Agrarrobotik: Anwendungen und Grenzen im Jahr 2023

Die Landwirtschaft sucht Wege, Ressourcen zu sparen, die Produktion zu verbessern und Verluste zu verringern. Robotik ist eines der Hilfsmittel. Dieser Artikel beschreibt Technologien und Unternehmensangaben aus dem Jahr 2023.

Einzelne Aufgaben in Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion lassen sich automatisieren, um Produktivität und Umweltleistung zu verbessern. Die Ergebnisse hängen vom Einsatz, den Kosten und dem Betrieb ab.

Robotik in der Landwirtschaft 

Handarbeit kann zeitaufwendig und körperlich anstrengend sein, insbesondere in arbeitsreichen Phasen. Ein Betrieb ohne Roboter ist jedoch nicht automatisch unrentabel oder ohne Informationen zu Wetter und Boden. Landwirte verbinden Maschinen, Erfahrung und unterschiedliche Datenquellen.

Sensoren, vernetzte Geräte, Datenmanagement, Algorithmen, Roboter und Drohnen können bestimmte Aufgaben unterstützen. Nicht alles davon ist Robotik, und nicht jedes System verwendet KI.

Die Systeme können Zeit und bestimmte Betriebsmittel sparen, erfordern aber Planung, Wartung und eine Wirtschaftlichkeitsprüfung.

Die künftige Nachfrage nach Lebensmitteln trägt zum Interesse bei. In der damaligen Bevölkerungsprognose der Vereinten Nationen konnte die Weltbevölkerung von etwa 8 Milliarden im Jahr 2022 auf 9,7 Milliarden im Jahr 2050 steigen. Das ist eine Prognose aus jener Zeit, keine aktuelle Bevölkerungszahl. Zudem bestimmt nicht allein die Bevölkerung die Lebensmittelnachfrage.

Eine Marktprognose von 2023 schätzte den Markt für Agrarroboter auf 13,5 Milliarden US-Dollar und stellte 40,1 Milliarden für 2028 in Aussicht. Die Prognose veröffentlichte MarketsandMarkets. Die Schätzung beruhte auf einer bestimmten Marktabgrenzung und Annahmen, nicht auf einem garantierten Ergebnis. Nordamerikas Stellung lässt sich nicht allein mit der Automatisierung anderer Branchen wie dem Onlinehandel erklären.

Einsatzgebiete in der Landwirtschaft

Die Systeme unterscheiden sich in Aufgaben, Marktreife und Aufsichtsbedarf. Nutzen und Kosten müssen für jeden Betrieb geprüft werden.

Automatische Traktoren und Fahrerassistenz können abgegrenzte Feldarbeiten übernehmen. Positionierung und Sensoren wirken dabei zusammen; GPS allein erkennt keine Tiere oder unerwarteten Hindernisse. Ein verwandtes Gebiet ist die Technik für autonomes Fahren, doch der landwirtschaftliche Einsatz hat eigene Bedingungen und Grenzen.

Für die Ernte und Verpackung bestimmter Obst- und Gemüsesorten gibt es Roboter. Geschwindigkeit, Fruchtschäden, Reifeerkennung und Wirtschaftlichkeit hängen von Kultur und System ab. Roboter erhöhen nicht automatisch den Ernteertrag.

In der Tierhaltung lassen sich unter anderem Melken, Futterverteilung und Weideüberwachung automatisieren. Weniger wiederkehrende Arbeit kann Zeit freisetzen; Versorgung und Kontrolle der Tiere bleiben notwendig.

Spezialsysteme können Pflanzen überwachen oder mit geeigneten Sensoren Bodeneigenschaften wie den pH-Wert messen. Weitere Anwendungen betreffen je nach Ausrüstung Schnitt, Unkrautbekämpfung, Pflanzenschutz und Bewässerung.

Mechanisches Jäten und gezieltes Spritzen sind unterschiedliche Verfahren. Kameragestützte Erkennung kann ein Werkzeug zum Unkraut führen oder Herbizide auf ausgewählte Stellen begrenzen.

