Von Traktoren bis Ernteroboter: KI in der Landwirtschaft
Landwirtschaft erlebt durch Künstliche Intelligenz einen Wandel. Von präziser Schädlingsbekämpfung und autonomen Ernterobotern.
Können landwirtschaftliche Betriebe durch die KI ihre Produktivität, und damit die Wettbewerbsfähigkeit steigern? Auch diese Frage stellt sich angesichts der aktuellen Bauernproteste.
Der Trend zum Höfesterben hat nicht erst mit dem Wegfall der Steuerbefreiung für Agrardiesel eingesetzt. Und er ist nicht auf Deutschland begrenzt. Von rund 9,1 Millionen Höfen 2005 gab es 2020 nur noch 5,3 Millionen [1]. Der Trend in Deutschland läuft auf eine Konzentration der Großbetriebe zulasten der kleineren Höfe hinaus [2]. Daran dürfte auch die KI kaum etwas ändern.
KI in der Landwirtschaft: Revolution oder Evolution?
Effizientere optimierte Verfahren, insbesondere mithilfe der KI, könnten Produktivität verbessern. Wenn man bedenkt, dass die KI in der Landwirtschaft haptische Ergebnisse liefert, die sich direkt in der Nahrungskette zeigen, somit die Früchte der Arbeit wortwörtlich vorliegen, ist es eine der spannendsten Implementierungen digitaler Technik in die reale Welt. Allerdings kommt diese Entwicklung kleinen und großen Betrieben zugute, ändert also erst einmal nichts am Höfesterben.
Mit KI gespickte Landmaschinen sollen bei der Früherkennung von Pflanzenschädlingen helfen [3]. Die KI kann darauf trainiert werden, Unkraut wie den Acker-Fuchsschwanz [4] etwa mit Drohneneinsatz oder mit entsprechenden Sensoren an den Landmaschinen zu erkennen und gezielt zu bekämpfen.
Nachhaltigkeit und Kosteneffizienz durch KI
Durch fokussierte Anwendung der Herbizide werden die Schadstoffbelastung, aber auch die Kosten für die Unkrautvernichtung minimiert. Das ist nachhaltiger als die Praxis, das gesamte Feld mit Pflanzengiften zu überziehen.
Im Idealfall bedeutet dies, dass sich die Landwirte um jede einzelne Nutzpflanze auf ihren Feldern kümmern konnten. Angesichts der Tatsache, dass der Acker-Fuchsschwanz bei Wintergetreide, Winterraps und Mais Ertragsschäden von bis zu 30 Prozent verursachen kann, erhöht die KI in diesem Fall relativ preiswert die Erträge.
Alternativ müssten die Landwirte für einen ähnlichen Effekt erheblich mehr Personal und Arbeitszeit einsetzen. Robotik-Systeme [5], die mittels maschinellen Lernens in ihrer KI darauf trainiert werden, anhand von Größe, Form und Farbe der Blätter und Triebe Nutzpflanzen von Unkraut zu unterscheiden, und dann maschinell Unkraut zu jäten, erscheinen nicht mehr utopisch.
Roboter auf dem Feld: Die neue Ära der Landwirtschaft
Prototypen solcher Roboter, wie der in Deutschland entwickelte BoniRob [6] sind bereits getestet und haben vielversprechende Ergebnisse geliefert.
Analoges gilt für den optimierten Düngemitteleinsatz. Auch hier kommen zunehmend KI-Systeme zum Einsatz. Sie können zudem die gesetzlich vorgeschriebene Dokumentation des Düngemitteleinsatzes [7] übernehmen. Mittels KI lassen sich das Pflanzenwachstum, die Bodenchemie und die Bewässerungsanlagen überwachen.
Fortschritt in der Viehwirtschaft: KI-gesteuerte Melkroboter
In der Viehwirtschaft können Melkroboter mittels KI die Milch von Kühen analysieren und Rückschlüsse auf das notwendige, mittels KI verteilte Futter und die individuelle Gesundheit der Kühe ziehen. Schließlich kann die KI den Landwirten bei einem der größten Unsicherheitsfaktoren ihrer Betriebe helfen, dem Wetter und der klimatischen Entwicklung.
Industrievertreter prognostizieren, dass KI-Anwendungen, die in ihrer Entwicklung immer effektiver werden, primär den größeren Höfen und Betrieben bei einer Erhöhung ihrer Produktivität [8] helfen werden.
Auf dem World Economy Forum in Davos wurde thematisiert, wie die Landwirtschaft in Indien von der künstlichen Intelligenz profitiert. Dort wurden wirtschaftlich schwache Bauern, die am Existenzminimum und oft darunter wirtschaften, mit KI unterstützt.
Das Ergebnis war eine erhebliche Steigerung des verfügbaren Einkommens und der Ernteerträge. Gleichzeitig konnte die Pestizidbelastung gesenkt werden [9].
