Farming 4.0

Natur und Daten nachhaltig beackern

Die Digitalisierung der Prozesse verschafft Landwirten die Möglichkeit, bedarfsgerechter auf die Bedürfnisse der wachsenden Weltbevölkerung zu reagieren.

Drohne über Feld

Moderne Digitaltechnologie wie z.B. Drohnen können Landwirte bei der Steuerung und Planung der Abläufe unterstützen.

Die Landwirtschaft liefert heute die Nahrungsgrundlage für 7,7 Milliarden Menschen. Im Jahr 2050 wird die Weltbevölkerung auf rund 9,7 Milliarden angewachsen sein. Davon geht die UNO in ihrer jüngsten Hochrechnung aus. Landwirte werden deshalb unweigerlich mehr produzieren müssen – und das trotz begrenzter Ressourcen. Denn der Klimawandel erschwert bereits jetzt schon die Bioproduktion, indem er fruchtbare Ackerböden zerstört. Ernteerträge sinken zusehends und machen auch hierzulande den Landwirten zu schaffen. Die dadurch entstehenden Verdienstausfälle bedrohen auch schnell ihre Existenz. Und ihr Spielraum bleibt selbst bei normalen Erträgen gering, was an den sinkenden Einkaufspreisen im Handel liegt.

Experten sind sich deshalb einig: An der digitalisierten Landwirtschaft führt kein Weg mehr vorbei. Denn sie ermöglicht nicht nur die dringend benötigte Effizienz, sondern auch mehr Tier- und Umweltschutz. Das erkennen zunehmend auch Politik und Wirtschaft: So soll die Digitalisierung der Landwirtschaft laut der Studie „Farming 4.0: How precision agriculture might save the world“ des Analystenhauses Roland Berger bis 2021 um jährlich knapp 13 Prozent wachsen.

Vernetzte Traktoren, Drohnen und Melkroboter im Einsatz

Doch damit Landwirte auch einen Mehrwert aus ihren Daten ziehen können, müssen sie zunächst in Software und Hardware investieren. Allerdings hemmen diese Ausgaben das Implementieren von digitalen Technologien, deren Wirtschaftlichkeit nicht alle überzeugt. So betrachtet rund ein Viertel (23 Prozent) der Landwirte die hohen Kosten als den Grund, der die Digitalisierung aufhält. Zu diesem Ergebnis kommt eine Befragung der Rentenbank von 2018. Diese Erhebung zeigt aber auch: Mehr als die Hälfte der landwirtschaftlichen Betriebe setzt bereits digitale Lösungen ein. So halten beispielsweise automatisierte Systeme wie Melkroboter, Spaltenreiniger oder Fütterungsautomaten vermehrt Einzug in die Ställe. Und mancherorts ziehen bereits vernetzte Traktoren und Erntemaschinen autonom ihre Bahnen über die Äcker, während sie dabei Daten an eine Farm-Management-Software senden. Auch kreisen bereits vereinzelt Drohnen über die Felder und messen dabei den Zustand von Böden sowie Pflanzen, bevor Mähdrescher ernten und zugleich die Qualität des Getreides erfassen.

Die webbasierten Technologien setzen dabei jedoch auch eine ausreichende Mobilfunkabdeckung vor Ort voraus, damit sie zur Präzisionslandwirtschaft befähigen. Diese zeichnet sich durch eine effiziente, standortangepasste Art des Wirtschaftens aus. Die Grundlage für das sogenannte Precision Farming oder Smart Farming bilden dabei die Daten vom Boden, von Pflanzen, der Wasserversorgung und den eingesetzten Landmaschinen. Verknüpft man diese erhobenen Daten mit den GPS-Positionen, ist eine gezieltere Saat, Düngung und Bewässerung der Pflanzen möglich. Das spart Energie sowie Arbeitszeit und schont die Natur, die dann beispielsweise weniger mit Herbiziden belastet wird. Die Herausforderung besteht hierbei allerdings darin, die Unmengen der anfallenden Daten zu erfassen, auszuwerten und für die Technik nutzbar zu machen.

Die Cloud-Frage

Denn der Erfolg digitaler Services hängt entscheidend davon ab, die Sensordaten und die Informationen aus Geo-Analysen, Telematik- und Wetterdiensten zusammenzuführen, zu analysieren und anschließend in die Arbeitsprozesse der Landwirte zu integrieren. Diese Services liefern dann zum Beispiel die Entscheidungsgrundlage, wann und wo gedüngt, geerntet und wie bewässert werden muss. Tech-Konzerne bieten hierzu eigene Farming-Clouds an, die Wetterdaten, Bodenanalysen und betriebswirtschaftliche Auswertungen liefern. Außerdem können Anwender über diese Plattformen auch ihr Geschäft mit vorgegebenen Lieferanten von Saatgut, Düngemitteln und Pflanzenschutzmitteln abwickeln – so mancher Landwirt möchte seine Lieferanten jedoch selbst bestimmen.

