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Digitale Revolution

Digitale Revolution Big Data auf dem Acker: Wie die Landwirtschaft mit KI den Welthunger bekämpft

Mit KI, Sensorik und Datenanalyse wollen Agrartechnik-Hersteller und Agrochemiefirmen die Landwirtschaft revolutionieren – und den Welthunger stillen.
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Mithilfe von Datenanalyse und Automatisierung will die Agrarbranche die Ernteerträge deutlich steigern. Quelle: Reuters
Weizenernte

Mithilfe von Datenanalyse und Automatisierung will die Agrarbranche die Ernteerträge deutlich steigern.

(Foto: Reuters)

Düsseldorf, Aadorf Die Landidylle des Schweizer Thurgaus wirkt für einen US-Amerikaner wie Steve Clarke – kurze graue Haare, breites weißes Lächeln, seriöses weißes Business-Hemd – wie eine eher ungewöhnliche Kulisse. Weide an Weide reiht sich in dem kleinen Städtchen Aadorf aneinander, bis eine Abzweigung an einer Landstraße zu einem Bauernhof führt.

Mit seiner ausgeblichenen Holzfassade sieht der Hof aus, als habe er seine besten Zeiten bereits hinter sich. Doch der Eindruck täuscht. Denn hier, mitten im Thurgauer Land, befindet sich ein Hochtechnologiezentrum der digitalen Landwirtschaft der Zukunft: die Swiss Future Farm.

Der durchdigitalisierte Bauernhof ist eine Kooperation zwischen dem landwirtschaftlichen Berufsbildungszentrum des Kantons Thurgau, dem Landmaschinen-Vertriebsunternehmen GVS Agrar sowie des US-Landtechnik-Herstellers Agco, für den Steve Clarke als Marketingchef arbeitet.

„Wir erproben hier in verschiedenen Forschungsprojekten neue Technologien für die Landwirtschaft und setzen sie direkt in der Praxis ein“, erklärt Clarke das Gemeinschaftsprojekt. Oft fährt er gemeinsam mit Kunden oder Geschäftspartnern von der Agco-Europazentrale in Neuhausen raus ins 50 Kilometer entfernte Aadorf, um ihnen die Future Farm zu zeigen. „Hier kann man live erleben, wie die Digitalisierung die Landwirtschaft schon sehr bald verändern wird.“

Samen säen, Felder bewässern, Früchte ernten: Die Kulturtechniken des Ackerbaus beherrscht der Mensch schon seit vielen Tausend Jahren. Immer wieder gab es in dieser Zeit alles umwälzende Revolutionen – wie die Dreifelderwirtschaft, die die Erträge der Bauern vor rund 1.000 Jahren in ungeahnte Höhen schnellen ließ. Oder die zunehmende Mechanisierung, die seit einigen Jahrzehnten dafür sorgt, dass der Bedarf an Arbeitskraft dramatisch abnimmt.

Die Digitalisierung ist die nächste Revolution, die dem wohl ältesten Gewerbe der Welt nun bevorsteht. Und die Versprechen gehen weit über den Produktivitätszuwachs hinaus, den zuletzt vor allem die zunehmende Industrialisierung der Landwirtschaft mit sich brachte.

Sie soll nicht weniger als Ökonomie und die Ökologie in der Landwirtschaft endgültig versöhnen – und damit das Ende von giftigen Pestiziden, antibiotikagestützter Massentierhaltung und großflächigem Düngemitteleinsatz einläuten.

Schlaue Algorithmen

Selbst das Problem der Ernährung global steigender Bevölkerungszahlen könnte sich mit Hilfe intelligenter Maschinen, datenhungriger Algorithmen und engmaschiger Sensorik auf dem Feld lösen lassen. So schätzen manche Hersteller die möglichen Produktivitätszuwächse durch „Smart Farming“ auf bis zu 30 Prozent. Das liegt deutlich über der Rate des von den Vereinten Nationen erwarteten globalen Bevölkerungswachstums, das bis 2050 im Vergleich zu heute bei etwa 25 Prozent liegen soll.

