Effizienter landwirtschaften: in Zukunft automatisch.
Die globale Landwirtschaft steht vor enormen Herausforderungen. Es gilt, eine steigende Weltbevölkerung zu ernähren, dabei Ressourcen zu schonen und sich an den Klimawandel mit all seinen Begleiterscheinungen wie Dürren und Extremwetterereignisse anzupassen. Wichtige Schlüssel zur Lösung liefern zukünftig die Megatrends Elektrifizierung, Automatisierung und Digitalisierung. Ziel muss es sein, die Effizienz in der Landwirtschaft zu steigern. Die Voith-Tochter ARGO-HYTOS bietet kundenspezifische Lösungen und zukunftsweisende Ideen für Assistenz- und Automatisierungssysteme.
Mehr Menschen ernähren, im Klimawandel bestehen
Veränderungen als Begleiter seit jeher: Dass die Welt im Wandel ist, ist für Landwirte nichts Neues. Zahlen, Daten und Fakten zu bereits gemeisterten und noch zu meisternden Herausforderungen.
Die Weltbevölkerung wächst: Im mittleren Erwartungsszenario der UN müssen in Zukunft zehn bis elf Milliarden Menschen ernährt werden – über zwei Milliarden mehr als heute.
Quelle: United Nations, World Populations Prospects 2022
Fast jedes Jahr ein neuer Temperaturrekord: Der Klimawandel wirkt sich weltweit immer stärker aus. 2023 könnte das erste Jahr sein, in dem das 1,5-Grad-Ziel übertroffen wird.
Quelle: JRA-55 – the Japanese 55-year Reanalysis, Japan Meteorological Agency
Mehr Effizienz aufs Feld bringen
Es sind beeindruckende Zahlen und Fakten. Sowohl, wenn man sich die Entwicklungskurve der Landwirtschaft in der Vergangenheit anschaut, als auch, wenn man einen Blick auf die Herausforderungen der näheren Zukunft wirft. Die allermeisten Studien und Prognosen eint, dass sie eine weiter steigende Weltbevölkerung sowie zunehmende Auswirkungen des Klimawandels vorhersagen. Bei beiden Herausforderungen steht die Landwirtschaft im Fokus.
„Die Nachfrage nach Lebensmitteln wird weltweit weiter steigen“, sagt Dr. Lars Brinkschulte, Head of Systems & Innovation bei ARGO-HYTOS. „Wenn die Landwirtschaft in Zukunft zehn Milliarden Menschen ernähren soll, dann muss die gesamte landwirtschaftliche Prozesskette noch effizienter werden.“ Dazu wird an vielen Stellschrauben parallel gedreht. Zum einen ist es wichtig, Schäden an der Ernte zu vermeiden – beispielsweise, indem Pflanzen hitzeresistenter werden und mit weniger Wasser auskommen. Eine wichtige Rolle kommt auch der Technik zu. „Je präziser ein Prozessschritt ausgeführt wird, desto höher kann später der Ernteertrag ausfallen. Das gilt für Prozesse von der Bodenbearbeitung über die Pflege bis zum Erntevorgang selbst.“
Getreideanbau vs. Getreideverbrauch
Entwicklung der weltweiten Getreideproduktion und der Nachfrage: Die gesamte globale Getreideproduktion im Jahr 2023 von rund 2,3 Milliarden Tonnen bewegt sich auf Weltrekordniveau. Dennoch übersteigt der Verbrauch seit Jahren häufig die Produktion.
Quelle: Internationaler Getreiderat (IGC), zitiert nach Agrarmarkt Österreich
Ernährte Menschen pro Landwirt
am Beispiel der USA
Quelle: Statista/American Farm Bureau Federation
(Zahl für 2021)
Ertrag pro Hektar
in Tonnen am Beispiel Weizenanbau in Deutschland. In den USA konnten die Erträge pro Hektar im Getreideanbau zwischen 1950 und 2021 sogar um 360 % gesteigert werden.
Quelle: Statista
Intelligente Technik ist in der Landwirtschaft auf dem Vormarsch
Ein weiteres Entwicklungsfeld ist auch im Agrarsektor die Digitalisierung. „In der Landwirtschaft werden enorme Datenmengen erzeugt. Wer diese Daten und die dazugehörigen Prozesse analysiert, dem fallen auch immer Möglichkeiten für Verbesserungen auf“, so Dr. Lars Brinkschulte. Dazu setzen bereits viele Betriebe auf Farm-Management-Software. „Mit ihr können Landwirte vom Hof aus tracken: Wo befindet sich aktuell welche Maschine? Welche Arbeit führt sie aus? Mit welchem Ertrag ist zu rechnen? Kann es zu Engpässen in der Logistikkette zwischen Feld, Hof und Getreidemühle kommen?“ Wer Antworten auf diese Fragen hat, der kann seine Prozesse immer noch ein bisschen effizienter gestalten.