Entwicklungen in der Agrarrobotik

Neue Technik kann bei Arbeitskräftemangel sowie knappen Wasser- oder Bodenressourcen helfen. Die Auswahl sollte vom Bedarf des Betriebs ausgehen.

Im Jahr 2023 gab es sowohl kommerzielle Systeme als auch Forschungsprototypen. Diese Unterscheidung ist wichtig für die Bewertung von Verfügbarkeit, Kosten und Erwartungen.

Automatisierung im Betrieb

Ein System kann folgende Bestandteile verbinden:

• Landwirtschaftliche Maschinen
• Computersysteme
• Elektronik
• Chemische Sensoren
• Datenmanagement 

Automatische Maschinen können Genauigkeit und Ressourcennutzung in bestimmten Aufgaben verbessern. Die Ernte hängt weiterhin von den Anbaubedingungen ab.

Zeitersparnis kann Raum für andere Aufgaben schaffen. Für die Behauptung, die meisten Landwirte hätten durch Roboter bereits mehr Familienzeit, wurden jedoch keine Belege genannt. Wartung und Systemverwaltung erfordern ebenfalls Arbeit.

Geoinformationssysteme

GIS verbinden Karten mit ortsbezogenen Informationen, etwa aus Satelliten. Sie können Entscheidungen zu Anbau und Betriebsmitteln unterstützen. Fernerkundung misst nicht automatisch sämtliche Nährstoffe im Boden.

Kartierung und Bewegungsdaten können bei der Bewirtschaftung von Weiden und der Tierhaltung helfen. Sie ersetzen keine tierärztliche Beurteilung oder Analyse des Futterbedarfs.

Vertikale Landwirtschaft

Vertikale Landwirtschaft verwendet mehrere übereinanderliegende Anbauebenen. Sie ist nicht mit jedem Anbau in Innenräumen gleichzusetzen. Hydroponik, Aeroponik und Aquaponik sind unterschiedliche Verfahren mit jeweils eigenen Wasser- und Nährstoffsystemen.

Eine kontrollierte Umgebung kann Wasser und Platz sparen sowie Wettereinflüsse begrenzen. Beleuchtung, Klimatisierung, Investitionen und Kulturwahl bestimmen jedoch Kosten und Umweltwirkung. Roboter garantieren keine niedrigeren Gesamtkosten.

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Drohnen

Drohnen können Bilder und Messwerte zu Entwicklung und Zustand von Pflanzen sammeln. Je nach Ausrüstung und Vorschriften ist auch gezieltes Spritzen möglich. Überwachung hilft bei der Problemerkennung, verhindert aber nicht von sich aus Dürre, Überschwemmung oder Krankheiten.

Drohnen können Tiere lokalisieren und Weiden beobachten. Wärmebilder müssen interpretiert werden und sind keine eigenständige Krankheitsdiagnose.

Roboter zur Bestäubung

Bestäubung trägt bei vielen Kulturpflanzen zu Befruchtung und Samenbildung bei. Der Schutz natürlicher Bestäuber und ihrer Lebensräume bleibt wichtig.

Die Forschung reicht von bodengebundenen Gewächshausrobotern bis zu kleinen Flugprototypen. Manche Systeme arbeiten mit Sensoren, Kameras oder künstlicher Intelligenz. Nicht jeder kleine Roboter besitzt autonome Navigation oder nachgewiesene Fähigkeiten zur Bestäubung eines Feldes.

Fliegende Forschungsprototypen waren 2023 keine allgemein verfügbare kommerzielle Lösung für alle Kulturen und Wetterlagen. Sie sind von kommerziellen Robotern für bestimmte Gewächshauskulturen zu unterscheiden. Genauigkeit, Kosten und Ertragswirkungen müssen für den jeweiligen Einsatz getestet werden.

Robotische Bestäubung stellt Ökosysteme oder Biodiversität nicht automatisch wieder her. Sie kann ein ergänzendes Werkzeug werden; der Schutz natürlicher Bestäuber ist eine eigenständige Aufgabe.

Vogelabwehr mit Laser

Vogelabwehr soll Ernteschäden verringern. Traditionelle Vogelscheuchen und Lasersysteme sind verschiedene Verfahren, keine Universallösung gegen alle Vögel und Nagetiere.

