Smart Farming

Nachhaltig und effizient – wie Landwirtschaft von 5G-Netzen profitiert

Precision Farming Technologien sind einsatzbereit – das zeigte Ingobert Veith beim GreenTech Festival 2020 anhand erfolgreicher Pilotprojekte: Mit 5G vernetzte Drohnen überwachen Felder mit Videokameras und ermöglichen so den gezielten und ressourcenschonenden Einsatz von Wasser, Düngemitteln, Pestiziden und Erntemaschinen.

Bis 2050 soll Europa ein klimaneutraler Kontinent werden. Diese Zielmarke hat sich die EU-Kommission unter ihrer Präsidentin Ursula von der Leyen auf die Fahnen geschrieben und einen Green Deal entwickelt. Für dessen Umsetzung will die EU rund eine Billion Euro ausgeben. In ihrem Grußwort zum Greentech-Festival in Berlin im September 2020 zählte von der Leyen neben erneuerbaren Energien und nachhaltiger Logistik ausdrücklich industrielle Digitalisierung und 5G-Mobilfunk zu den Feldern, in die investiert werden soll.

Um klimaneutral zu werden, so die Kommissionspräsidentin weiter, sei eine Umstellung der Lebensmittelproduktion und Landwirtschaft unumgänglich – und gerade die Landwirtschaft könne von der Entwicklung und Integration digitaler Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) profitieren. Als Beispiele nannte von der Leyen 5G sowie sensorbasierte Technologien und Daten, die Precision Farming möglich machen, also die zielgerichtete, differenzierte Bewirtschaftung landwirtschaftlicher Nutzflächen mithilfe digitaler Lösungen.

Präzision ist keine Hexerei: Monitoring von Feldern mit Drohnen

In seinem Live-Interview nahm Ingobert Veith, Director Public Policy bei Huawei Deutschland, den Impuls der Kommissionspräsidentin auf und erläuterte Anwendungsmöglichkeiten, die Huawei bereits erfolgreich eingesetzt hat: Einen wesentlichen Beitrag zum Precision Farming leisten Drohnen, indem sie Felder mit Videokameras kontrollieren. Auf der Swiss Future Farm in Täniko hat Huawei gemeinsam mit dem Schweizer Telekommunikationsunternehmen Sunrise und Agroscope, der Schweizerischen Bundesanstalt für landwirtschaftliche Forschung, ein entsprechendes Projekt aufgesetzt, um 5G-Anwendungen zu testen. Dutzende kleiner Drohnen überfliegen die Felder regelmäßig und senden die Bilder ihrer Videokameras über ein 5G-Netzwerk an einen zentralen Server.

Durch das Monitoring und die Auswertung dieser Bilder erhalten Landwirte aktuelle Situationsberichte und können schnell und gezielt entscheiden, wo Aktionen erforderlich sind: welche Felder es zu bewässern gilt, bei welchen Pflanzen die Zugabe von Düngemitteln erforderlich ist, und in welchen Abschnitten sich Schädlinge zeigen, die bekämpft werden müssen.

Greentech Bild 1

Unkraut entfernen mithilfe von Feldrobotern

Drohnen mit Multispektralkameras liefern Bilder, anhand derer sich Wachstum und Stickstoffbedarf von Pflanzen ermitteln lassen. Das ermöglicht Landwirten eine punktuelle Nachdüngung. Verfügen Drohnen über ein graphisches System mit Künstlicher Intelligenz (KI), sind sie in der Lage, Unkraut von Nutzpflanzen zu unterscheiden und den gezielten Einsatz von Herbiziden und Insektiziden zu unterstützen.

Diese Fähigkeit nutzen die Projektpartner Huawei, KPN und die Universität von Wageningen bei der Bewirtschaftung von Testfeldern im niederländischen Valthermond. Das Ziel: Kartoffelpflanzen auf Zuckerrübenfeldern schnell und automatisiert zu erkennen und zu beseitigen – ein Problem, das niederländischen Landwirten schon lange unter den Nägeln brennt. Die Projektpartner implementierten eine Lösung, die 5G mit IoT-Robotik, KI und einer smarten Rechenplattform verbindet. Hierbei werden die von Feldrobotern aufgenommenen Bilder via 5G zu einem Server in Den Haag geschickt, der mit einer leistungsstarken Graphics Processing Unit (GPU) bestückt ist und so die Bilder nicht nur sofort mithilfe von KI auswertet, sondern auch in Echtzeit Befehle an die Roboter zurückschickt – etwa zur gezielten Entfernung von Unkraut. Die hierfür benötigte Bandbreite von 120 Mbit/s Upstream in der Spitze ist ohne 5G nicht realisierbar.

