Indendørs Landbrug Forventes at Få Effektivitetsforbedring Gennem AI-Integrationer

Indendørs landbrug, også kendt som kontrolleret miljølandbrug, er præcis hvad navnet antyder — praksissen med at dyrke afgrøder i et kontrolleret miljø, typisk indendørs. 

Globalt indendørs landbrug er i øjeblikket vurderet til $40,51 milliarder, ifølge en rapport fra Fact.MR, og forventes at overstige $118 milliarder i løbet af det næste årti.

Ved denne form for landbrug anvendes kunstigt lys og teknologi til at optimere vækstbetingelserne og øge udbyttet.

“Det er mange af de samme teknologier, man ser i en bygning for menneskelig komfort, men de bruges til planter.”

– Jennifer Amann fra American Council for an Energy-Efficient Economy

På grund af den stigende efterspørgsel efter friske fødevarer med høj næringsværdi, bestræbelser på at afbøde klimaændringernes virkninger og behovet for højere året‑rundt udbytte med begrænset plads og vand, er interessen for at dyrke afgrøder i et lukket rum steget.

Indendørs landbrug tilbyder trods alt en økonomisk, ressourceeffektiv og miljømæssigt bæredygtig måde at dyrke mad på.

Derudover opnås præcis kontrol over miljøfaktorer som fugtighed, lys, temperatur og næringsstofniveauer for at øge produktiviteten og tackle udfordringer relateret til traditionelt landbrug.

Nogle af de populære metoder, der anvendes i indendørs landbrug, inkluderer hydroponics, aeroponics og aquaponics, som har udvidet grænserne for, hvad der kan dyrkes indendørs. Desuden hjælper integrationen af LED‑belysning, Internet of Things og kunstig intelligens med at fremme sektoren. 

For eksempel kontrollerer det vertikale hydroponiske drivhusfirma Eden Green Technology i Texas og USA alle aspekter af en plantes liv i deres 82,500 kvadratfod store anlæg, hvor syv miles (ca. 11,3 km) rør leverer næringsrig vand, og kølig luft pumpes for at skabe det ideelle mikroklima for salat, som derefter sælges til Walmart. Anlægget anvender LED‑lys, som bruger programmerede algoritmer til at levere den rette mængde lys, ud over naturligt lys, hvilket gør det “temmelig uafhængigt af det ydre miljø”.

Brugen af teknologi i landbrug er steget takket være dens evne til at reducere omkostninger, øge afgrødeproduktionen og forbedre effektiviteten. 

Brugen af big data, IoT, robotics og AI er særligt gavnlig til automatisering af landbrugsoperationer. Mens GPS og sensorer anvender en datadrevet tilgang til at optimere afgrødeproduktionen, hjælper droner med feltinspektion og overvågning af afgrødevækst og husdyr.

Brug af AI til at reducere energiforbruget i indendørs landbrug

Indendørs landbrug er den nye måde at drive landbrug på, som forbedres ved brug af teknologi. Dog kræver plantefabrikker med kunstig belysning (PFAL’er) ressourcer som kuldioxid og energi for at opretholde optimale vækstbetingelser, selvom de kan øge fødevareproduktionen pr. arealenhed. 

Således brugte en ny undersøgelse den nye teknologi, AI, til at reducere energiforbruget i indendørs landbrug med op til 25%.

Integration af AI i plantefabrikker kan hjælpe med at regulere lys‑ og klimatisystemer, hvilket væsentligt reducerer energiforbruget i fabrikkerne og sparer værdifulde ressourcer, samtidig med at effektiviteten øges.

Disse plantefabrikker er store indendørs gårde udstyret med fuld klima‑ og lysstyring. Ifølge Benjamin Decardi‑Nelson, postdoc‑fellow i Fengqi You’s laboratorium inden for Energy Systems Engineering ved Cornell Engineering, kan AI, hvis den anvendes på planter over hele verden, hjælpe med at “lettere fotosyntese, transpiration og respiration i disse bygninger”.

Dette er en enorm præstation og kan potentielt hjælpe med at mætte den voksende fødevareefterspørgsel i verden, efterhånden som befolkningen stiger. Verdensbefolkningen er i øjeblikket på 8,2 milliarder, og ifølge FN’s fremskrivninger vil den nå 9,7 milliarder i 2050 og 11,2 milliarder i 2100.