Die Zukunft der Landmaschinen: Elektrisch und Intelligent
Die Entwicklung elektrisch betriebener Landmaschinen hinkt etwas hinter der Entwicklung bei den elektrisch betriebenen Personenkraftwagen hinterher. Erst wenige Modelle haben die Serienreife erreicht. Elektrische Traktoren sind noch eine Randerscheinung.
Dafür wirken die bereits auf den Markt kommenden Traktoren im Vergleich zur Entwicklung bei den Pkws reifer. Hier sind aktuell hauptsächlich kleinere Traktoren in Serienreife vorhanden. Die größeren Modelle stehen in den Startlöchern.
Die Spitzenmodelle der neuen E-Traktoren versprechen lange Autonomiezeiten von bis zu 14 Stunden, sowie mithilfe austauschbarer Akkus einen möglichen 24 h-Betrieb, wie beim elektrischen Schmalspurtraktor des US-amerikanischen Herstellers Monarch.
Der MK-V von Monarch [10] kostet in den USA rund 83.000 Euro und liegt damit in einem Preisbereich, für den es in Deutschland konventionelle, mit Diesel betriebene Schmalspurschlepper der gehobenen Preisklasse [11] von John Deere gibt.
Der elektrische Konkurrent hat KI-Funktionen zur Überwachung und Bewirtschaftung von Feldern und Pflanzen integriert und erlaubt zudem, teilautonomes Fahren für bestimmte Tätigkeitsbereiche zu nutzen. Ob, und wie sicher dabei alle möglichen Hindernisse umfahren werden können, muss sich in der Praxis bewähren. Der MK-V soll sogar Ertragsschätzungen machen können.
Deutsche Innovationen im Bereich E-Landmaschinen
Traktoren, die auf dem Feld ferngesteuert über das Smartphone [12] fahren und arbeiten sollen, sind in Entwicklung. Interessant ist, dass bei den E-Traktoren deutsche Forschungsinstitute wie die TU Kaiserlautern und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) Modelle für den US-amerikanischen Hersteller John Deere entwickeln [13].
Anders, als in der PKW-Branche, wo die deutsche Industrie frühzeitig die Vorreiterrolle bei der Entwicklung elektrischer Antriebe verloren hat, gibt es bei den E-Landmaschinen deutsche Hersteller wie Fendt [14] und deutsche Start-Ups [15] als Vorreiter von Entwicklungen.
Der Landmaschinenhersteller Claas setzt dabei schon in der Produktion die KI ein, um für die Kunden den individuell passenden Mähdrescher industriell effizient zu bauen [16].
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[1] https://www.agrarheute.com/management/betriebsfuehrung/hoefesterben-extrem-mehr-5-millionen-landwirte-eu-geben-605590
[2] https://www.wiwo.de/politik/deutschland/bauern-sorgt-das-hoefesterben-fuer-kollateralschaeden/29603380.html
[3] https://www.handwerksblatt.de/betriebsfuehrung/ki-anwendungen-fuer-den-bauernmarkt
[4] https://www.lfl.bayern.de/ips/unkraut/u_steckbriefe/053937/index.php
[5] https://www.topagrar.com/acker/news/bonirob-mit-bolzen-gegen-unkraeuter-9844736.html
[6] https://downloadcenter.amazone.de/file/view/infoid/29415
[7] https://www.nkwm.de/index.php/dokumentation
[8] https://www.reuters.com/sustainability/land-use-biodiversity/theres-an-app-that-how-ai-is-ploughing-farming-revolution-2024-01-15/
[9] https://www.weforum.org/agenda/2024/01/how-indias-ai-agriculture-boom-could-inspire-the-world/
[10] https://www.agrarheute.com/technik/traktoren/elektrischer-wunder-traktor-nutzt-ki-problemloeser-fuer-landwirte-602412%3Fid%3D602499
[11] https://configure.deere.com/cbyo/#/de_DE/configure/210550278/options
[12] https://www.agrarheute.com/technik/traktoren/new-holland-elektrischer-prototyp-traktor-faehrt-autonom-601251
[13] https://www.agrarheute.com/technik/traktoren/john-deere-vollelektrischer-traktor-2026-kommen-605742
[14] https://www.agrarheute.com/technik/traktoren/fendt-elektro-traktor-so-bekommt-doppelte-reichweite-614271#:~:text=Den%20ersten%20Elektro%2DTraktor%20e100,Schmalspurtraktor%20mit%20107%20PS%20Leistung
[15] https://www.agrarheute.com/technik/traktoren/ehepaar-entwickelt-160-ps-traktor-elektroantrieb-ziel-serienreife-612175
[16] https://www.hannovermesse.de/de/news/news-fachartikel/ki-in-der-maehdrescher-produktion
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