VDI-Roadmap für nachhaltige Landtechnik 2030
Bild: John DeereDie Landwirtschaft ist hinsichtlich der Treibhausgas-Emissionen ein Schlüsselsektor. Laut der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) ist die Landwirtschaft global für 24 Prozent der Treibhausgase verantwortlich. Zugleich kämpft der Agrarsektor auch als erster sehr stark mit den Folgen des Klimawandels.
Landwirtschaft als Beschleuniger und Betroffener des Klimawandels
Prof. Dr. Peter Pickel ist Manager External Relations der John Deere GmbH & Co. KG und Vorsitzender der VDI-Gesellschaft Technologies of Life Sciences (TLS). Aufgrund seiner Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte im Bereich digitaler Landwirtschaft, nachhaltiger Energiekonzepte sowie der Elektrifizierung von Landmaschinen gibt er als Referent der Breakout-Session „Technologies of Life Sciences“ auf dem Deutschen Ingenieurtag am 20. Mai einen Impuls für die Landwirtschaft 4.0.
Die zentrale Aufgabe der Landwirtschaft ist die Versorgung der Bevölkerung mit preiswerten, qualitativ hochwertigen Nahrungsmitteln. Da die Nahrungsmittelurproduktion überwiegend in der Landwirtschaft erfolgt, ist dieser Wirtschaftsbereich systemrelevant. Der Agrarsektor ist jedoch auch ein großer Emittent von Treibhausgasen und einer der hauptbetroffenen Sektoren durch den dadurch verursachten Klimawandel.
Daher, und vor dem Hintergrund der weltweit steigenden Nachfrage nach hochwertigen Nahrungsmitteln, insbesondere nach Proteinen, bei begrenzten natürlichen Ressourcen hat bereits 2011 der Verband der europäischen Landmaschinenhersteller CEMA das Prinzip „producing more with less“ als Leitlinie für zukünftige technologische Entwicklungen und zu modernen Betriebsformen von Land- und Baumaschinen proklamiert. Dieses Prinzip ist generell gültig und kann sinnvoller Weise auf den Einsatz fast beliebiger Ressourcen wie etwa Dünge- oder Pflanzenschutzmittel, Energie, Landfläche und schließlich auch Arbeitskraft angewendet werden.
Der Einsatz von Arbeitskräften muss reduziert werden, weil durch fortschreitende Urbanisierung immer weniger Menschen zur Verrichtung von Tätigkeiten im ländlichen Raum zur Verfügung stehen. Das Prinzip, höhere Erträge mit geringerem Mitteleinsatz zu gewährleisten, ist bei längerfristiger Betrachtung auszuweiten. Die Landwirtschaft muss auf Dauer vom Einsatz endlicher Ressourcen unabhängig werden, was auch die Resilienz der Produktion in diesem empfindlichen, systemrelevanten Sektor gewährleisten würde.
Die digitale Transformation auf dem Acker wird Realität
Für den technologischen Fortschritt heißt das, dass verstärkt auf hochautomatisierte, hochpräzise und zum Teil auch auf autonome Maschinensysteme gesetzt werden muss. Eine Vision ist, dass landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen und auch Roboter Pflanzen (und natürlich auch Tiere) mit Hilfe bildgestützter Verfahren als Individuen erkennen und optimal – das heißt minimal – mit dem versorgen, was für einen bestmöglichen Ertrag vonnöten ist.
Schlüsseltechnologien sind künstliche Intelligenz, Vernetzung bzw. Konnektivität und schließlich die Elektrifizierung, die nicht nur den Zugang zu erneuerbaren Energiequellen schafft, sondern auch aufgrund ihrer guten Regelbarkeit unverzichtbar sein wird. Was die Energieversorgung angeht, wird elektrische Energieerzeugung auf den Betrieben ergänzt durch andere landwirtschaftliche Energiequellen wie etwa Biokraftstoffe (Biogas, Pflanzenöl), die in kurzen geschlossenen, daher hocheffizienten Kreisläufen in der Landwirtschaft für die Landwirtschaft produziert werden können.
Die Vernetzung der hochautomatisierten Produktion ermöglicht den Aufbau von komplexen Prozesssteuerungen in der Cloud. Die vom Verbraucher geforderte Transparenz der Nahrungsmittelproduktion wird durch informationstechnische Verbindung mit der Produktions- und Lieferkette entlang der gesamten Wertschöpfungskette sichergestellt. Entsprechend sind Verfahren zu entwickeln, die Datensicherheit, -vollständigkeit und -integrität sicherstellen.
Strategische Forschungsagenda für die Agrartechnik
All diese Prozesse haben begonnen und müssen technologisch vorangetrieben werden. Der Fachbereich Max-Eyth-Gesellschaft Agrartechnik im VDI hat in Verbindung mit der Europäischen Sub-Technologie-Plattform MANUFUTURE Agricultural Engineering and Technologies (AET) eine Technologie-Roadmap für die Zeit bis zum Jahr 2030 entwickelt. Die Roadmap berücksichtigt insbesondere die Frage der Nachhaltigkeit.
Hohes Potenzial zur Stärkung der ökologischen, ökonomischen und auch sozialen Aspekte der Nahrungsmittelurproduktion sieht die Roadmap in der Einführung von hochautomatisierten und vernetzten Maschinen und Verfahren. Die Landwirtschaft wird somit weiter durch den bereits jetzt schon voranschreitenden Trend der digitalen Transformation geprägt sein, der enorme Potenziale zur Effizienzsteigerung und Minderung der Treibhausgasemissionen bei gleichzeitigem Ressourcenschutz bietet. Daneben wird auch der Energieversorgung und dem Energieverbrauch im Sinne von kurzen, geschlossenen Kreisläufen eine große Bedeutung beigemessen – Stichwort: Energie aus der Landwirtschaft für die Landwirtschaft.
Hinweis: Auf dem digitalen 30. Deutschen Ingenieurtag am 20. Mai haben Sie die Chance, noch mehr zum Thema „Agriculture 4.0 - VDI-Roadmap für nachhaltige Landtechnik 2030“ zu erfahren. Melden Sie sich jetzt an und besuchen Sie dazu die Breakout-Session 15 mit Prof.-Dr. Peter Pickel am 20.05.2021 ab 17:05 Uhr.
Autor: Prof. Dr. Peter Pickel ist Manager External Relations der John Deere GmbH & Co. KG, Vorsitzender der VDI-Gesellschaft Technologies of Life Sciences (TLS), Honorarprofessor an der TU Kaiserslautern sowie Sprecher der Europäischen Sub-Technologie-Plattform „MANUFUTURE Agricultural Engineering and Technologies“ (AET)
Ansprechpartner im VDI:
Dipl.-Ing. Simon Jäckel
VDI-Gesellschaft Technologies of Life Sciences (TLS)
E-Mail-Adresse: tls@vdi.de