Die Landwirtschaft steht unter Druck: Einem wachsenden globalen Nahrungsmittelbedarf stehen Einschränkungen durch Klimawandel, Ressourcenknappheit und Umweltbelastungen gegenüber, darüber hinaus ein permanenter Preisdruck. Der Anbau von Feldfrüchten muss also sowohl produktiver als auch wirtschaftlicher und nachhaltiger werden. Die Lösung liegt in einer umfassenden Digitalisierung. Smart Farming ist dabei als ganzheitlicher Ansatz zu verstehen, der Technologie, Datenanalyse und branchenspezifisches Know-how verbindet. Nur so können alle gesteckten Ziele zugleich erreicht werden.
Stetig steigende Preise auf Bauernmärkten und in Lebensmittel-Geschäften spiegeln nicht zuletzt auch die Auswirkungen des Klimawandels wider. Mal werden Ernten von katastrophalen Niederschlägen vernichtet, mal sind die Erträge durch langanhaltende Trockenheit geschmälert. Eine weiterhin wachsende Weltbevölkerung braucht jedoch eher mehr als weniger Lebensmittel.
Zugleich wird die konventionelle Landwirtschaft für diverse Umweltschädigungen verantwortlich gemacht: vermehrtes Artensterben als Folge des Einsatzes von Pestiziden, Verschmutzung des Trinkwassers durch Dünger und Gülle sowie sinkende Grundwasserpegel in Regionen, in denen ungezügelte Bewässerung aus Brunnen erfolgt.
Innovative Anbauformen
Ein Ansatz, um die Erzeugung von Lebensmitteln unabhängiger von Wetterkapriolen zu machen und durch verkürzte Transportwege CO2 einzusparen, sind neue Anbauformen. Zum einen sind hier Indoor Farming und Vertical Farming zu nennen, die auf begrenzten Raum optimiert sind. Beim Indoor Farming werden Pflanzen in kontrollierten Innenräumen angebaut, wobei Licht, Temperatur und Nährstoffe genau reguliert werden. Oft werden bodenlose Anbauformen genutzt wie Hydroponik, bei der Pflanzen ganz ohne Erde in einer nährstoffreichen Wasserlösung wachsen, oder Aquaponik, die Hydroponik mit Aquakultur (Fischzucht) kombiniert. Vertical Farming geht einen Schritt weiter, indem es mehrere Ebenen nutzt, um vertikal zu wachsen. Dies wird oft in Hochhäusern oder speziell konstruierten Strukturen praktiziert.
Eine weitere Alternative stellen Urban Farming und Rooftop Farming dar. Urban Farming bezeichnet den Anbau von Lebensmitteln innerhalb städtischer Räume. Das kann auf bislang ungenutzten Brachflächen, in Hinterhöfen, Gemeinschaftsgärten oder sogar innerhalb von Gebäuden stattfinden. Das Rooftop Farming ist eine spezielle Form, bei der ausschließlich auf Flachdächern angebaut wird, beispielsweise auf Discountern und anderen Gewerbe-Immobilien. Als Anbauflächen dienen teils Hochbeete, teils Gewächshäuser oder sogar kleinen Farmen mit Aquaponik-Systemen.
Mit Digitalisierung zum Erfolg
Das Indoor-Farming kommt nicht ohne ausgeklügelte Steuerungen aus, denn hier müssen je nach Form Licht, Wasser, Temperatur und Nährstoffeintrag auf technischem Weg geregelt werden. Aber auch beim Outdoor Farming tragen Technologien wie das Internet der Dinge (IoT), Sensorik, und Datenanalyse zur Optimierung der Erträge und einer nachhaltigeren Landwirtschaft bei, indem sie die Effizienz in der Bewässerung, Düngung und Schädlingsbekämpfung verbessern. Zu den möglichen Anwendungsbereichen gehören:
- Smarte Bewässerungssysteme: Sensoren überwachen Bodenfeuchte und Wetterdaten, Erdbeobachtungssatelliten liefern Fernerkundungsdaten und besseres Verständnis, um Wasser effizient einzusetzen und Überbewässerung zu vermeiden.
- Präzisionsdüngung: IoT und Datenanalyse ermöglichen eine bedarfsgerechte und damit auf ein nötiges Minimum reduzierte Nährstoffversorgung, die Umweltbelastungen reduziert.