Gleichzeitig entsteht für die Hersteller von Landtechnik, Saatgut und Pflanzenschutzmitteln ein riesiger neuer Absatzmarkt. So schätzt etwa das Beratungsunternehmen Markets and Markets, dass sich das Umsatzvolumen für vernetzte Landwirtschaftstechnik von derzeit rund 1,8 Milliarden US-Dollar bis 2023 auf 4,31 Milliarden Dollar mehr als verdoppeln wird. Der gesamte Markt für die so genannte Präzisionslandwirtschaft, so schätzen die Marktorscher, wird bis 2025 auf ein Volumen von zehn Milliarden Euro steigen.

Giganten auf dem Acker – Die zehn stärksten Traktoren der Welt
Platz 10: Case IH Steiger/Quadtrac 540 CVX
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Platz zehn unter den Acker-Giganten belegt der Case IH Steiger/Quadtrac 540 CVX mit 613 PS Leistung. Seine 24 Tonnen Gewicht bewegt er mit Hilfe eines Raupenantriebs. Aus der Modell-Reihe schafften es noch zwei weitere Traktoren an die Spitze des Rankings, das Maschinensucher.de erstellt hat – ein Online-Marktplatz für Gebrauchtmaschinen.

(Foto: CNH Industrial Österreich GmbH)
Platz 9: John Deere 9570RT
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Der John Deere 9570RX leistet mit seinem 15 Liter-Hubraum-Motor 628 PS und ist damit das Kompaktmodell des 9620RX, der es im Ranking sogar unter die Top fünf schafft. Beide Modelle haben ein Gewicht von 25 Tonnen.

(Foto: Deere&Company)
Platz 8: New Holland T9.645
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Mit bis zu 638 PS leistet der amerikanische Kraftprotz New Holland T9.645 etwas mehr als der John Deere 9570RT. Trotz seinem Eigengewicht von gerade mal 20 Tonnen kann er mühelos riesige Anhänger ziehen.

(Foto: New Holland Agriculture)
Platz7: Fendt 1100 MT
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Noch leichter ist nur der Fendt 1100 MT mit einer maximale Leistung von 646 PS. Seine 19 Tonnen Eigengewicht machen ihn zum Leichtgewicht unter den zehn stärksten Traktoren der Welt.

(Foto: AGCO GmbH Fendt)
Platz 6: New Holland T9.670
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Platz sechs im Traktor-Ranking nimmt der New Holland T9.670 ein. Er leistet zwei PS mehr als das Konkurrenzmodell Fendt. Seine 648 PS leistet er aus einem 12,7 Litern Hubraum. Das Modell ist 20 Tonnen schwer.

(Foto: New Holland Agriculture)
Platz 5: Versatile 610DT
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Ziemlich auffällig gestaltet ist Platz fünf des Rankings. Mit acht riesigen Reifen fällt der Versatile 610 DT besonders auf. Wahlweise kann er auch mit Kettenantrieb bestellt werden. Der Versatile pflügt mit 650 PS bei 27 Tonnen Gewicht über den Acker.

(Foto: Versatile-AG)
Platz 4: John Deere 9620RX
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Der John Deere 9620RX verfehlt mit gleicher Leistung wie Platz drei von 670 PS das Podium nur knapp. Denn mit 25 Tonnen Eigengewicht bringt er drei Tonnen mehr auf die Waage. Im Vergleich mit dem verwandten Modell 9570RT leistet er immerhin 42 PS mehr.

(Foto: Deere&Company)

Die Landwirte selbst stehen den neuen Technologien überwiegend positiv gegenüber, soweit sie Produktivitätszuwächse bringen. 80 Prozent der deutschen Bauern halten die Digitalisierung in der Landwirtschaft für sinnvoll, in mehr als der Hälfte der Betriebe werden bereits digitale Lösungen einsetzt, wie eine Befragung der Landwirtschaftlichen Rentenbank ergab, die in Deutschland die Agrarwirtschaft fördert.

Auf dem digitalen Bauernhof kommen Hersteller aus den unterschiedlichsten Branchen zusammen: Anbieter aus Landtechnik und Agrarchemie arbeiten ebenso an Lösungen wie Unternehmen aus der Sensor- und Softwareindustrie – zwischen globalen Großkonzernen mit viel Erfahrung und jungen Start-ups mit vielen Ideen.