Kombineret med urbanisering og klimaændringer er der behov for at arbejde på de nuværende fødevareproduktionssystemer og gøre dem mere effektive, så de kan imødekomme den stigende efterspørgsel. Derfor fokuseres der på indendørs landbrug, som bygger på teknologi til at skabe kontrollerede miljøer. Dette gør dem mindre sårbare over for klimaændringer og andre faktorer, der påvirker traditionelt landbrug.

Men indendørs landbrug er heller ikke uden udfordringer. Ifølge You er de nuværende miljøkontrolsystemer simpelthen “ikke smarte nok”. De er energikrævende og kræver omhyggelig ressourceforvaltning for at være bæredygtige.

En løsning er ventilation, men selvom den kan reducere energiforbruget, påvirker den kuldioxidniveauerne og fugtbalance, hvilket komplicerer plantevæksten. Her kan AI være til enorm hjælp ved at håndtere flere kompleksiteter.

Kunstig intelligens anvendes allerede i stor udstrækning i sektoren, fra at forudsige udbytter baseret på satellitdata, analysere forskellige data (feltbilleder og satellit, vejr og jordfugtighed) for at identificere afgrødeproblemer, og forudsige sygdomsmønstre ved at analysere planter og derefter anbefale behandlinger, til at reducere pesticidforbrug ved kun at påpege de berørte områder. AI hjælper desuden landmænd med at optimere ressourceforbruget og forhandle høstudbytter ved at vurdere udbytterater og kvalitetsniveauer.

Den seneste undersøgelse brugte imidlertid AI til at reducere energiforbruget i indendørs landbrug. Ifølge Decardi‑Nelson kan strømlining af driften ved hjælp af AI for at reducere energiforbruget gøre indendørs gårde levedygtige selv i regioner med begrænsede energibesparende muligheder. Han tilføjede:

“Ved strategisk at tilpasse miljøkontrolsystemteknologi med plantebiologi kan energi spares ved brug af ventilation, samtidig med at kuldioxidspild minimeres og ideelle vækstbetingelser opretholdes.”

Et Smart System til at Gøre Fødevareproduktion Bæredygtig

Udgivet i Nature den 9. sep. brugte undersøgelsen dyb forstærkningslæring og beregningsmodellering til at undersøge plante‑miljøinteraktioner.

Forskerne fra Cornell University anvendte AI‑teknikker til at vurdere salat dyrket i indendørs landbrugsfaciliteter på ti forskellige globale steder med forskellige klimaer. Dette omfattede otte steder i USA, herunder Ithaca (New York), Fargo (North Dakota), Phoenix, Milwaukee, Seattle, Miami, Chicago og Los Angeles. De øvrige to var Dubai, De Forenede Arabiske Emirater, og Reykjavík, Island.

Undersøgelsen fandt, at AI kan betydeligt forbedre energibesparelser i PFAL’er samt understøtte bæredygtig fødevareproduktion. AI opnåede energibesparelser ved at optimere belysnings‑ og klimareguleringssystemer, hvilket reducerede energiforbruget.

På steder med køligere klimaer, der i øjeblikket bruger ikke‑AI‑teknologi, reducerer indførelsen af AI den energi, der kræves for at producere et kilogram salat indendørs, med 32,42 %. Specifikt falder energiforbruget fra 9,5 kWh til 6,42 kWh pr. kilogram frisk vægt.

I varmere klimaer, såsom Dubai eller det sydlige USA, reducerede AI energiforbruget med 22,28 %, hvilket sænkede det fra 10,5 kWh til 7,26 kWh pr. kilogram frisk vægt.

Ifølge undersøgelsen favoriserer udendørstemperaturer mellem 0 og 25 grader Celsius en reduktion af energiforbrug relateret til ventilation. Dog påvirker energibesparelser fra ventilation negativt anden ressourceudnyttelse, såsom CO₂‑forbrug. Udendørs fugtighed havde derimod ingen klar mønster eller effekt på energiforbruget. 

