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Drohne Maja streut Schwefellinsen

Die Lastendrohne des Dienstleisters Agroflight beim Ausbringen von Schwefellinsen. Die Abwurfbreite beträgt neun Meter.

Kürzlich präsentierten amerikanische Forscher an der University of California den kleinsten Flugroboter der Welt. Er ist nur zwei mal zwei Zentimeter groß, wiegt weniger als ein Gramm und könnte nach den Vorstellungen der Wissenschaftler als künstliche Biene Blüten bestäuben.

Auch André Peine, Geschäftsführer der in Borgentreich (NRW) ansässigen Agroflight GmbH, benennt seine Agrar-Drohnen nach einer populären Biene. Sie heißen Maja. Wenn die größte von ihnen, die Maja 20, mit kräftigem Surren ihrer acht unterarmlangen Propeller vom Boden abhebt, erinnert sie jedoch eher an eine überdimensionale Hummel. Mit ihrem Durchmesser von etwa vier Metern und einem Gesamtgewicht von fast 50 kg ist Maja quasi der Gegenentwurf zur kalifornischen Minidrohne.

Vorteil bei speziellen Anwendungen

Das UAV (unmanned aerial vehicle), wie es in der Fachsprache heißt, kann daher deutlich gewichtigere Aufgaben im Agrarbereich übernehmen, etwa die Ausbringung von Düngemitteln oder Saatgut.

Das Unternehmen Agroflight ist bundesweit einer der ersten landwirtschaftlichen Dienstleister, der drohnengestützte Applikationen in diesem Nutzlastbereich anbietet. Der chemische Pflanzenschutz aus der Luft ist in Deutschland zwar bis auf wenige Ausnahmen, etwa an steilen Weinbauhängen, verboten, doch Peine sieht für die Technologie der Lastendrohnen eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten .

„Natürlich erreichen Fluggeräte, auch wenn sie mit relativ hohen Nutzlasten abheben können, nicht die Flächenleistung einer Pflanzenspritze, Sämaschine oder eines Düngerstreuers“, räumt der Geschäftsführer ein. Aber es gebe Aufgaben im Pflanzenbau, bei denen luftgestützte Systeme ihre Stärke ausspielen könnten. Dazu zähle die Vermeidung von Bodenverdichtung, gegebenenfalls eine komplette Einsparung von Fahrgassen, vor allem aber, dass anstehende Maßnahmen in den Kulturen auch dann durchgeführt werden können, wenn das Befahren der Ackerböden wegen Feuchtigkeit nicht angeraten erscheint oder schlicht unmöglich ist.

Ein Vorteil der drohnengestützten Applikation sei außerdem die gleichmäßige Verteilung des Granulats (z.B. Schwefellinsen wie AgroS, Saatgut oder Dünger) über die gesamte Abwurfbreite von in diesem Fall neun Metern. Bei flüssigen Einsatzstoffen sorge die Luftverwirbelung der Rotoren für eine gute Benetzung aller Pflanzenteile. Beispiele hierfür sind Bakterien in Form von Bakto N und Bakto PK, Pflanzenhilfsstoffe wie Siproplant sowie andere flüssige Mittel zur Düngung oder Pflanzenstärkung.

Als weitere Beispiele für nutzbringende Einsätze von Lastendrohnen in der Landwirtschaft nennt Peine die Nachsaat auf Fehlstellen oder auch die Aussaat von Zwischenfrüchten im stehenden Getreide, sodass diese sich nach dem Drusch, ohne zusätzliche Bodenbearbeitung, zügig etablieren können.

Eine ähnliche Möglichkeit biete sich im Mais. In diesem Fall würde eine Untersaat, beispielsweise Kleegras oder Rotschwingel, eingeflogen, welche durch das langsamere Wachstum den Mais nicht behindert und sich nach der Maisernte entfalten kann. Mit der frühzeitigen Entwicklung der Untersaat schaffe man sich einen Vorsprung bei der Pflanzenentwicklung. Ein breites Betätigungsfeld sieht der Drohnenexperte im ökologischen Landbau. Die Palette der in diesem Bereich per Drohne applizierten Mittel reiche von Milchsäure über stickstoffbindende Bakterien, Spurennährstoffmischungen, Dünger bis zu Pflanzenstärkungsmitteln.

DLR plant nationales Drohnenzentrum

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) wird ein neues nationales Erprobungszentrum für zivile unbemannte Luftfahrtsysteme wie beispielsweise Lastendrohnen im Bereich der Land- und Forstwirtschaft bauen und erwirbt dafür den alten Flughafens Cochstedt (Sachsen-Anhalt). „Besonders unter den Aspekten einer zukünftigen Urban Air Mobility, für die Zertifizierung eines sicheren Betriebs dieser unbemannten Luftfahrtsysteme ist es zwingend erforderlich, den realen Anwendungsfall und die Integration in den Luftverkehr in einer kontrollierten Umgebung umfassend zu erproben“, begründet Prof. Rolf Henke, DLR-Vorstand für Luftfahrtforschung- und Technologie, das Vorhaben. Mit dem Aufbau des in dieser Form europaweit einmaligen Erprobungszentrums soll zudem ein engmaschiges und hochinnovatives Forschungsnetzwerk etabliert werden.