Großes Potenzial hat auch die Technik selbst. „Eigentlich spielen alle Megatrends in der Landwirtschaft eine große Rolle, zum Beispiel alternative Antriebe durch Elektrifizierung, aber auch die Automatisierung von Fahr- und Arbeitsprozessen“, sagt Dr. Dirk Linden, Head of Group Technology & Production bei ARGO-HYTOS. „Bei der Antriebsart ist es wichtig, technologieoffen zu sein. So kommen je nach Leistungsklasse und Anforderungen batterieelektrische, hybride (Diesel-elektrische), wasserstoffbasierte oder klassische Antriebe in Betracht. Gibt es eine elektrische Energiequelle im Fahrzeug (Batterie, Brennstoffzelle, Hybrid), dann verändert sich die gesamte technische Architektur. Und da macht es Sinn, auch über eine dezentrale Hydraulik nachzudenken, die bei richtiger Abstimmung auf den Anwendungsfall bedeutend effizienter arbeiten kann. Das tun wir bei ARGO-HYTOS“, so Dr. Dirk Linden. „Zur Wahrheit gehört aber auch, dass derzeitige Batteriespeicher zu wenig Energie für lange Arbeitsschichten im Feldbetrieb bieten. Und die sind in der Landwirtschaft nun einmal üblich. Auch Wasserstoff-Speichersysteme lassen sich in Fernverkehrs-Lkw einfacher integrieren als in Traktoren.“
Coming soon: autonomes Arbeiten
Noch einen Schritt weiter geht die Entwicklung hin zum autonomen Fahren beziehungsweise zum autonomen Arbeiten. Die ersten hochautomatisiert arbeitenden landwirtschaftlichen Maschinen sind bereits in der Erprobung. „Der Acker ist quasi ein abgetrennter Bereich. Das macht eine Erprobung im Vergleich zum Fahren im Straßenverkehr einfacher. Dafür haben landwirtschaftliche Maschinen neben dem Fahren komplexe Arbeitsaufgaben zu erledigen. Dies steigert im Vergleich zum Pkw den Komplexitätsgrad und fordert daher eine enge Zusammenarbeit zwischen OEM und Zulieferer. ARGO-HYTOS ist in diesem Gebiet ein gefragter Gesprächs- und Entwicklungspartner“, so Dr. Lars Brinkschulte.
Auf dem Weg zum vollautonomen Arbeiten spielt bekanntermaßen die Automatisierung die Hauptrolle. Die Automatisierung zielt nicht darauf ab, den Fahrer zu ersetzen. Vielmehr geht es darum, Technologie so einzusetzen, dass der Fahrer bestmögliche Arbeitsergebnisse erzielen kann. Ein Beispiel, wie sich mittels Automatisierung die Nachhaltigkeit und die Effizienz gleichzeitig steigern lassen, hat das Entwicklungsteam von ARGO-HYTOS aktuell in der Pipeline: ein System zur automatischen Gestängeführung von Feldspritzen.
Mit Assistenzsystemen Menschen entlasten und Prozesse optimieren
„Gesetzliche Auflagen im Bereich des Pflanzenschutzes werden immer restriktiver, gleichzeitig steigen die Preise für Pflanzenschutzmittel. Wer Pflanzenschutzmittel ausbringt, der möchte sie daher so wenig wie möglich und so bedarfsgerecht wie nötig einsetzen“, sagt Dr. Lars Brinkschulte. Für eine homogene Ausbringung muss ein definierter Abstand zwischen Spritzdüse und Pflanzendach möglichst genau eingehalten werden. In der Vergangenheit hat diese Aufgabe vollumfänglich der Landwirt übernommen. Eine Fokussierung auf den Fahr- und Arbeitsprozess stellt aber eine erhöhte physische und mentale Belastung dar, die auf Dauer zu einem verschlechterten Arbeitsergebnis führen kann.
ARGO-HYTOS hat ein eigenes System entwickelt, das mithilfe von Ultraschallsensoren den Abstand zur Pflanze ermittelt und ihn mittels hydraulischer Steuerungstechnik einstellt und regelt. Das System entkoppelt außerdem Sprühbalken und Maschinenchassis durch hydropneumatische Federungstechnik. Dies vereinfacht den mechanischen Aufbau und ermöglicht gleichzeitig eine Anpassung der Federungseigenschaften auf die Fahr- und Arbeitssituation. Der Landwirt kann sich auf das Fahren konzentrieren. Ein Beispiel dafür, welch große Unterstützung innovative Assistenzsysteme sein können.
ARGO-HYTOS steht im engen Kontakt mit dem Endanwender. Ein Landwirt in der Umgebung stellt den Entwicklern von ARGO-HYTOS landwirtschaftliche Versuchsflächen zur Verfügung und testet die Systeme bereits in einem frühen Entwicklungsstadium im Feldbetrieb. Dadurch ist es möglich, Potenziale zur Systemoptimierung frühzeitig zu erkennen. Dass sich die Entwickler der Herausforderung stellen, direkt mit realistischen Test- und Betriebsumgebungen konfrontiert zu werden, führt zu wenigen Iterationsschleifen bei der Entwicklung von marktkonformen Systemlösungen.
ARGO-HYTOS
Einer der Technologieführer im Bereich hydraulischer Systemtechnik
Das Voith-Unternehmen ARGO-HYTOS ist als Komponenten- und Systemlieferant ein wichtiger Teil in der Supply Chain führender OEMs im Bereich der mobilen Arbeitsmaschinen und des allgemeinen Maschinenbaus. Mit rund 1.600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie über 75 Jahren Erfahrung in der Steuer- und Regelungstechnik sowie der Filtration setzt ARGO-HYTOS immer wieder neue Standards in der Hydraulikbranche. Besonders in der Mobilhydraulik hat sich ARGO-HYTOS zu einem Innovationsführer entwickelt.
Mit intelligenten Assistenten die Effizienz steigern:
Aktuelle Entwicklungsfelder von ARGO-HYTOS.
Hydropneumatische Federung: Eine verstellbare Federung ist für lange, ermüdungsfreie Arbeitstage unerlässlich. Die Systeme der hydropneumatischen Federungen können durch Sensorik und intelligente Algorithmen zwischen Acker- und Straßenfahrt unterscheiden und passen sich elektronisch an verschiedene Lastzustände an.
Spray Height Control: Assistenzsystem, mit dem der Abstand zwischen Spritzgestänge und Pflanze automatisch konstant gehalten wird. Ein zusätzlicher hydropneumatischer Federungsansatz entkoppelt das Spritzgestänge vom Rest der Maschine.