Undersøgelsen fandt, at høj ventilation i den mørke periode, som er otte timers nattsimulering, og lav ventilation i lyse perioder, som er seksten timers dag‑/sollyssimulering, gav en energieffektiv løsning for optimale indendørs CO₂‑niveauer til fotosyntese, ilt til respiration og plantevækst samt balancerede andre ventilationskrav.

“Dette er et meget lignende koncept som smarte hjem.”

– You, meddirektør for  Cornell University AI for Science Institute og meddirektør for Cornell Institute for Digital Agriculture

Ligesom vi ønsker at være komfortable i vores hjem, mens vi reducerer energiforbruget, gør afgrøder det også, udtalte han og bemærkede, at AI hjælper meget med dette. Ved at bruge AI til at optimere kunstig belysning og andre energisystemer kan vi spare på omkostningerne.

“Dette arbejde fokuserer på et smart system til at gøre fødevareproduktion optimal, bæredygtig og reducere CO₂‑aftrykket.”

– You

Balancering af energiforbrug og bæredygtighed er nøglen til rentabilitet

Reduktion af energiforbrug er en af de mest kritiske aspekter ved succesfuldt indendørs landbrug. Da det bruger mere energi end traditionelle drivhuse, er det en stor omkostning for indendørs landbrug, hvor belysning udgør størstedelen af energiforbruget her. 

Høje omkostninger kan true rentabiliteten af dette foretagende, hvilket gør bæredygtigheden og levedygtigheden af vertikalt landbrug ekstremt vanskelig. Dessuden har stigende omkostninger en tendens til at blive overført til forbrugerne, så reduktion af energiforbrug og dermed omkostninger kan hjælpe med at lette den økonomiske byrde. 

I denne sammenhæng foregår der en masse løbende forskning og udvikling inden for indendørs landbrug med fokus på at reducere disse omkostninger og finde bæredygtige metoder, så udfordringerne i fødevareproduktionen kan tackles effektivt.

I sidste måned udviklede forskere fra Ben‑Gurion University of the Negev et lukket kredsløbssystem for at producere flere fisk og grøntsager, mens de bruger mindre energi. Som en del af forskningen i akvakultursystemer dannede dette nye system en næsten nul affaldsenhed ved at behandle fiskens faste affald med anaerob fordøjelse og genvinde energi og næringsstoffer i systemet.

Ledet af Prof. Amit Gross, direktør for Zuckerberg Institute for Water Research, viste systemet 1,6 gange højere planteproduktivitet, 2,1 gange lavere vandforbrug og 16 % mindre energiforbrug pr. kilogram foder end konventionelle systemer. 

At have en ton fisk, som er en højkvalitets proteinkilde med et langt mindre CO₂‑aftryk, kan faktisk gøre det muligt for systemet at fungere uden ekstern energi, ifølge undersøgelsen. Desuden har systemet potentialet til at være en bæredygtig selvstændig enhed ved at producere næsten intet affald og betydelig kulstoflagring.

“At fodre de mere end 8 milliarder mennesker på planeten, mens vi reducerer drivhusgasemissionerne, vil kræve innovative teknologier. Dem, der kombinerer to funktioner i én, er åbenbart foretrukne.”

– Prof. Gross

En separat forskning fra juli i år reducerede elregningen for drivhuse med næsten en kvart ved at justere den kunstige belysningsplan.

I dette månedslange eksperiment fra Skoltech‑forskere blev forskellige varianter af salat og endiv (cikorie) testet i to identiske drivhuse. Alle betingelser undtagen belysningsregimet var de samme. Mens begge fik 16 timer lys dagligt, havde kun ét mørke timer spredt ud i løbet af dagen baseret på, hvornår elektriciteten var dyrest, og det “påvirkede ikke målbare plantevækst”.

Virksomheder Involveret i Fremme af Indendørs Landbrug

Lad os nu se på et par virksomheder, der skubber grænserne for landbrugsteknologi gennem innovative indendørs landbrugsløsninger.

#1. Village Farms International (VFF)

Denne er involveret i indendørs landbrug, dyrkning af afgrøder og cannabis under kontrollerede forhold. Virksomheden dyrker, markedsfører og distribuerer premiumkvalitets, drivhusdyrkede frugter og grøntsager i Nordamerika gennem det fuldt ejede datterselskab Village Farms Fresh.