Biolandwirt mit Testeinsätzen zufrieden

Einer, der dieses Angebot für seine Kulturen nutzt, ist Biolandwirt Jan Kunze, der im Mittelsächsischen Hügelland 45 ha Acker und 27 ha Grünland bewirtschaftet. Er steht an einem nasskalten Morgen am Rand eines 7 ha großen Getreideschlages und beobachtet Agroflight-Mitarbeiter Franz Leihkauf, wie er Maja 20 nach dem Befüllen des Vorratsbehälters mit 20 kg AgroS-Linsen abheben lässt und das Fluggerät dann die einprogrammierte Strecke über dem Feld abfliegt. Dabei wird das Granulat über eine in der Mitte des Fluggerätes montierte Vorrichtung verteilt.

„Bei der hohen Bodenfeuchte wie heute könnte ich mit einem Streuer gar nicht aufs Feld“, bemerkt der Landwirt. Er setze Schwefellinsen sowohl in Ackerbaukulturen als auch im Grünland für die bedarfsangepasste Schwefelversorgung der Pflanzen ein. Im vergangenen Sommer habe er darüber hinaus erstmals die Ausbringung stickstoffsammelnder Bakterien aus der Luft in einen Triticalebestand getestet. „Mit 62 Doppelzentnern war der Ertrag bei dieser Kultur trotz der langanhaltenden Trockenheit höher als im Vorjahr“, zeigt sich Kunze mit dem Erfolg der Anwendung zufrieden. Sichtbare Ergebnisse habe auch das Versprühen von Milchsäure durch Drohnen im Kampf gegen Pilzkrankheiten gezeigt.

„Die Ausbringmenge regeln wir über die Fluggeschwindigkeit“, erklärt Leihkauf, während er den Behälter des inzwischen zurückgekehrten Fluggeräts erneut befüllt. Das werde mit einer speziellen Software vor dem Einsatz ebenso berechnet wie die optimalen Flugbahnen über der Bearbeitungsfläche. „So schaffen wir bis zu zehn Hektar in der Stunde“, sagt der Drohnenpilot. Da müsse dann aber alles Hand in Hand gehen, denn alle zwölf bis 15 Minuten müsse der Akku gewechselt werden.

„Der Gesetzgeber erlaubt den Flugbetrieb ab Sonnenaufgang. Dann legen wir auch zügig los, weil es zu diesem Zeitpunkt häufig windstill ist und die Möglichkeit besteht, beim Mischungsverhältnis flüssiger Substrate mit Wasser den Morgentau einzuberechnen. Das heißt, wir können mit höherer Konzentration applizieren und schaffen dadurch bei gleicher Menge mehr Fläche“, ergänzt Peine.

Zu den Ausbringkosten für die Landwirte möchte er sich nicht festlegen. Das hänge stark von den konkreten Anforderungen und örtlichen Bedingungen ab. „Wir kalkulieren pro Hektar. Dazu kommt noch die Vorbereitung und Planung. Die Mittel für die Applikation besorgt in aller Regel der Auftraggeber. Wir können dabei aufgrund unserer Erfahrungen Empfehlungen geben. Anhand des Angebots zu den benötigten Flugstunden kann dann der Landwirt entscheiden“, so der Agroflight-Chef.

Tatsächlich hat die Drohnentechnologie mittlerweile einen Stand erreicht, der wesentlich weiterreichende Einsätze in der Land- und Forstwirtschaft ermöglichen würde, als es die Gesetzeslage erlaubt. Das zeigt nicht zuletzt die Ankündigung vom Flugzeughersteller Airbus zum Bau einer autonom fliegenden Passagierdrohne mit vier elektrischen Doppelrotoren.

Chinesische Wissenschaftler informierten vor einigen Monaten über den erfolgreichen Test eines allerdings mit Verbrennungsmotor angetriebenen unbemannten Fluggeräts, das über eine Tonne Nutzlast transportieren kann. Weltweit arbeiten verschiedene Unternehmen an speziellen Konzepten von Lastendrohnen.

Aus der Sicht-Verbot ist größtes Hindernis

Auch Prof. Dr. Martin Maslaton von der TU Chemnitz ist überzeugt, dass die Leistungsdaten von Lastendrohnen in nächster Zeit signifikant steigen. Dafür spreche schon die Entwicklung neuer Speichertechnologien, wie der Feststoffbatterie, die laut Experten in naher Zukunft eine Verzehnfachung der Leistungsdichte erwarten ließe. Prof. Maslaton ist Vorstandsmitglied im Bundesverband Zivile Drohnen.

