Großpiloten bei der Digitalisierung der Landwirtschaft

Viele Anwendungsfälle haben gezeigt, dass der Einsatz innovativer digitaler Lösungen dazu beitragen kann, die Mineralstoffaufnahme von Rindern zu kontrollieren, die Milchproduktion zu steigern und die Früherkennung von Krankheiten bei Nutztieren zu ermöglichen. Durch den Einsatz von Erntesensoren und Ohrmarken können Landwirte ihre Produktion steigern und gleichzeitig ihre Umweltauswirkungen reduzieren. 

Viele der in diesen Projekten erprobten digitalen Lösungen sind bereits auf dem Markt verfügbar und werden heute in realen Anwendungen eingesetzt.

Die Entwicklung digitaler Landwirtschaftsplattformen, landwirtschaftlicher Maschinenbauer und intelligenter Wassermanagementsysteme hat gezeigt, welche große Rolle neue digitale Lösungen bei der Unterstützung von Landwirten vor Ort spielen können. Im Rahmen des Programms „Horizont 2020“ wurden im Rahmen der Initiative der Europäischen Kommission zur Digitalisierung der europäischen Industrie (DEI) EU-Mittel in Höhe von etwa 1 Mrd. EUR für Forschungs- und Innovationsanstrengungen bereitgestellt.

Es wurden umfangreiche Investitionen in die Einrichtung von Großpiloten (LSP) getätigt, um Antworten auf gesellschaftliche Herausforderungen in mehreren Bereichen zu geben. Dazu gehören der Aufbau digitaler Plattformen für die Landwirtschaft und die Unterstützung digitaler Innovationen im Agrarsektor.

80 Mio. EUR für Forschung und Innovation zur Einführung digitaler Technologien in der Landwirtschaft

Insbesondere drei LSP und ein Netz digitaler Innovationszentren (DIH) haben insgesamt 80 Mio. EUR für Forschung und Innovation zur Einführung digitaler Technologien in der Landwirtschaft erhalten: IoF2020, DEMETER, ATLAS und SmartAgriHubs.

Internet für Ernährung und Landwirtschaft 2020 (IoF2020)

Internet of Food & Farm 2020 (IoF2020) wurde im Januar 2017 gestartet und erhielt eine Investition von rund 30 Millionen Euro. Der Schwerpunkt lag auf der Förderung der Verbreitung des Internets der Dinge (IoT) in der Ernährung und Landwirtschaft durch die Zusammenführung zweier Ökosysteme: Agrarunternehmen und fortgeschrittene IKT-Lieferanten. Beide Ökosysteme haben dazu beigetragen, digitale Innovationen in der Landwirtschaft zu fördern.

IoF2020 ist ein auf Landwirte ausgerichtetes Projekt, das von 33 Anwendungsfällen in 22 EU-Mitgliedstaaten getragen wird und 5 verschiedene landwirtschaftliche Versuchssektoren abdeckt: Ackerbau, Milchprodukte, Obst, Gemüse und Fleisch. 

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Im Rahmen des Projekts wurden zwei offene Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen veröffentlicht. Die erste konzentrierte sich darauf, die Abdeckung von Anwendungsfällen in ganz Europa zu erhöhen. Die zweite konzentrierte sich auf die Verbesserung der Anwendungen und die Einführung neuer Technologien in der Branche. Beide Aufrufe stimulierten das Ökosystem und validierten die Wiederverwendbarkeit verschiedener Komponenten zwischen Anwendungsfällen in denselben Teilsektoren.

IoF2020 nutzt derzeit seine verschiedenen Anwendungsfälle, um mit Apps, die in früheren Phasen entwickelt wurden, an Systemen zu arbeiten. Die Installation von drahtlosen Sensoren in Nutzpflanzen und das Anbringen intelligenter Ohrmarken an einzelnen Kühen kann es Landwirten ermöglichen, mehr Lebensmittel mit geringeren Umweltauswirkungen zu produzieren. Die Kontrolle der Mineralstoffaufnahme der Herde kann auch die Menge an Ammoniak und Phosphat, die in ihren Dung abgegeben wird, verringern, was sich auf die Qualität des auf den Feldern fließenden Wassers auswirkt.

In einem speziellen Fall des IoF2020, in dem landwirtschaftliche Maschinenbauer eingesetzt werden, wurden hervorragende Fortschritte bei den Standards und der Interoperabilität ihrer Ausrüstung erzielt, was zu einem Rückgang des Kraftstoffverbrauchs um 10 % und einer Steigerung der Bodenfruchtbarkeit um 10 % führte.