Siden 1987 har Village Farms i markedet og har i dag 240 acres glasdrivhuse i USA og Canada. I et nyligt interview talte præsident og administrerende direktør Mike DeGiglio om deres teknologiske fokus på softwaredesign til at kontrollere drivhusets interne miljø. Størstedelen af virksomhedens midler bruges også på at skabe et drivhusklima, der fungerer uanset udendørsforholdene. 

Det andet fokus er på teknologi på energisiden og supplerende kuldioxid. “Hvis vi kan reducere energikostnaderne, vil vi være meget mere bæredygtige,” sagde DeGiglio. Derfor har Village Farms investeret sammen med FuelCell Energy, Quadrogen Power Systems og National Research Council of Canada i at bygge et pilotprojekt for brændselscelleteknologi til deres drivhus i British Columbia. 

Med en markedsværdi på 110,61 millioner handles VFF‑aktier i øjeblikket til $0.99, op 30,09 % YTD. Den har en EPS (TTM) på -0,45 og en P/E (TTM) på -2,18. For Q2 2024 rapporterede virksomheden en 19 % år‑til‑år stigning i konsolideret salg til $92.1 mln, med Fresh Produce‑segmentet med en 7 % stigning og det canadiske Cannabis‑segment med 45 %, mens det amerikanske Cannabis‑segment registrerede et fald.

Nettoresultatet var $23.5 mln, mens justeret EBITDA rapporterede et tab på $3.6 mln, og pengestrømmen forbedredes til $5.7 mln i løbet af kvartalet. I år indsendte virksomheden også en $200 mln udstedelse, hvis provenu vil blive brugt til arbejdskapital og generelle virksomhedsformål.

#2. Hydrofarm Holdings Group (HYFM) 

Hydrofarm er en leverandør af udstyr og forsyninger til kontrolleret miljølandbrug (CEA) til hydroponisk og indendørs landbrug. Dette inkluderer næringsstoffer, belysning, planer til at optimere eller skalere din kommercielle drift, og mere.

Med en markedsværdi på 31,26 millioner handles HYFM‑aktier i øjeblikket til $0.68, ned 25,89 % YTD. Den har en EPS (TTM) på -1,55 og en P/E (TTM) på -0,44. For Q2 2024 rapporterede virksomheden et fald på 13,1 % i nettoomsætning til $54.8 mln. Med dette steg nettoresultatet til $23.5, mens bruttofortjenesten var $10.9 mln og justeret EBITDA var $1.7 mln.

“I andet kvartal leverede vi positiv justeret EBITDA for fjerde gang i de sidste fem kvartaler, hvilket illustrerer effektiviteten af vores omstruktureringsplan og relaterede omkostningsbesparelsesinitiativer.”

– Bill Toler, formand og administrerende direktør

Hydrofarm arbejder i øjeblikket på at opnå omkostningsbesparelser gennem forbedret udnyttelse og produktivitet på sine faciliteter, mens virksomheden forbliver sikker på sine vækstmuligheder. Hydrofarm havde $30.3 mln i kontanter ved kvartalets slutning og opretholdt en lånekapacitet på $20 mln. 

Konklusion

I dag lever vi i en verden, der står over for problemet med en hurtigt stigende befolkning, urbanisering, klimaændringer, jordforringelse og udbredt brug af pesticider og gødning, mens forbrugerens efterspørgsel efter næringsrig mad med minimal miljøpåvirkning stiger. 

Dette er grunden til, at indendørs landbrug har vundet stor popularitet. Det er ikke kun velegnet til urbane miljøer, men bruger også mindre vand, har færre arbejdsrelaterede risici og reducerer miljøpåvirkningen. Med sine mange fordele tilbyder indendørs landbrug en lovende løsning på udfordringerne i moderne landbrug. 

Ved at udnytte teknologi til at skabe kontrollerede miljøer hjælper indendørs landbrug med at imødekomme den stigende efterspørgsel efter frisk, lokalt dyrket og næringsrig mad, samtidig med at bæredygtighedsbekymringer adresseres.

Klik her for listen over de top 10 indendørs landbrugsvirksomheder.