Die Forscherin Rebecca Brown von der University of Rhode Island untersuchte bewegtes grünes Laserlicht auf Maisfeldern mit bis zu etwa 183 Metern Breite, entsprechend 600 Fuß. Der Strahl bewegte sich über den Pflanzen, und ein Behälter schützte die Elektronik. Die Feldform beeinflusste das Ergebnis, und nicht alle Vögel verschwanden. Ein bei Tageslicht schlecht sichtbarer Strahl ist deshalb nicht ungefährlich.

Technik für die Tierhaltung

Automatisches Melken, Füttern und Reinigen kann wiederkehrende Arbeit reduzieren. Futtermengen müssen richtig eingestellt werden. Reinigung macht eine Umgebung nicht vollständig krankheitsfrei, und die Tiere brauchen weiterhin Kontrolle.

Sensoren können Milchproduktion, Aktivität und bestimmte Gesundheits- oder Fortpflanzungsanzeichen verfolgen. Die Angaben des Artikels zu 12 Prozent Roboternutzung und prognostizierten 20 Prozent innerhalb von fünf Jahren hatten keinen klaren geografischen und statistischen Bezug. Sie sind nicht als globale Fakten zu lesen. Virtuelle Zäune leiten Tiere über ein Gerät; sie bewegen die Tiere nicht aus der Ferne körperlich an einen anderen Ort.

Unternehmensbeispiele aus dem Jahr 2023

Die folgenden Angaben beziehen sich auf die Entstehungszeit des Artikels. Aktienkurse und Finanzkennzahlen sind historisch, während eingebettete Charts aktualisiert werden können. Die Beispiele sind keine Anlageempfehlungen.

1. FarmWise

FarmWise entwickelte Agrartechnik. Der Artikel nannte 73,9 Millionen Dollar aus neun Finanzierungsrunden und verwies auf die Datenbank CB Insights. Das ist eine damals im Artikel verwendete Angabe, kein bestätigter aktueller Finanzierungsstand. Das Unternehmen verband Kameras und mechanische Werkzeuge zur selektiven Unkrautentfernung im Gemüseanbau. 

FarmWise stellte Vulcan am 14. Februar 2023 auf der World Ag Expo vor. Es war ein mechanisches Jätgerät mit kameragestützter Pflanzenerkennung und Deep Learning. Automatische Identifizierung bedeutet nicht, dass die gesamte Maschine ohne Fahrer arbeitet. 

2. Deere & Company

Deere & Company, bekannt unter der Marke John Deere, entwickelt Landmaschinen und Automatisierung. Der Kurs von 382,20 Dollar und das Minus von 10,86 Prozent seit Jahresbeginn waren eine Momentaufnahme aus 2023, nicht heutiger Preis oder Ertrag. 

DE Preisdiagramm

Derselbe historische Vergleich nannte 110,07 Milliarden Dollar Börsenwert, 1,41 Prozent Dividendenrendite, ein KGV von 11,30 und 47,73 Prozent Eigenkapitalrendite. Das sind keine aktuellen Messwerte oder garantierten Renditen. Deere meldete 2,978 Milliarden Dollar Nettogewinn für das dritte Geschäftsjahresquartal, das am 30. Juli 2023 endete. 

3. Carbon Robotics

Carbon Robotics nutzt Kameras und Laser zur Erkennung und Bekämpfung von Unkraut. Die kommerzielle LaserWeeder der Jahre 2022–2023 war ein Traktorgerät, anders als der autonom fahrende Demonstrationsprototyp von 2021. Automatische Lasersteuerung ist nicht mit fahrerlosem Fahren gleichzusetzen. 

Im April 2023 meldete das Unternehmen eine Finanzierung von 30 Millionen Dollar, womit die damalige Gesamtsumme 67 Millionen erreichte. Die Angabe zu 17 US-Bundesstaaten und drei kanadischen Provinzen beschrieb einen damaligen Lieferplan, nicht die aktuelle Verbreitung oder den Nachweis abgeschlossener Lieferungen.

