5G.NATURAL

Projektergebnis

• Browserbasierter Business-Case-Rechner:
  
  <sup>5G-Technologien bieten ein enormes Potenzial für die Landwirtschaft, sind aber auch durch die Implementierung eines notwendigen 5G-Netzes mit nicht unerheblichen Kosten verbunden. Dieser Business-Case-Rechner ermöglicht eine erste Übersicht über die Kosten für die Implementierung eines 5G-Netzes für drei 5G-spezifische landwirtschaftliche Anwendungsfälle. Den Anschaffungskosten werden darüber hinaus der qualitative Nutzen von 5G gegenübergestellt.
  
  Der Business-Case-Rechner wendet sich an Landwirt:innen oder Landwirtschaftsmaschinenhersteller, die an 5G-Technologien und deren Einsatz interessiert sind.</sup>
  
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• Code-Repository des Business-Case-Rechners für Interessierte

Projekttransfer

An der – an verschiedenen Tagen von August bis Oktober 2023 angebotenen – Feldführung im Rahmen des Forschungsprojekts ‚5G.NATURAL‘ konnten alle Interessierten kostenfrei live unsere mittels Schwarmrobotik gesteuerten Erntemaschinen erleben, die mit 5G verbunden sind. Die Teilnehmenden konnten die Vorteile und praktischen Hürden bei der Implementierung des 5G-Netzes und der Einbindung der Maschinen in dieses erleben.

Ausgangssituation

Die Ernährung der wachsenden Weltbevölkerung ist eine wissenschaftliche und wirtschaftliche Herausforderung. Zu optimierende Zielgrößen sind dabei der Ertrag, der auf einer bestimmten Fläche eingebracht werden kann, sowie die Reduzierung der dafür eingesetzten Ressourcen. Ein Lösungselement für diese Problemstellungen ist der Einsatz von miniaturisierten, autonomen, modularen Ernterobotern.

Lösungsweg

Die Ernteroboter können sowohl zu einem Schwarm aus Maschinen vernetzt werden, der große, aber parzellierte Flächen autonom bearbeitet und somit Personalengpässe verhindert, als auch in kleineren Gruppen oder einzeln verwendet werden, um den Ernteprozess bei geringen Feldgrößen zu mechanisieren. Positive Nebeneffekte hierbei sind eine erhöhte Resilienz durch den Einsatz mehrerer einfacher Maschinen statt einer großen (Redundanz bei Ausfallszenario) sowie die Möglichkeit eines Anbaus unter Glas aufgrund geringerer Dimensionen der Maschinen (Wasser- und Ressourceneinsparung). Aufgrund kleinerer Maschinen können Agrarflächen neu und artengerecht angelegt sowie die extensive Ressourcennutzung reduziert werden, indem parzellierte Flächen mit renaturierten Ackerrandstreifen geschaffen werden. Der Einsatz von 5G in Kombination mit Schwärmen, bestehend aus kleinen Erntemaschinen, hat somit direkten Einfluss auf mehr ökologische Nachhaltigkeit: erhöhte Pflanzen- (z. B. Klatschmohn) und Insektenvielfalt (z. B. Admiral) sowie wachsenden Niederwildbestand (z. B. Fasan oder Rebhuhn).

Erwartetes Ergebnis

Das erwartete Ergebnis bestand aus fünf Lösungselementen, die jeweils unterschiedliche Kompetenzen erforderten, Aufgabenstellungen in sich vereinten und in dem umzusetzenden Zielzustand nahtlos zusammenwirken mussten:

1. Das Aufspannen eines funktionierenden 5G-Netzes, in dem die Maschinen kommunizieren können,
2. die Konnektierung der Erntemaschinen mit dem Netz,
3. die Implementierung von Hard- und Software für das autonome Fahren im Schwarm,
4. die Entwicklung einer Web-Plattform, in der dem Nutzer Anwendungsfälle wie die Supervision des Schwarms als Service angeboten werden
5. sowie die Entwicklung des Business-Case-Calculators für ländliche 5G-Netze, der Aufschluss über den Nutzen der realisierten Infrastruktur gibt

Nutzen für die Zielgruppe

Aktuelle Studien zum strategischen Ausbau von 5G gehen von einem positiven Kosten-Nutzen-Verhältnis für den Anwendungsfall Landwirtschaft aus, wobei der wirtschaftliche Nutzen die Kosten bis zum Fünffachen übersteigt; dabei wird die Vernetzung von autonomen Robotern als einer der Kern-Anwendungsfälle für die Schöpfung dieses Nutzens bezeichnet. Neben dem rein wirtschaftlichen Aspekt liegen zudem ein Beitrag zur Nachhaltigkeit durch höhere Effizienz, geringere Treibhausgasemissionen im Nahrungsherstellungsprozess und die Steigerung der Artenvielfalt durch Parzellierung mit Grünstreifenabtrennung sowie sozioökonomische Faktoren wie die Unterstützung ländlicher Industrien vor. Durch die Entwicklung eines Werkzeugs zur Nutzenbestimmung von ländlichen 5G-Netzen wurden zudem eine einfache Transferierbarkeit der Ergebnisse sowie die Unterstützung einer schnellen Verbreitung angestrebt.

Speziell durch den Business-Case-Rechner wurden auch Grenzen der neuen Technologie aufgezeigt: Zwar ist das wirtschaftliche Potenzial von 5G-Anwendungen auf dem Land groß. Jedoch führt die Strategie, das Netz mit dem Hauptaugenmerk auf der hohen Abdeckung der Bevölkerung auszubauen, zu einer aktuellen Unterversorgung in ländlichen Räumen. Um zur Lösung dieser Herausforderung beizutragen, soll das gesammelte Wissen über die wirtschaftliche Konfiguration ländlicher 5G-Netze aufbereitet und disseminiert werden. Durch die Erforschung und Generalisierung der Einflussfaktoren auf den Return on Investment (ROI) von ländlichen 5G-Netzen zur Erstellung eines Business-Case-Calculators werden Interessengruppen gestärkt, welche die nötigen Subventionen für den Ausbau von 5G-Netzen in ihrer Region aggregieren wollen.