Viele wissenschaftlich begleitete landwirtschaftliche Projekte zeigen mittlerweile den Nutzen von IKT-Lösungen und 5G-Netzen auf. Auf Kreta hat Huawei gemeinsam mit der Hellenic Mediterranean University und dem griechischen TK-Unternehmen Future Intelligence ein Projekt aufgesetzt, das die Bewässerung in der Landwirtschaft optimieren soll. Rund 85 Prozent des Süßwasserverbrauchs auf Kreta entfällt auf das Agro-Business, vor allem auf die etwa 30 Millionen Olivenbäume, die einen der wichtigsten Wirtschaftszweige auf der Insel speisen. Um die Bodenbeschaffenheit permanent zu überwachen, kommen Sensoren zum Einsatz, die unter anderem Bodenfeuchtigkeit und -temperatur sowie den Salzgehalt des Wassers messen.

Ähnlich wie im Projekt in Valthermond wenden die Sensordaten zu einem zentralen Server geschickt und dort verarbeitet, sodass sich die exakte Menge an Wasser ermitteln lässt, die für die Bewässerung nötig ist. Per Fernzugriff erhalten die Landwirte Zugang zu diesen Daten und können die Wasserzufuhr per Knopfdruck auslösen. Mithilfe dieser Technologie sind nicht nur beträchtliche Wassereinsparungen möglich, auch der Einsatz von Pestiziden kann auf das notwendige Maß reduziert werden.

Verbrauch senken, Ressourcen schonen

So lassen sich mithilfe von IKT Prozesse in der Landwirtschaft beschleunigen und effizienter sowie nachhaltiger gestalten: Kostbare Ressourcen wie Wasser werden gezielt und nicht nach dem Gießkannenprinzip verteilt, der Gift- und Düngemitteleinsatz lässt sich ebenso senken wie der Kraftstoffverbrauch landwirtschaftlicher Maschinen wie Traktoren. Gleichzeitig steigt die Produktivität, und es können Lebensmittel von höherer Qualität zu bezahlbaren Preisen für die Endverbraucher hergestellt werden.

Neben Drohnen und Robotern leisten auch unter Wasser verbaute Sensoren gute Dienste für das Precision Farming. So hat Huawei in mehreren Use Cases in Europa und China Kameras für das Monitoring der Fischzucht nutzbar gemacht: Die per 5G-Netz übertragenen Bilder geben unter anderem Aufschluss darüber, wann die Fische wieder gefüttert werden müssen – oder ob es Zeit ist, sie einzufangen.

5G bewirkt Schub für Nachhaltigkeit

Die 5G-Technologie hat längst das Laborstadium verlassen und unter Beweis gestellt, dass sie einen stabilen und nachhaltigen Anwendungsbetrieb unterstützen kann, von Logistikketten über Smart Cities bis Precision Farming. Die universal verwendbare Technologie schafft drahtlose Konnektivität in höchstmöglicher Qualität. Ihre hohe Bandbreite, niedrige Latenz und große Zuverlässigkeit ermöglichen im Precision Farming Echtzeitanwendungen, die ohne 5G nicht realisierbar wären.

Darüber hinaus vollzieht sich mit 5G ein großer Schritt in Richtung nachhaltige Digitalisierung: Laut einer aktuellen Studie im Auftrag des Umweltbundesamtes ist der CO₂-Fußabdruck einer 5G-Datenübertragung deutlich geringer als bei bestehenden Mobilfunkstandards: Im Vergleich zu einer 4G-Übertragung benötigt 5G für die gleiche Datenmenge nur ein Drittel der Energie, im Vergleich zu 3G ist 5G sogar 20-mal energieeffizienter. Für eine nachhaltige Produktion in Landwirtschaft und Lebensmittelbranche und das große Ziel eines klimaneutralen Europas bis 2050 sind 5G-Netze daher ein unverzichtbarer Baustein.