- Kreisläufe und Ressourceneffizienz: Smarte Systeme fördern die Nutzung pflanzlicher Reste und Abfälle zur Nährstoffrückführung zwecks nachhaltiger Stoffkreisläufe und minimieren den Einsatz belasteter Gülle wie auch synthetischer Düngemittel.
- Smarte Lichtsteuerung: Indoor-Farmen profitieren von präzise angepasster Beleuchtung, die das Pflanzenwachstum fördert und den Energieverbrauch minimiert.
- Siloüberwachung und -steuerung: Silosensoren erfassen in Echtzeit Füllstände, Lagertemperaturen und -feuchtigkeit. Automatisierte Warnmeldungen und Nachbestellungen steigern die Effizienz und vermeiden Verluste.
- Schädlingsfrüherkennung: Kameras und Drohnen identifizieren, unterstützt durch Künstliche Intelligenz (KI), einen Befall frühzeitig und ermöglichen gezielte Gegenmaßnahmen, die im idealen Fall ohne Schädlingsbekämpfungsmittel auskommen.
- Fruchtfolgenmanagement: Digitale Zwillinge unterstützen bei der Planung und Optimierung von Fruchtfolgen, um die Bodenfruchtbarkeit zu erhalten.
Umfassende Datenplattform als Grundlage
Eine intelligente Landwirtschaft beruht auf der Integration und Harmonisierung von Daten aus verschiedenen Quellen in einer zentralen Datenplattform. Sie wird gespeist mit Sensordaten, Wetterdaten und -vorhersagen sowie Satellitendaten. Diese Daten bilden das Herzstück des Smart Farmings. Sie werden durch intelligente Algorithmen analysiert, um Muster zu erkennen und fundierte Entscheidungen zu treffen. Mit Digitalen Zwillingen können virtuelle Abbilder von Betrieben erstellt werden, die Szenarien simulieren und Optimierungsmöglichkeiten aufzeigen.
Abb. 1: Sensoren helfen beim Indoor- wie Outdoor-Anbau die Effizienz von Bewässerung, Düngung und Schädlingsbekämpfung zu optimieren.
Ein wesentlicher Aspekt des Smart Farmings ist die Integration der unterschiedlichen Anforderungen. Denn Smart Farming ist mehr als nur die Digitalisierung einzelner Prozesse – es ist ein ganzheitlicher Ansatz, der alle Aspekte der Landwirtschaft umfasst.
Unterstützung durch erfahrene Partner
Für Konzeption, Planung und Umsetzung von Smart-Farming-Projekten bedarf es eines fundierten Know-hows in unterschiedlichen Schlüsselbereichen. EDAG Production Solutions kann dabei umfassende Unterstützung bieten, da in der EDAG Group alle benötigten digitalen Kompetenzen unter einem Dach versammelt sind. So etwa im Bereich IoT und Sensorik, bei der Entwicklung und Integration von Systemen zur Echtzeit-Datenerfassung und -überwachung für die präzise Steuerung und Automation komplexer Prozesse. Oder bei der Datenharmonisierung und -analyse, wenn es gilt unterschiedliche Datenquellen zusammenzuführen und intelligente Algorithmen zur Entscheidungsunterstützung anzuwenden.
Ebenso bei der Erstellung und Nutzung Digitaler Zwillinge, also virtueller Abbilder zur Simulation, Optimierung und Effizienzsteigerung von Betriebsabläufen. Und nicht zuletzt auch bei der Projektleitung und Generalunternehmerschaft. Langjährige Erfahrung in der Steuerung komplexer Projekte und der Zusammenarbeit mit interdisziplinären Partnern zeichnen die Spezialisten von EDAG PS aus.
Wollen auch Sie mehr erfahren über die Potenziale einer digital optimierten Landwirtschaft? Dann sprechen Sie mit unserem Experten Nico Marzian, Project Manager & Business Development Manager Smart City & Smart Infrastructure. Er kann Sie auch zu Möglichkeiten bei weiteren Smart-City-Themen beraten, wie Verkehrssteuerung (Smart Traffic Management), kommunales Wassermanagement (Smart Water Management) und Abfallwirtschaft (Smart Waste Management). Oder laden Sie sich gleich hier unser Whitepaper „Smart Farming – Effizienter Anbau auch abseits des Ackers“ herunter, das die Möglichkeiten der modernen Landwirtschaft beleuchtet und auch weitere Praxisanwendungen darstellt.