Auch einige Landmaschinenhersteller betreiben inzwischen eigene Cloud-Plattformen, die Services zum Managen von Agrar-, Logistik- und Verwaltungsdaten bereitstellen. Sie ermöglichen es beispielsweise, die Auslastung und Wartung der Maschinen zu optimieren. Allerdings weckt dieses Modell bei manchem auch die Befürchtung, dass Landwirte die Datenhoheit verlieren könnten. Hinzu kommt, dass die Bauern in der Regel Maschinen und Geräte von verschiedenen Herstellern auf dem Hof stehen haben. Da die Lösungen der Landtechnikhersteller aber gemeinhin herstellerabhängig sind, passen die Daten der unterschiedlichen Geräte oftmals nicht zusammen. In der Folge entstehen Insellösungen.

Neutrale Datendrehscheibe soll Schwung aufnehmen

Einen Ausweg aus dem Interessen- und Technikkonflikt sehen Agrarwissenschaft und Politik in neutralen Datendrehscheiben, auf denen die Daten fließen sollen. Ein Landwirt beauftragt dann Dienstleister seiner Wahl, die Daten klar geregelt und automatisiert verarbeiten. Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) stellte hierzu auf dem Digitalgipfel 2019 in Dortmund das Projekt „Smarte Daten, Smarte Dienste“ (SDSD) vor. Ziel dabei ist es, Plattform-Module zu entwerfen, zu implementieren und zu erproben. Entstehen soll so ein offenes Ökosystem von mehreren Software-Komponenten, die einen hersteller- und dienstübergreifenden Datenaustausch und die anschließende Datenauswertung realisieren. Durch die Offenheit für alle Interessierten erhofft man sich eine rasche und vielfältige Weiterentwicklung. Zudem soll dieser Ansatz strikte Neutralität und breite Anwendung garantieren. Insgesamt will das Ministerium digitale Experimentierfelder in landwirtschaftlichen Betrieben bis 2022 mit mehr als 50 Millionen Euro fördern.

Wie bei jedem smarten Dienst hängt die Umsetzung vom Datenmanagement ab. Landwirte und -betriebe sollten sich daher auch Gedanken machen, wie sie ihre Informationen erfassen – und wo sie diese sicher ablegen wollen. Im nächsten Schritt geht es um die Datenbereitstellung für eine offene Plattform oder andere Apps zur Datenverarbeitung. Das gelingt am besten mit einer modernen Dateninfrastruktur, die flexibel und skalierbar ist. Hier läuft in der Regel alles auf ein Hybrid-Cloud-Modell hinaus. Das Kombinieren von lokalem Speichern und Verarbeiten in der Cloud vereinfacht das Data Fabric Konzept von NetApp erheblich. Bei diesem Ansatz handelt es sich um einen Datenservice für die Hybrid Cloud, der den Umgang mit Daten vereinheitlicht. Daten sowie Services lassen sich so mit überschaubarem Aufwand zwischen On-Premises und Public Cloud verschieben. Landwirtschaftliche Betriebe sollten ihren IT-Hersteller und Dienstleister deshalb danach auswählen, ob diese ihnen den nötigen Spielraum für die Datenerfassung, -verarbeitung und -haltung in einer hybriden Umgebung einräumen.

Intelligent die Daten managen

Die Erprobung neutraler Datendrehscheiben wird wichtige Erkenntnisse liefern, ob sich diese als digitale Infrastruktur für Landwirte eignen. Ein Ergebnis steht jedoch jetzt schon fest: Im intelligenten Datenmanagement liegt der Schlüssel, um die landwirtschaftliche Produktion zu verbessern und somit effizienter und nachhaltiger zu machen. Das Kernstück bildet hierbei eine standort- und infrastrukturunabhängige Software, die Landwirtschaftsbetriebe für unterschiedliche Szenarien der Datensicherung, -sicherheit, -integration und -optimierung einsetzen können. Diese sind dann in der Lage, ihre Daten effizient zu verwalten und zu nutzen. Genossenschaftsmodelle für das Nutzen der digitalen Infrastruktur würden die Investitionsrisiken erheblich senken, die bisher die digitale Landwirtschaft aufhalten.

Bildquelle: Quang Nguyen Vinh, Pexel

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