Landwirtschaftliche Drohnen

Heutzutage kommt man nicht umhin, von Drohnen und dem breiten Spektrum ihres Einsatzes zu hören. Eine der Branchen, in denen der Einsatz von Drohnen immer häufiger vorkommt, ist die Landwirtschaft. Oder genauer: Präzisionslandwirtschaft.

Präzisionslandwirtschaft

Der wachsende Bedarf an Nahrungsmitteln bei begrenzten Ressourcen kann nicht nur mit Standardausrüstung und ohne den Einsatz innovativer Lösungen gedeckt werden. Hier kommt die Präzisionslandwirtschaft ins Spiel. Es handelt sich um ein allgemeines Konzept zur Ressourcenoptimierung durch den Einsatz moderner Technik und Drohnen. Damit kann ein Landwirt genau erkennen, wo und in welchem Umfang eine gezielte Maßnahme erforderlich ist.

Diese Luftfahrzeuge können die Präzisionslandwirtschaft auf zwei Arten unterstützen: Luftkartierung und GPS-datenbasiertes Sprühen aus der Luft.

Luftbildkartierung

Wie aktuelle globale Marktforschungen zeigen, ist die Kartierung eine der führenden Methoden für den Einsatz von Drohnen. Luftkartierungen mit einem geeigneten Software-Hintergrund liefern Daten, die Landwirten helfen, ihre Abläufe zu optimieren und den CO2-Fußabdruck der Landwirtschaft zu verringern.

Viele unbemannte Luftfahrzeuge sind sogenannte Rotorflügelflugzeuge (wie kleine Hubschrauber), die sie in die Lage versetzen, VTOL (Vertical Take-Off and Landing) durchzuführen und – was noch wichtiger ist – eine Position (bestimmte Höhe und Position) in der Luft zu halten, ohne sich zu bewegen (Einige fortgeschrittene Modelle können auch dem Wind widerstehen.) Diese Aspekte machen sie zu einer perfekten fliegenden Kamera, die spezielle Ausrüstung montieren kann. Diese Nutzlast kann vom Fernpiloten (d. h. Drohnenpilot) oder einer anderen für die Kamera verantwortlichen Person ferngesteuert werden, auch bekannt als „nur Sensor“.

Die Drohnen können größere Höhen erreichen, um das gesamte Gebiet aus einem Blickwinkel zu betrachten und Fotos von dem Land zu machen, über das der Landwirt mehr erfahren möchte. Die Kartierung von 100 Hektar mit einer Drohne dauert 15 Minuten und kostet drei- bis viermal weniger als die gleiche Aktivität mit bemannten Flugzeugen. Doch im Falle einer Luftbildkartierung enthalten die Fotos weit mehr als nur ein farbiges Bild des Hofes.

Drohnensensoren verwenden unterschiedliche Techniken zur Visualisierung: Einige Sensoren schießen im sichtbaren Licht (VIS), andere arbeiten im nahezu infraroten Spektrum (NIS). Ersteres ist billiger und liefert Daten schneller, aber die NIS-Sensoren können zeigen, ob Pflanzen unter Stress aufgrund von Wassermangel leiden – die Pflanzen reflektieren je nach Gesundheitszustand unterschiedliche Mengen an grünem und nahinfrarotem Licht. Daher können die Sensoren anzeigen, ob die Blätter gesund, gestresst oder abgestorben sind.

Das sogenannte LIDAR ist eine der besten Technologien in der Luftbildkartierung. Es verwendet einen Laser, um die Zielpflanzen zu beleuchten und nach der Analyse des reflektierten Lichts ein 3D-Modell zu erstellen.

Während die Drohne und ihr Sensor die Rolle der Hardware spielen, die den Dateninput für gezielte Maßnahmen liefert, was die Essenz der Präzisionslandwirtschaft ausmacht, muss es ein geeignetes Mittel zur Auswertung dieses Dateninputs geben: Software. Diese Software macht dem Landwirt in der Regel Vorschläge, wo er eingreifen und Maßnahmen ergreifen kann, um die Ernte zu retten, ohne wertvolle Ressourcen wie Wasser zu verschwenden.

