Im digitalen Indoor-Garten

Radieschen, Salat und mehr – aus einem Versuchslabor in München 

Die klassische Landwirtschaft stößt an ihre Grenzen, denn die Weltbevölkerung wächst und die Ackerflächen schrumpfen. Im internationalen Konsortium EIT Food sucht Siemens Corporate Technology mit Partnern aus Forschung und Industrie gemeinsam nach Lösungen, um die Lebensmittelproduktion effizienter und nachhaltiger zu machen.

Zum Gemüseacker unter den Siemens-Gebäuden in München-Perlach geht es durch fensterlose Kellergänge aus Beton. Hier unten wachsen Radieschen, Salat und andere Gemüsesorten. Gleißendes etwas rotstichiges LED-Licht – eine Sonnenbrille ist durchaus empfehlenswert – ersetzt Sonnenschein. Das Besondere: Niemand muss hier säen, düngen und gießen, denn ein Roboter versorgt die Pflanzen. So greift er sich etwa mit einer Vakuumpipette Pflanzensamen und sät sie in regelmäßigen Abständen in einem neuen Beet an. Danach gießt er an anderer Stelle kleine Pflänzchen. Jedes einzelne bekommt optimal dosiert ein paar Tropfen Wasser. „Wir haben die Vision, dass ein Landwirt, der mit unseren Technologien arbeitet, nur noch festlegen muss, welche Pflanzen er anbauen möchte und welche Eigenschaften sie haben sollen. Alle anderen Arbeiten – wie etwa säen, bewässern, düngen und ernten – sollen automatisiert und gleichzeitig effizient und transparent ablaufen. In unserem Modelllabor zeigen wir internen und externen Kunden, dass so die Zukunft aussehen kann“, erklärt Rudolf Sollacher von Siemens Corporate Technology.

Der Farmer in der Cloud

Der Gärtner-Roboter analysiert die aktuellen Anbaubedingungen, wie etwa die Feuchtigkeit oder der Nährstoffgehalt des Bodens. Diese Messwerte werden mit  Empfehungen von Botanikexperten abgeglichen. Mit Simulationsmodellen – einem Digitalen Zwilling des Gartens – wird errechnet, was der Roboter tun muss, damit jede Pflanze genau die Menge an Nahrung und Wasser bekommt, die sie benötigt, um sich optimal zu entwickeln.

 

Die Daten, die hierbei verwendet werden, etwa der digitale Zwilling des Gartens, die Algorithmen oder das Expertenwissen, sind in einem Cloud-Speicher hinterlegt, damit sie problemlos mit anderen geteilt und auch wiederverwendet werden können.  „Natürlich eignet sich unser Ansatz nicht nur für unseren speziellen Modellgarten, sonderen auch für jede andere Indoor-Farming-Fläche oder Freilandanlage“, betont Sollacher. „Für verschiedene Garten-  oder Ackerflächen brauchen wir nur unterschiedliche Digitale Zwillinge, ansonsten bleibt das Verfahren gleich. In einer Freifläche etwa müssten wir im Digitalen Zwilling zusätzlich Sensordaten berücksichtigen, die angeben, wie viel natürlichen Niederschlag es bereits gab.“   

Die wachsende Herausforderung...

Die Lebensmittelindustrie steht vor wachsenden Herausforderungen, denn die Weltbevölkerung wächst. Was sollen die zehn Milliarden Menschen essen, die 2050 wohl die Erde bewohnen werden? Nicht nur die Anbaufläche, sondern vor allem das Wasser wird knapp. Dabei kommt beim herkömmlichen Bewässern das meiste Wasser gar nicht bei den Pflanzen an, sondern verdunstet ungenutzt.  An dieser Stelle hilft das Projekt von Rudolf Sollacher und seinen Kollegen (im Auftrag von EIT-Food) effizienter zu werden. Indem die Pflanzen einzeln versorgt werden und genau das bekommen, was sie benötigen, um sich ideal zu entwickeln, geht viel weniger Wasser verloren.

... und der anspruchsvolle Verbraucher

In den Industrienationen steht die Lebensmittelindustrie vor anderen Herausforderungen. Hier müssen sich die Menschen meist keine Sorgen um die Grundversorgung mit Lebensmitteln machen, aber sie wollen mehr Transparenz haben, wo und wie ihre Nahrungsmittel hergestellt werden und fordern sichere Zusagen über die Qualität und Beschaffenheit – etwa ob bestimmte Allergene enthalten sind. „Wenn wir kontinuierlich Daten sammeln, können wir auf diese Weise sehr genau nachvollziehen, welche Eigenschaften die Nahrungsmittel haben werden und können so die Tranzparenz liefern, die die Verbraucher wünschen“, sagt Sollacher. „Insbesondere im Indoor-Farming, mit künstlichem Licht oder mit Bewässerung, können wir noch weitergehen und die Eigenschaften von Lebensmitteln genauer steuern. Zum Beispiel kann man über die Art des Lichts – mehr rot oder blau – beeinflussen, ob Rettichgemüse später mild oder scharf schmecken wird.“

Nicht nurfür Gemüse sondern die ganze Lebensmittelkette

„Als Plattform setzen wir auf das flexible Siemens IoT-Betriebssystem Mindsphere“, sagt Sollacher. „Nicht zuletzt weil wir so die Möglichkeit haben, den Ansatz beliebig auf die gesamte Herstellungskette von Lebensmitteln zu erweitern. So könnte zum Beispiel nur mit Strom aus erneuerbaren Energien bewässert werden, wenn die Pumpen mit den Daten eines Smart Grids synchronisiert würden. Oder landwirtschaftliche Maschinen könnten flexibel zwischen mehreren Farmen geteilt werden. Natürlich lässt sich der Ansatz auch für andere Lebensmittel, etwa Fleisch oder Milchprodukte, anpassen. So lassen sich immer wieder neue Use Cases finden, an denen wir weiterarbeiten können. Ach ja, wenn in München-Perlach das Gemüse reif ist, dann gibt es Brotzeit für die ganze Abteilung.“

Aenne Barnard

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