Auf der Swiss Future Farm ist von diesem Drängen nichts zu spüren. Hier spielt sich alles im Verborgenen ab. Zum Beispiel am Rumpf einer Sämaschine, die von einem Traktor über ein Zuckerrübenfeld gezogen wird: Mittels Sensor wird hier der Eindruckwiderstand des Bodens gemessen und anhand der Werte festgelegt, mit welcher Kraft der Samen im Boden versenkt werden muss. Das Ergebnis ist eine sehr gleichförmige Saat, die sich optimal für die Forschung nutzen lässt – um zum Beispiel zu ermitteln, welchen Einfluss die Saattiefe am Ende auf das Ernteergebnis hat.

Agco-Marketingchef Steve Clarke ist stolz auf die Akquisition der Tochter Precision Planting, die die Technologie für die Sämaschine entwickelt hat. Ursprünglich gehörte das Geschäft mit dem sensorgesteuerten Säen dem Saatguthersteller Monsanto.

Oberstes Ziel: Ernteerträge steigern

Im Mai 2017 versuchte Branchenprimus John Deere sich als Erster an eine Übernahme und scheiterte. Drei Monate später ging Precision Planting an Agco. „Es ist ein tolles Unternehmen, das unsere Produkte gut ergänzt“, sagt Clarke, als er auf dem Zuckerrübenacker steht.

Denn die digitale Landwirtschaft braucht derzeit noch vor allem drei Dinge: Daten, Daten, Daten. „Das Ziel ist, jeden Quadratmeter des Bodens exakt so zu bewirtschaften, wie es die Beschaffenheit und die Wetterverhältnisse erfordern“, erklärt Clarke. „Dann können wir den Input, also Dünger und Pflanzenschutzmittel, individuell minimieren – und dabei den Output, also die Ernte, vergrößern.“

Was wie eine einfache Formel klingt, ist oft das Ergebnis jahrelanger Analysen vieler verschiedener Pflanzen. Bohnen, Raps, Mais, Winterweizen: Allein in Aadorf pflanzen die Forscher auf 81 Hektar Nutzfläche zehn verschiedene Pflanzen, die jeweils noch einmal in unterschiedliche Bewässerungs-, Düngungs- und Aussaat-Arten unterteilt werden. Ob die jeweiligen Parameter auch für völlig andere klimatische Zonen optimal sind, ist dabei ungewiss. Doch Sensorik und Algorithmen können auch dort helfen, die individuell richtige Mischung zu finden.

Künstliche Intelligenz – wie gefährlich ist sie wirklich?

Längst sind deshalb auch Wettbewerber wie der Marktführer John Deere dabei, ihre Maschinen mit intelligenter Sensorik auszurüsten. Und das nicht allein, um die Gegebenheiten auf dem Acker zu erkennen. Auch die Landmaschinen selbst werden intelligenter – und können zum Teil schon autonom ihre Runden über die Felder drehen.

Dabei greifen die Analyse der Bodengegebenheiten und die Routenfindung Hand in Hand: Je genauer sich der Traktor über das Feld steuern lässt, desto präziser kann beispielsweise auch die davon angezogene Sämaschine säen.

„Das landwirtschaftliche Leitprinzip der nächsten Dekade lautet: mit weniger Betriebsmitteleinsatz mehr produzieren“, sagt Peter Pickel, stellvertretender Leiter des europäischen John-Deere-Technologiezentrums. „Das Mittel dafür ist in der Landwirtschaft im Prinzip dasselbe wie in der Industrie 4.0: die datengestützte Prozessanalyse und Prozessführung.“ Und das passiere, wie auch in der Industrie, in zunehmendem Maße in der Cloud.

Anders als die meisten Fabriken haben Traktoren in der Regel allerdings keinen Internetanschluss. Die Hersteller wie auch die Landwirte selbst sind deshalb auf mobil verfügbare Alternativen wie das 5G-Netz angewiesen, wenn sie eines Tages ihre Fahrzeuge autonom über den Acker manövrieren lassen wollen.

„Wir brauchen 5G auch in ländlichen Regionen, um die Vision vom selbstfahrenden Traktor wahrwerden zu lassen“, fasst es Pickel zusammen. „Technisch wäre das bereits möglich. Allein die Netzabdeckung und die Gesetzeslage lassen es noch nicht zu.“

Datenplattformen als Herzstück des Bauernhofs

Doch auch ohne autonome Fahrzeuge arbeiten die Hersteller schon heute daran, ihre Landmaschinen mit der Sensorik auf dem Acker zu vernetzen. Die Daten laufen meist auf einer Plattform zusammen – diese „Farm-Management-Plattformen“ sollen künftig das Herzstück vieler landwirtschaftlicher Betriebe sein.