Sprühen mit Drohnen

Drohnen können auch im lebenswichtigen landwirtschaftlichen Bereich des Sprühens eingesetzt werden, eine Funktion, die eng mit der Verwendung von Drohnen für die Luftkartierung zusammenhängt. Laut einem Bericht der Europäischen Union über den Einsatz von Drohnen in der Landwirtschaft lässt sich die höchste Effizienz dadurch erreichen, dass zwei Teile des Prozesses integriert werden und das Sprühen mit Drohnen auf der Grundlage der von einer Kartierungsdrohne gesammelten Daten beginnt. Darüber hinaus ist die Investition in Drohnen für landwirtschaftliche Zwecke auch kosteneffizient, da sie jede Saison für unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden können.

Die Landwirtschaft ist für 70 % des weltweiten Wasserverbrauchs verantwortlich, nicht nur für die Bewässerung, sondern auch für das Sprühen. Vor dem Aufkommen von Drohnen wurde das Sprühen aus der Luft ausschließlich mit bemannten Flugzeugen durchgeführt. Diese Flugzeuge transportieren manchmal nur 4 Liter Pestizide, verdünnt mit Hunderten Litern Wasser. Mittlerweile kann eine Drohne mit einem Gewicht von nur 25 kg einen Tank heben, der nur 10 Liter der Pestizid-Wasser-Mischung enthält. Der Einsatz effizienterer Streuer bei Sprühdrohnen führt zu einer minimalen Flüssigkeitsverschwendung bei Sprühvorgängen und reduziert den Wasserverbrauch erheblich.

Moderne landwirtschaftliche Drohnen können die mitgeführten Pestizide mit einer Geschwindigkeit versprühen, die von einem bemannten Flugzeug nicht erreicht werden kann. Diese niedrige Geschwindigkeit ermöglicht ein präziseres Sprühen und spart so Wasser und Pestizide. Außerdem verursachen Sprühdrohnen – im Gegensatz zu Traktoren – keine Ernteschäden, was den Landwirten Geld spart.

Ein wesentliches Merkmal dieser Drohnen besteht darin, dass ihre Rotoren für das Anheben der Drohne und das Verteilen von Pestiziden aus dem Tank verantwortlich sind. Diese Lösung ermöglicht einen größeren Pestizid-Abdeckungsbereich als die Drohne selbst und erhöht so die Effizienz des Sprühprozesses. Beispielsweise kann eine 2,9 Meter breite DJI Agras T30-Drohne mit dieser Methode eine Fläche von fast 9 Metern Breite abdecken. 

Das Fassungsvermögen von Sprühdrohnen liegt überwiegend zwischen 10 und 30 Litern, sodass sie bis zu 16 Hektar pro Stunde besprühen können.

Ein weiteres wichtiges Merkmal von Sprühdrohnen ist, dass sie vollautomatisch fliegen können (was nicht mit autonomem Fliegen identisch ist, da letzteres Konzept keine Möglichkeit für den Piloten bietet, die Bewegung der Drohne zu unterbrechen oder zu verändern). Daher kann die Vorplanung des Sprühens von Drohnen entscheidend zur Erzielung dieser Optimierung beitragen.

Die Zukunft der Präzisionslandwirtschaft

Laut einer europäischen Studie wird der Einsatz von Drohnen in der Landwirtschaft irgendwann mehr umfassen als Luftkartierung und Sprühen. Beispielsweise gibt es laufende Experimente und Tests zur Luftpflanzung, bei der die Drohne die Samenkapseln mithilfe von Druckluft direkt in den Boden schießt. Dies könnte den Landwirten weitere Kosten einsparen, da dieser Teil der Landwirtschaft viele Arbeitskräfte erfordert.

Die Entwicklung der Präzisionslandwirtschaft scheint unaufhaltsam. Allerdings bedarf es nicht nur der Zusammenarbeit seitens der Hersteller – Pestizidproduzenten sollten auch Prozesse ausarbeiten und eine Lizenz von den Agrar- und Lebensmittelüberwachungsbehörden einholen, um ihre Produkte zum Versprühen mit bemannten und unbemannten Flugzeugen zu verwenden.

Der folgende Artikel stellt die rechtlichen Aspekte des Einsatzes landwirtschaftlicher Drohnen vor:

Afrikas Drohnenvorschriften: Wie einfach ist es, auf dem afrikanischen Markt zu agieren?