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Vertical Farming

Künstliche Intelligenz: Landwirtschaft ohne Landwirte?

Hand mit Handy und Symbolen
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Dr.Olaf Zinke, agrarheute
am
12.02.2019

Künstliche Intelligenz (KI) hat die Forschungslabore verlassen und durchdringt Arbeitswelt und Alltag. Auch die Landwirtschaft wird sich durch die neuen Technologien radikal verändern. Ein Beispiel ist Vertical Farming.

Einsatzformen für Künstliche Intelligenz in der Landwirtschaft sind digitale Assistenten, selbsttätige Roboter, sprechende Geräte, autonome Fahrzeuge oder Drohnen.

Spektakuläre Fortschritte wurden zuletzt mit dem sogenannten tiefen Lernen in künstlichen neuronalen Netzen erzielt. Voraussetzungen für den Innovationsschub waren die Big-Data-Welle, das schnelle Internet und die sozialen Medien, berichtet das Fraunhofer Institut in einer Analyse. 

Noch sind die Technologien teuer und für den breiten Einsatz nur bedingt geeignet. Doch die Entwicklung geht rasend schnell voran.

Vollautomatische Agrarproduktion

Indoor Farm

Eingesetzt wird Künstliche Intelligenz und digitale Technologie auch beim Vertical Farming. Hier wird in Indoor-Farmen innerhalb geschlossener Systeme Gemüse und Salat angebaut. Dabei werden Wasser und Nährstoffe extrem sparsam und zielgerichtet eingesetzt.

Auf Pflanzenschutz kann wegen der geschlossenen Systeme in aller Regel verzichtet werden. Der Einsatz von künstlichem Licht (LED), Temperatur und Luftfeuchtigkeit wird exakt gesteuert und an die Bedürfnisse der Pflanzen angepasst. Diese wachsen in der Regel sehr platzsparend über mehrere Etagen (vertikal) auf künstlichen Nährböden bzw. in Nährlösung.

Nach den Erkenntnissen eines niederländischen Forschungsprojektes lassen sich durch die Steuerung des Lichtspektrums nicht nur Tag-Nacht-Rhythmus sondern auch Geschmack und Inhaltstoffe der Pflanzen beeinflussen. Ziel der Indoor-Farmen ist zumeist eine vollautomatische und von äußeren Einflüssen unabhängige Produktion. Bislang sind die Produktionskosten jedoch noch erheblich höher als für konventionelle landwirtschaftliche Produktionsverfahren.

Hohe Produktivität und Verbrauchernähe

Ein entscheidender Vorteil des Vertikal Farmings ist die sehr hohe Produktivität. Während unter natürlichen Bedingungen nur ein bis zwei Ernten im Jahr möglich sind, können unter den künstlichen Bedingungen eines geschlossenen Systems bis zu 20 Ernten eingebracht werden, berichtet Mark Korzilius vom Hamburger Startup Farmers Cut.

Gerade dieser Aspekt macht das Vertikal Farming auch für die Probleme der globalen Ernährungssicherung interessant. Allerdings müsste das Produktionsspektrum dann deutlich über den bislang dominierenden Gemüseanbau auf wichtige Grundnahrungsmittel ausgeweitet werden. Großer Vorteil des Indoor-Farmings ist aber die weitgehende Unabhängigkeit von den äußeren Produktionsbedingungen. Hinzu kommt die unmittelbare Nähe zu den großen Verbraucherzentren.

In Deutschland arbeitet beispielsweise das Startup Farmers Cut direkt in Hamburg und in Berlin ist das Unternehmen Infarm aktiv. Beide Firmen arbeiten bereits mit Einzelhändlern wie Edeka und Metro zusammen. Allerdings verfolgt das Berliner Startup Infarm eher ein dezentrales Konzept mit einer Verlagerung der Produktion direkt zu den Kunden. International arbeiten die meisten Indoor-Farmen hingegen in eigenen automatisierten Produktionsanlagen.

Völlig autonome Farm in den USA

In Kalifornien ging Ende 2018 die erste vollständig autonome Indoor-Farm des Startups Iron Ox in Betrieb. Angebaut werden dort Gemüse, Obst und Salat. Die Produktion pro Flächeninhalt ist nach Angaben von Iron Ox etwa 30mal so hoch wie in vergleichbaren konventionellen Gemüse-Farmen.

Die Arbeiten auf der Farm werden ausschließlich von Robotern ausgeführt. Zusätzlich sind Sensoren und Kameraanlagen vorhanden, die das Wachstum der Pflanzen und das Klima überwachen. Die nötigen Daten und Informationen erhalten die Roboter aus einer Cloud. Von dort kommen auch die Informationen wann die richtige Erntezeit gekommen ist oder Temperatur und Luftfeuchtigkeit angepasst werden müssen.

Vor dem offiziellen Start wurde der Betrieb jedoch zweieinhalb Jahre getestet. Vor allem die Arbeitsabläufe der Roboter waren zunächst ein Problem. Nun will das Unternehmen mit seinem Konzept allerdings expandieren. Ein Problem sind jedoch auch für Iron Ox die relativ hohen Kosten für die Energieversorgung. Deshalb erfolgt die Produktion zunächst noch in umgerüsteten traditionellen Gewächshäusern. Diese werden mit hocheffizienter LED-Beleuchtung und anderen Technologien ausgerüstet. Das ist jedoch auch der Grund warum Iron Ox seine autonomen Farmen bislang nicht direkt in Städten baut.

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