4. Trimble

Der Artikel nannte für Trimble (TRMB) historisch einen Kurs von 42,41 Dollar, ein Minus von 16,12 Prozent seit Jahresbeginn, ein KGV von 31,61 und eine Eigenkapitalrendite von 8,16 Prozent. Der Umsatz im dritten Quartal 2023 betrug 957,3 Millionen Dollar, rund 8,2 Prozent mehr als ein Jahr zuvor. Der bereinigte Non-GAAP-Gewinn je Aktie lag bei 0,68 Dollar gegenüber 0,30 Dollar nach GAAP.

Zum Quartalsende gab der Artikel 216,8 Millionen Dollar Zahlungsmittel und Zahlungsmitteläquivalente sowie etwa 3,05 Milliarden Dollar Schulden an. AGCO kündigte am 28. September 2023 eine Vereinbarung über 85 Prozent eines Gemeinschaftsunternehmens mit Trimbles Agrarvermögenswerten an, gegen 2 Milliarden Dollar und die Einbringung von JCA Technologies. Gemeint waren nicht 85 Prozent von ganz Trimble. Die Transaktion wurde im April 2024 abgeschlossen.

5. AgEagle Aerial Systems Inc. 

AgEagle bot Drohnen- und Datenlösungen für Landwirtschaft und andere Anwendungen, darunter Infrastruktur und Behörden. Die Schätzung von 150 Beschäftigten im Artikel ist kein bestätigter aktueller Personalstand. 

UAVS Preisdiagramm

AgEagle stellte eBee VISION am 6. September 2023 vor: ein unbemanntes Starrflügelflugzeug vor allem für Überwachungsaufgaben, nicht ausschließlich für Landwirtschaft. Börsenwert von 15,83 Millionen Dollar, Kurs von 0,13 Dollar und KGV von −0,22 waren historische Werte. Spätere Unternehmensmaßnahmen begrenzen direkte Kursvergleiche. Der Artikel erwähnte außerdem etwa 3,28 Millionen Dollar Umsatz im zweiten Quartal 2023 und 95,62 Prozent Wachstum im Vorjahr, also 2022. Ein negatives KGV bedeutet keinen Gewinn.

Nutzen und Grenzen

Mögliche Vorteile je nach Einsatz sind:

• Weniger wiederkehrende und körperlich schwere Arbeit. Maschinen können unter geeigneten Bedingungen lange arbeiten, benötigen aber Energie, Wartung und sicheren Betrieb.

• Weniger Verschwendung und Verbrauch bestimmter Betriebsmittel. Die Gesamtwirtschaftlichkeit hängt auch von Anschaffung, Installation und Betrieb ab. 

• Wiederholbarkeit und Präzision bei abgegrenzten Aufgaben. Roboter und Software können dennoch Erkennungs-, Einstellungs- und Ausführungsfehler machen.

• Eine gewisse Entlastung bei Personalmangel. Nicht alle Probleme mit Saisonarbeit oder Erntezeiten verschwinden.

• Unterstützung bei anspruchsvoller Arbeit innerhalb der konstruktiven Grenzen des Geräts. Maschinen beseitigen Unfallrisiken nicht vollständig.

Zu den Grenzen gehören:

• Eine hohe Anfangsinvestition. Erwartete Einsparungen müssen den Gesamtkosten gegenübergestellt werden; niedrigere Preise oder Amortisation sind nicht garantiert.

• Energie, Wartung, Ersatzteile und technische Unterstützung, die Kosten und Verfügbarkeit beeinflussen.

• Schulung, richtige Einstellungen und Anpassung an eine bestimmte Aufgabe. Nicht jeder Roboter oder Algorithmus beherrscht alle landwirtschaftlichen Tätigkeiten.

Fazit

Die Agrarrobotik umfasste 2023 etablierte kommerzielle Systeme und experimentelle Technik. Die Verbindung aus Sensoren, Steuerung und mechanischen Werkzeugen bietet Möglichkeiten mit unterschiedlicher Reife.

Die Bewertung muss von Betriebsbedarf, Kosten, Infrastruktur, Sicherheit und Umweltwirkungen ausgehen. Robotik kann Landwirte unterstützen, garantiert aber allein weder größere Ernten noch Nachhaltigkeit.