Eine der Versuchsfarmen des IoF2020 nutzte von Connecterra entwickelte Software und verzeichnete einen Anstieg der Milchleistung sowie eine Verringerung der Abkalbeintervalle und Antibiotika-Behandlungstage um über 60 %. Die frühzeitige Erkennung von Krankheiten macht einen großen Unterschied, da der Landwirt die Behandlung ein paar Tage früher beginnen kann.

In einem Anwendungsfall stieg die Milchleistung in Herden, die intelligente Ohrmarken und Feeder trugen, um 1% und die Milchqualität verbesserte sich um 20%. Die Zahl der erkrankten Tiere ging im Vergleich zu nicht gekennzeichneten Rindern um 6 % zurück, und die Zahl der aus gesundheitlichen Gründen gekeulten Kühe war 24 % niedriger als üblich.

Connecterra hat eine Finanzierungsrunde in Höhe von 7,8 Millionen Euro abgeschlossen, die es ihr ermöglicht, ihre Mission zu verfolgen, die Landwirtschaft produktiver, humaner und nachhaltiger zu machen.

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Interoperabilitäts- und Analysesystem für die Landwirtschaft (ATLAS)

ATLAS (Agricultural Interoperabilität & Analysesystem) entwickelt seit seiner ersten Einführung im Oktober 2019 eine offene digitale Serviceplattform für landwirtschaftliche Anwendungen. Es baut auch ein nachhaltiges Ökosystem für eine innovative datengesteuerte Landwirtschaft auf.

Die Plattform ermöglicht die flexible Kombination von Landmaschinen, Sensorsystemen und Datenanalysetools, um die mangelnde Interoperabilität zu überwinden. So können Landwirte ihre Produktivität nachhaltig steigern. Die ATLAS-Plattform basiert auf einem Datenaustauschnetzwerk mit einer einheitlichen Anwendungsprogrammschnittstelle.

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ATLAS verfügt über 13 kommerzielle und Forschungsfarmen in 6 europäischen Ländern. Es ist geplant, zahlreiche Pilotstudien durchzuführen, in denen ein Netzwerk von Endnutzern, Dienstleistern, Forschern und politischen Entscheidungsträgern eingerichtet wird, um die Vorteile neuer Technologien im Agrarsektor zu fördern. Innovative Unternehmen werden durch Seed-Finanzierung angezogen, um ihre Dienstleistungen über die Plattform anzubieten. Das Projekt wird an der Definition von Standards der nächsten Generation für die datengesteuerte Landwirtschaft mit dem aus diesen Studien zusammengestellten Wissen arbeiten.

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DEMETER

Ähnlich wie beim IoF2020-Modell besteht DEMETER aus einer groß angelegten Einführung interoperabler intelligenter Landwirtschaftsplattformen, die über 20 Pilotprojekte in 18 verschiedenen Ländern bereitgestellt werden.

DEMETER wurde im September 2019 ins Leben gerufen und besteht aus 60 Partnern entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Es verfügt über 25 Einsatzorte, 6000 Landwirte und über 38 000 Geräte und Sensoren mit Teilnehmern aus den fünf oben genannten Versuchssektoren, Produktionssystemen und verschiedenen Betriebstypen und -größen.

Mit einer EU-Investition von 15 Mio. EUR zielt DEMETER darauf ab, das Potenzial fortschrittlicher standardbasierter Interoperabilität für das IoT in der Landwirtschaft aufzuzeigen und so Sicherheit, Datenschutz und Geschäftsgeheimnisse entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu gewährleisten. Das Projekt zeigt, wie ein integrierter Ansatz zur Geschäftsmodellierung und Nutzerakzeptanz nachhaltige Agrar- und Lebensmittelproduktionssysteme unterstützen, Menschen mit sicheren Lebensmitteln versorgen und Landwirte bei ihrer Entscheidungsfindung unterstützen kann.

DEMETER wird der Agrar- und Lebensmittelwirtschaft neue Geschäftsmöglichkeiten eröffnen und gleichzeitig die natürlichen Ressourcen Europas schützen. Ziel des Projekts ist es, ein sicheres und nachhaltiges IoT- und Geschäftsökosystem zu schaffen, das Auswirkungen auf den europäischen Lebensmittel- und Landwirtschaftssektor und möglicherweise auf der ganzen Welt haben könnte.

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SmartAgriHubs

 Das SmartAgriHubs-Netzwerk wurde im November 2018 eingerichtet und erhielt EU-Mittel in Höhe von 20 Mio. EUR. Es besteht aus 2000 Kompetenzzentren und 28 Vorzeigeexperimenten, die Innovationen in der Landwirtschaft demonstrieren. Seine Arbeit wird durch 140 DIH aus 9 regionalen Clustern erleichtert, die sich über alle Mitgliedstaaten erstrecken.

