vernetzungsideen basieren. Für Dr. Scherer »ein starkes Zeichen für die Algorithmen-basierte Landwirtschaft«.

Die Zahlen des VDMA belegen auch, dass die Landwirtschaftstechnik-Produktion am Standort Deutschland im Vorjahr mit einem Umsatzplus von etwa 6 Prozent einen deutlichen Schub erfahren hat. Umsatztechnisch entspricht das einem Volumen von etwa 7,6 Milliarden Euro. Für dieses Jahr rechnet der VDMA mit einem weiteren Produktionsplus von 4 Prozent. Besonders starke Konjunkturimpulse gingen zuletzt von Russland und der Ukraine aus. Für beide Länder lagen die Wachstumsraten 2017 zwischen 10 und 25 Prozent. An Frankreich, mit einem jährlichen Importvolumen von rund 1 Milliarde Euro das größte Abnehmerland für deutsche Agrartechnik, richten sich in diesem Jahr besonders positive Erwartungen.

Applikationstechnisch findet die fortschreitende digitale Transformation in der Landwirtschaft beispielsweise bei der Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln ihren Niederschlag. Neue, digitale High-Tech-Lösungen arbeiten hier nicht mehr nur zentimetergenau, sie nehmen vielmehr jede einzelne Pflanze gezielt in den Fokus. Algorithmen-basierte Landwirtschaft kann aber noch mehr: Zustandsanalyse, Ausbringung und Dokumentation gehen dabei Hand in Hand, wenn Farm-Management-Systeme zum Einsatz kommen.

Wer die Erzeugung von Lebensmitteln dem klassisch bäuerlichen Raum zuordnet, der übersieht, welche Rolle urbane Landwirtschaft etwa in Form vertikaler Landwirtschaft für die Megacities der Zukunft spielen könnte. So konzentriert sich etwa das Projekt inFARMING von Fraunhofer UMSICHT auf die Nutzung schon vorhandener Dächer und versucht dabei, etablierte Gewächshaustechnologie mit neuen Konzepten sowie zukunftsweisender Prozess- und Materialforschung zu verbinden. So führt die Nutzung der Energie- und Wasserströme bestehender Gebäude zu einem geringeren Energieverbrauch sowie zu Einsparungen von Kohlendioxidemissionen und minimiert den Ressourcenverbrauch für die Nahrungsmittelproduktion.

Eine spezielle Form der urbanen Praxis ist die vertikale Landwirtschaft, bei der Nahrungspflanzen in mehreren Ebenen übereinander oder Regalen angebaut werden. Sie verspricht eine 300-mal höhere Produktivität pro Grundfläche im Vergleich zu kommerziellen Betrieben. Möglich wird dies durch übereinander liegende Ebenen und einen hoch automatisierten Betrieb mit einer saisonunabhängigen Betriebszeit von 365 Tagen im Jahr, was zu mehr Erntezyklen mit erhöhter Wachstumsrate und höherem Ertrag führt.

Die Chance, sich auf diese Weise von Umwelteinflüssen wie jahreszeitlichen Veränderungen, Dürren, Kälte, Bränden oder Überschwemmungen zu entkoppeln, sowie die Möglichkeit, durch den geschlossenen Kreislauf auf Pestizide verzichten zu können und darüber hinaus noch 90 Prozent weniger Wasser als bei konventionellen Betrieben zu verbrauchen, hat das Interesse von Großinvestoren wie Walmart, Amazon und Google Ventures geweckt, die inzwischen stark in Startups aus dem Bereich vertikale Landwirtschaft und Indoor-Farming-Technologien investieren.

Osram als einer der Marktführer auf dem internationalen Lichttechnikmarkt zählt auch zu den Innovationstreibern im Bereich der Beleuchtungslösungen für vertikale Landwirtschaft. Das Business-Konzept dabei: One-Stop-One-Buy. Von der einzelnen LED-Wachstumslampe bis zur Komplettlösung wird alles geboten. Mit seinen smarten Lichtsystemen ist Osram in der Lage, nahezu jede Lichtumgebung zu schaffen, um Faktoren wie den Vitamin­gehalt von Tomaten oder die Geschmacksintensität von Basilikum zu beeinflussen.

Bei aller Euphorie – noch sind einige Herausforderungen zu lösen. So wird das Wachstum der vertikalen Landwirtschaft maßgeblich von den Betriebskosten für LED-Beleuchtung, Klimatisierung, Arbeit und Raum sowie von den Bodenpreisen beeinflusst. Ein weiteres Hemmnis sind bislang die hohen Anfangsinvestitionen für diese sehr technisierte und prozess­optimierte Art der Landwirtschaft. Nicht verschwiegen werden sollte auch, dass die Vielfalt der angebauten Pflanzensorten bislang noch eingeschränkt ist.

In der klassischen Landwirtschaft setzt sich derweil der Trend zur weiteren Automatisierung von Prozessen fort. Verbunden ist diese Entwicklung mit intelligenten Datenmanagement-Systemen zur Optimierung der Regelung und Steuerung von Maschinen, Logistik, Dokumentation, Qualitätssicherung und Rückverfolgbarkeit. Selbstlenkende Traktoren, automatische Ertragskartierung und Sensortechnologien unterstützen dabei die Steuerung von Produktionsprozessen und erfassen Daten für Planung und Kontrolle.

Für die Optimierung der Produktionsprozesse stellt die Digitalisierung einen immer wichtigeren Baustein dar. Big-Data-Anwendungen und die Steuerung von Anbaugeräten sind hier erste Ansätze, um detaillierte Analysen der Produktion durchzuführen und in Zukunft effizienter zu produzieren.

Schließlich ist für die wirksame Nutzung von Big-Data-Anwendungen eine individuell auf den jeweiligen Betrieb zugeschnittene Analyse eine entscheidende Voraussetzung. Services müssen die Betriebsleiter dabei unterstützen,, strukturierte und auf die betrieblichen Fragestellungen bezogene Auswertungen zu erstellen und so für den Landwirt Nutzen bringende Ergebnisse zu generieren.

Landwirtschaft in ihrer klassischen Form ist jedoch nicht zu vergleichen mit der Industrie, wo die Produktion vollautomatisch in einer Fabrikhalle abläuft, oder mit dem oben erwähnten Konzept des Vertical Farmings. Klassische Landwirtschaft findet unter Freiluftbedingungen statt, mit einer großen Abhängigkeit vom Wetter. Aus diesem Grund prägen wechselnde, sich gegenseitig beeinflussende und zufällige Variablen den landwirtschaftlichen Produktionsprozess. Der Landwirt mit seiner Erfahrung ist deshalb auch für die Zukunft unverzichtbar. Er ist auch in der Landwirtschaft 4.0 derjenige, der korrigierend eingreifen muss oder sich zwischen verschiedenen Varianten entscheiden muss, die ihm ein digitales System anbietet.