Beim Harsewinkeler Landmaschinenbauer Claas heißt diese Plattform „365 Farm-Net“. Als App auf dem Smartphone, Tablet oder Computer bündelt die Software alle Informationen, die der Landwirt für seine Arbeit braucht – zur Aussaat, Bodenbeschaffenheit, zur Düngung und zum Wetter beispielsweise. Dabei gibt es eine kostenlose und eine kostenpflichtige Variante des Portals, bei der je nach gebuchtem Service monatsweise abgerechnet wird. Praktisch alle Wettbewerber haben mittlerweile ähnliche Lösungen im Programm.

Als global führend im Geschäft mit der datengesteuerten Landwirtschaft sieht sich die Bayer AG: Sie hat durch die Übernahme von Monsanto die derzeit weltweit meist verbreite Digitalplattform im Angebot. „Field View“ heißt die Software, mit der Farmer in Nordamerika und Brasilien ihre riesigen Anbauflächen analysieren.

Mit „Field View“ will Bayer nicht weniger als das Apple der digitalen Landwirtschaft werden, wie Michael Stern sagt. Er leitet das Digital Farming-Geschäft bei den Leverkusenern und weiß, dass es in der derzeitigen Entwicklungsphase darauf ankommt, möglichst viel Marktanteile zu erobern. Denn wer global führend ist, der wird die Standards in dem Geschäft setzen.

2018 war „Field View“ auf 24 Millionen Hektar Agrarfläche im Einsatz, in diesem Jahr sollen es 36 Millionen Hektar sein – das entspricht ungefähr der Fläche von Deutschland.

Dabei handelt es sich um eine Plattform, mit der die Bauern sämtliche Daten aus ihren Feldern erfassen und darstellen können. In das Programm fließen Wetterdaten, Bilder von Drohnen über den Äckern und Informationen von Sensoren im Boden ein. Die Farmer können so ihre Ernteerträge besser analysieren und den Einsatz von Dünger und Pflanzenschutzmitteln optimieren.

Ambitionierte Start-ups greifen an

Statt die Mittel einfach wahllos über die Felder zu sprühen, sollen sie dank der Daten aus „Field View“ zielgenauer an den betroffenen Stellen eingebracht werden. So wie beim iOS-Betriebssystem von Apple sollen dabei auf der Plattform Apps verschiedener Anbieter gebündelt werden können.

Für Bayer ergibt sich ein völlig neues Geschäftsmodell: Der Konzern verkauft den Bauern das datengestützte Versprechen, dass sie durch den zielgenauen Einsatz weniger Pflanzenschutzmittel brauchen. Dadurch setzt Bayer zwar weniger von den Mitteln ab, der Umsatz soll aber dank der Gebühren für die Plattformnutzung unter dem Strich höher ausfallen. So zumindest lautet die Modellrechnung.

Die potenzielle Marktmacht von Unternehmen wie Bayer, AGCO oder Deere in der digitalen Landwirtschaft ist groß. Doch tummeln sich in dem Geschäft auch viele ambitionierte Start-ups, die spezielle Technologien entwickeln und mit den großen Agrarfirmen kooperieren.

So hat etwa das Würzburger Start-up Green Spin eine Software entwickelt, mit der in Echtzeit die Beschaffenheit jeder kleinsten Agrarfläche analysiert werden kann. Dies gelingt mit Daten von Satelliten, aus denen Algorithmen den Zustand der Böden und Pflanzen darstellen.

Wie groß die möglichen Einsparungen durch den Einsatz von Digitalsystemen sein kann, zeigt das israelische Start-up Tevatronic. Es hat ein autonom funktionierendes Bewässerungssystem entwickelt. Dabei nimmt künstliche Intelligenz dem Menschen die Entscheidung darüber ab, wann wo und wie stark ein Feld bewässert werden soll. Die Daten dafür liefern Sensoren im Acker. Durch den punktgenauen Einsatz – so verspricht Tevatronic – könnten drei Viertel der sonst benötigten Menge an Wasser und Dünger eingespart werden.

Mehr: Investieren in Megatrends – So profitieren Anleger von der Agrar-Revolution.

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