„Die Sicherheitsvorkehrungen bei professionellen UAV bewegen sich bereits auf einem hohen Level“, weiß Maslaton. So verfügten sie über GPS-Steuerungen, mit denen sich Wegpunkte und Aktionen einprogrammieren ließen. Bei schwacher Akkuleistung oder Verbindungsabbruch würden sie automatisch sanft zu Boden sinken und dank Hinderniserkennung könnten die Fluggeräte durch einen Wald fliegen, ohne dabei Bäume zu berühren. Dennoch würden in der öffentlichen Diskussion Ängste und Vorbehalte überwiegen. Die Behörden reagierten, auch wegen der teils undurchsichtigen Rechtslage, sehr vorsichtig. „Das ist gegenwärtig der größte Bremsklotz für innovative Geschäftsmodelle im Zusammenhang mit der Drohnennutzung“, konstatiert Maslaton.

Besonders ärgert ihn die Regel, UAV nicht außer Sicht fliegen zu dürfen. Es bestehe zwar grundsätzlich die Möglichkeit, eine Ausnahmegenehmigung zu beantragen, aber diese würde nach seinen Erfahrungen nur in absoluten Ausnahmefällen positiv entschieden. Daran sei auch ein deutscher Netzbetreiber gescheitert, der seine Leitungstrassen per Drohne überwachen wollte.

Für den Einsatz von Fluggeräten im Agrarbereich bedeute dies, dass der Drohnenführer die Maschine immer im Blick haben muss, was beispielsweise den Pflanzenschutz in kupiertem Gelände durch die Notwendigkeit des häufigen Umsetzens der Leitstelle stark erschwere.

Dass das sogenannte Out of sight-Verbot nicht mehr zeitgemäß ist, begründet Maslaton auch aus seiner Pilotenerfahrung: „Ich besitze eine Instrumentenflugerlaubnis, darf also ein Passagierflugzeug im Blindflug ausschließlich nach Anzeige der Instrumente wie Höhenmesser oder künstlicher Horizont fliegen. Dazu muss ich eigentlich nicht in der Maschine sitzen. Das könnte ich auch vom Boden aus. Das darf ich aber nach derzeitiger Gesetzeslage mit einer Drohne auch dann nicht, wenn sie mit einer Kamera ausgestattet ist und gar nicht so blind fliegt, wie ich beim Instrumentenflug mit meiner wesentlich größeren Maschine.“

Fazit

  • Drohnen erreichen natürlich nicht vergleichbare Flächenleistungen der konventionellen Landmaschinen.
  • Sie vermeiden aber auf jeden Fall Bodenverdichtungen.
  • Befahrbarkeit der Böden spielt keine Rolle.
  • Aussaat, z.B. Zwischenfrüchte, in stehende Bestände.
  • Einsatzschwerpunkte im Öko-Landbau möglich.
  • Mehrwöchige Schulung für Lastendrohen nötig. Auch abhängig von der Last.
  • Problem: Behörden reagieren oft übervorsichtig.

Weitere Hintergründe zum Thema Drohnen:

John Deere und Volocopter

Der Landtechnikkonzern John Deere und der deutsche Pionier für Flugtaxis Volocopter wollen gemeinsam Großdrohnen für den landwirtschaftlichen Einsatz bauen. Der auf der Agritechnica 2019 vorgestellte funktionsfähige Prototyp der „VoloDrone“ ist mit einem Spritzgestänge ausgestattet und kann 200 kg Zuladung aufnehmen. Angetrieben wird die Agrardrohne mit einem Durchmesser von 9,2 m von 18 elektrischen Rotoren. Eine Batterieladung reicht für etwa 30 Minuten. Nach Angabe von John Deere ist Dank der niedrigen Flughöhe beim Pflanzenschutz eine Flächenleistung von bis zu 6 ha pro Stunde möglich.

Droniq will Langstreckenflüge ermöglichen

Die Deutsche Flugsicherung (DFS) und die Telekom wollen in Zukunft den deutschen Luftraum durch den Gebrauch des UAS Traffic Management Systems (UTM) für das Fliegen von Drohnen außerhalb der Sichweite des Steuernden unter anderem für landwirtschaftliche Anwendungen öffnen. Dazu haben sie das Unternehmen Droniq gegründet.

Durch das UTM-System sollen alle Drohnen erfasst werden, auch nicht registrierte. Die Ortung der Drohnen erfolgt durch ein spezielles Modem mit einer Mobilfunk-SIM-Karte, die Drohne wird so quasi zu einem fliegenden Smartphone. Die GPS-Positionsdaten sowie die individuelle Kennung werden an das UTM übermittelt, das auf Basis der programmierten Route vor möglichen Kolissionen warnt und Gebiete wie Flughäfen sperrt. Mit dem neuen System können Drohnen permanent geortet und gelenkt werden.

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