Rund um den Ackerbau gibt es viele innovative Ideen. In Niedersachsen finden hierzu zahlreiche spannende Forschungsaktivitäten statt. Wir wollen sie sichtbarer machen und dabei helfen, Erkenntnisse zu verbreiten. Deshalb stellen wir jeden Monat ein Projekt vor. Das Projekt im April heißt 5G in der Landwirtschaft (5GLa) und wurde unter der Leitung des Landkreises Uelzen mit der Ostfalia Hochschule, der AGRAVIS Future Farm und weiteren Partnern umgesetzt.
Landwirtschaft smart bewässern
Das 5GLa-Projekt wurde im Rahmen des 5G-Innovationsprogramms des Bundesministeriums für Verkehr und Digitales gefördert und ging im Dezember 2024 zu Ende. Das dreijährige Projekt befasste sich damit das System der Feldbewässerung gesamtheitlich mithilfe der Leistungsfähigkeit der fünften Mobilfunkgeneration (5G) weiterzuentwickeln. Die hohe Datenübertragbarkeit nahezu in Echtzeit von 5G bietet neue Wege das Management der Feldbewässerung effizienter und ressourcenschonender durchzuführen.
Das Fernziel ist eine Datenplattform, die Daten von den verschiedenen Sensoren und landwirtschaftlichen Maschinen vernetzt und an einem Ort verfügbar macht. Durch eine KI-gestützte Verarbeitung dieser Daten sollen Bewässerungsempfehlungen abgeleitet und direkt an die Beregnungsmaschinen weitergegeben werden, die wiederum die Flächen autonom bewässern können. Damit ergeben sich große Chancen Wasser, Energie und Arbeitszeit einzusparen. Mit dem 5G Projekt sind erste Schritte in diese Richtung erfolgt.
Ein 5G-Experimentalfeld für die Bewässerung von morgen
Während der Projektlaufzeit wurde ein 5G-Campusnetz mit einem 30 Meter hohem Mobilfunkmast und ein Rechenzentrum auf der AGRAVIS Future Farm in Suderburg eingerichtet. Dazu wurde ein 5G-fähiges Sensornetzwerk aufgebaut, dass aus bildgebende Kameradrohnen und Bodenfeuchtesensoren besteht. In Feldversuchen wurde die Sensorik erprobt, um genaue Karten über die Bodenfeuchte und Pflanzenzustände der landwirtschaftlichen Versuchsfläche zu erstellen. Die Karten bilden die Grundlage für eine zukünftige teilflächenspezifische Bewässerung. Die Entwicklung einer offenen, KI-basierten Datenplattform war ein weiterer Schwerpunkt. Eine erste funktionsfähige Version der Plattform wurde zum Projektende erreicht. Aus dem 5GLa-Projekt haben sich diverse Folgeprojekte entwickelt, die die 5G-Infrastruktuer weiter nutzen und einzelne Aspekte vertiefen.
Über das Teilprojekt „5G Erprobung auf dem Feld“ sprach Dr. Stefanie Schläger vom Ackerbauzentrum Niedersachsen mit Prof. Dr. Klaus Röttcher vom Institut für nachhaltige Bewässerung und Wasserwirtschaft im ländlichen Raum der Ostfalia Hochschule:
Das 5GLa-Projekt ist zu Ende. Was waren die größten Herausforderungen im Projekt?
Eine Herausforderung war zunächst die Beschaffung und die Installation aller Komponenten (wie der 5G Sendemast, die Serverinfrastruktur, der Glasfaseranschluss, Bodenfeuchtesonden und die Drohne), da ihr Einsatz in einem Forschungsprojekt in der Regel keine Lösung von der Stange ist. Oft ist zu Beginn noch unklar, wie die Versuche genau verlaufen werden, welche Aspekte vertieft untersucht werden können und welche Themen sich als weniger zielführend erweisen. So werden im Projektverlauf Anpassungen und Erweiterungen erforderlich und die Technik muss dieses auch ermöglichen.
Bei der Durchführung der Feldversuche ist das Wetter immer ein großes Thema und die Bewirtschaftung der Untersuchungsflächen, die von uns so wenig, wie möglich gestört werden sollte. Im Weiteren sollte die im Projekt entwickelte Datenplattform unterschiedliche Daten automatisiert empfangen und verarbeiten können. Im Projekt waren verschiedene Disziplinen mit ihren Fachvokabular und Ihrer jeweiligen Arbeitskultur beteiligt, sodass eine wichtige Aufgabe auch war ein gemeinsames Verständnis von der Aufgabe und von den Arbeitsprozessen zu entwickeln.
Wo sehen Sie das größte Potential der 5G-Anwendung für die landwirtschaftliche Bewässerung?
Wir haben gerade bei 5G immer wieder des Henne-Ei Problem. Wenn es eine flächendeckende Verfügbarkeit von 5G, auch im ländlichen Raum gibt, dann ist das eine sehr gute Grundlage große Datenmengen mit geringen Latenzzeiten zu übertragen. Dies ist wiederum eine wichtige Voraussetzung für autonom arbeitende bzw. fahrende Maschinen, bei denen im Wesentlichen nur die Sensoren an der der Maschine sind. Ohne leistungsfähiges Netzwerk muss die Intelligenz und die Steuerung auf jeder einzelnen Maschine vorhanden sein und Synergien können schlechter ausgenutzt werden. Wenn es ein solches leistungsfähiges Netzwerk gibt, ist es sinnvoll auch andere Übertragungen darüber abzuwickeln, anstatt mehrere parallele Netzwerke für jeweils spezifische Zwecke einzurichten und zu betreiben. So können Daten, die für die Feldbewässerung erfasst werden, auch für das Düngemanagement genutzt werden (beispielsweise die Bodenfeuchte).
Weshalb ist das Projekt gerade heute so wichtig?
Als Gesellschaft stehen wir vor großen Herausforderungen, um nur einige Stichworte zu nennen: Klimawandel, Fachkräftemangel, Versorgungssicherheit und Nachhaltigkeit. Mit einem flächendeckenden 5G Netz und einer offenen Datenplattform bieten sich neue Möglichkeiten mit diesen Herausforderungen umzugehen. Mit einer offenen Datenplattform mit der verschiedene Datenquellen, z.B. von Geräten unterschiedlicher Hersteller, an einer Stelle gesammelt werden können, werden doppelte Datenerhebung bzw. -eingabe vermindert, Datennutzung für verschiedene Zwecke erleichtert und eine langfristige Nutzung von Daten ermöglicht. Die Abhängigkeit von herstellereigenen Cloudlösungen wird vermindert. Verbunden mit den vielfältigen Nutzungsmöglichkeiten und den Vorteilen der 5G Technik ergeben sich neue Möglichkeiten, die einen Beitrag zu Lösung der angesprochenen Herausforderungen leisten.
Projektpartner