Der Schlüssel zum Wissensaustausch in SmartAgriHubs besteht darin, alle verschiedenen Teile zu nutzen, zu stärken und zu verbinden. Das Projekt arbeitet derzeit an der Entwicklung des derzeitigen Ökosystems durch den Aufbau eines Netzwerks von DIHs, das Technologie und Unternehmensunterstützung in einem One-Stop-Shop-Ansatz integriert, an dem alle relevanten Akteure in Europa beteiligt sind.

Eines der SmartAgriHubs-Experimente in Frankreich – autonome Gewächshäuser – hat den Arbeitskräftemangel auf dem Bauernhof erfolgreich behoben, indem Robotik, Präzisionslandwirtschaft und Online-Matchmaking-Dienste während der COVID-19-Pandemie genutzt wurden, um den Bürgern trotz der schwierigen Umstände den Zugang zu frischen Lebensmitteln zu gewährleisten.

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Intelligente Wassermanagement-Plattform (SWAMP)

Wasser ist für die Ernährungssicherheit der Weltbevölkerung von entscheidender Bedeutung, und die Landwirtschaft ist bei weitem der größte Verbraucher. SWAMP (Smart Water Management Platform), die die internationale Zusammenarbeit der EU fördert, erhielt rund 1,5 Mio. EUR für die Entwicklung von IoT-basierten Methoden zur Wasserbewirtschaftung in der Präzisionsbewässerung. Es wurde sowohl in Brasilien als auch in Italien und Spanien pilotiert.

Es wurden Technologien entwickelt, um der Wasserverschwendung in der Landwirtschaft entgegenzuwirken, indem der Wasserbedarf der Plantage erfasst und deren Durchfluss bei Bedarf gemessen wird. Die Technologien nutzen IoT, Datenanalyse und autonome Geräte, um Leckagen und Produktivitätsverluste zu reduzieren.

Ein von SWAMP durchgeführtes Fallbeispiel umfasst die Bewässerung mit variabler Rate in der brasilianischen Sojabohnenzucht, von der erwartet wird, dass sie eine Verringerung des Wasser- und Energieverbrauchs von 20-60% bewirkt. Dies geschieht unter Beibehaltung oder Verbesserung der Gesamtproduktion in der Region Matopiba.

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Weitere Projekte zur Förderung der Digitalisierung der Landwirtschaft

Außerhalb des DEI-Programms wurden 12 Mio. EUR in die Präzisionslandwirtschaftsprojekte PANTHEON (Präzisionslandwirtschaft von Haselnussplantagen), ROMI (Robotik für Mikrofarmen) und BACCHUS (mobile Roboterplattformen für die aktive Inspektion und Ernte in landwirtschaftlichen Gebieten) investiert.

Weitere 12 Mio. EUR wurden für DataBio (datengesteuerte Biowirtschaft), eine BigData-LSP-Plattform für Land- und Forstwirtschaft und Fischerei, ausgegeben, die die Bemühungen der Kommission um die Digitalisierung des Agrarsektors ergänzt. Ziel der EU ist es, die europäischen Landwirte durch die Finanzierung von Forschungs- und Innovationsprojekten zu unterstützen und benutzerfreundliche Plattformen zu fördern, um Nachhaltigkeit, Leistung und Wettbewerbsfähigkeit in der Landwirtschaft zu verbessern.

Ein wichtiges Ergebnis der Arbeit der LSPs war die Erstellung eines IoT-Katalogs, eines Leitfadens, der die Wiederverwendbarkeit über Versuche hinweg fördert. Der Katalog wurde vom WaziUp-Projekt initiiert und vom IoF2020 weiter ausgebaut. Es listet alle Methoden auf, die in den verschiedenen landwirtschaftlichen Anwendungsfällen eingesetzt werden und derzeit in Anwendungen im Gesundheitswesen eingesetzt werden.

Einige der Anwendungsfälle werden erweitert und werden vollständig betriebsbereit sein. Ein Beispiel ist der IoF2020-Anwendungsfall für die Milchviehhaltung, der als Happy Cow bekannt ist und in dem Investitionen getätigt wurden. Big-Data-Analysen mit Technologien des maschinellen Lernens werden operativ eingesetzt, um Landwirten zu helfen, die Bedürfnisse ihrer Tiere besser zu verstehen und bei potenziellen Problemen vorbeugende Maßnahmen zu ergreifen.