Drohnen – Fliegende Agrar-Helfer


eBee Sensefly Werkfoto

eBee Sensefly Werkfoto

Drohne – ein negativ besetzter Begriff

Bei den Landwirten und speziell bei den Imkern wurde der Begriff Drohne bisher für die männliche Biene verwendet, die nur zur Befruchtung einer jungen Königin gebraucht wird. Heute hat sich das Wort Drohne einen negativen Beigeschmack eingefangen. Die Verwendung im Zusammenhang mit ferngesteuerten intelligenten Schwebemaschinen, speziell im militärischen Bereich, lässt viele Zeitgenossen bei dem Wort erschauern. In den einschlägigen Foren für die Fluggeräte wird man deshalb dezent aber eindringlich darauf hingewiesen, das man besser Kopter oder Multikopter schreiben und sagen soll. Die Geräte werden unter dem Sammelbegriff Unmanned Arial Vehicle zusammen gefasst. Auf Deutsch übersetzt bedeutet das “Unbemannte Fluggeräte”. Aber auch dieser Begriff hat den unangenehmen Beigeschmack einer präzisen, militärischen Tötungsmaschine. Man hat sofort Bilder von chirurgisch sauber hingerichteten “Terroristen” in Afghanistan, Pakistan oder Afrika im Hinterkopf. Begleitet wird das Kopfkino von einem lächelnd auf der Couch sitzenden amerikanischen Präsidenten, der sich die von ihm genehmigte Operation in seinem Amtszimmer in Washington auf einem großen Bildschirm ansieht. Das es dabei zu “geringfügigen” Kollateralschäden kommt, nehmen die Fern-Henker billigend in Kauf.

Militärische Drohne CeBit

Militärische Drohne CeBit Foto: Schleeh

Wie Drohnen funktionieren

Drohnen werden in militärische und zivile Geräte unterteilt. Bei den militärischen gibt es reine Aufklärungsdrohnen, Kampfdrohnen und Mischformen. Bekannt sind vor allem die von den USA eingesetzten Angriffswaffen Reaper und Predator. Im zivilen Bereich werden unbemannten Flugobjekte derzeit überwiegend als Kameradrohnen für Foto- und Videoaufnahmen, zum Freizeitvergnügen und in der Zukunft vielleicht auch als Transportmittel beim Online-Lieferdienst Amazon oder in der Landwirtschaft eingesetzt.

MQ-9 Reaper - 090609-F-0000M-777.JPG
MQ-9 Reaper – 090609-F-0000M-777“ von U.S. Air Force photo by Paul Ridgeway – http://www.af.mil/shared/media/photodb/photos/090609-F-0000M-777.JPG. Lizenziert unter Public domain über Wikimedia Commons.

Von der Bauform gibt es die unterschiedlichsten Arten. Grob einteilen kann man die Unbemannten Flugobjekte in Drohnen mit Tragflächen und Multikopter. Das entspricht im Prinzip dem Unterschied zwischen einem Flugzeug und einem Helikopter. Beim Flugzeug wird der Auftrieb durch die Tragflächen und nur in einer kontinuierlichen Vorwärtsbewegung erzeugt. Ein Hubschrauber oder Multikopter kann dagegen in der Luft stehen bleiben, da der Auftrieb mit den Rotoren erzeugt wird. Der Vortrieb kommt durch Verstellung der Rotorblätter oder durch eine Neigung in die Flugrichtung zustande.

Drohnenübersicht Foto Ruben Pater http://www.dronesurvivalguide.org/

Drohnenübersicht Foto Ruben Pater http://www.dronesurvivalguide.org/

Hightech im Inneren

Moderne Drohnen nutzen die selben Technologien, wie Smartphones. Im Inneren dieser Wunderwerke befinden sich Sensoren, Prozessoren und Software. Eingebaute Höhenmesser, Bewegungssensoren, Gyroskope und GPS-Empfänger ermöglichen den Geräten selbständig zu fliegen. Ein Gyroskop bestimmt die Position durch eine Drei-Achsen-Messung im Raum. In Verbindung mit herkömmlichen Bewegungssensoren (ebenfalls drei Achsen), ergibt sich somit insgesamt eine Messung im Raum über sechs Achsen. Mit einem Gyroskop ist zusätzlich zu Beschleunigung und Neigung noch die Rotation um die eigene Achse messbar. Die Bewegungsbestimmung und eine daraus abgeleitete Steuerung erfolgt über einen leistungsfähigen Prozessor in der Drohne selbst. Dieser Prozessor berechnet bis zu 600 Mal pro Sekunde die Position und Lage im Raum und steuert damit einen präzisen und stabilen Flug der Drohne. Das macht einen Einsatz von Multikoptern in den Händen von Anfängern überhaupt erst möglich. Moderne Quadkopter, wie der Phantom 2 von DJI bleiben selbständig einfach an der Stelle in der Luft stehen an welcher sie zuletzt waren, wenn der Pilot die Steuerung los lässt. Dazu brauchte man früher ein überragendes Talent und viel Übung. Um ein ferngesteuertes Helikopter-Modell zu fliegen, muss man sogar mehr können als der Pilot eines echten Hubschraubers. Der sitzt in der Maschine und muss nicht wie der Pilot an der Fernsteuerung die Richtung vertauschen, wenn er sein Gerät wieder auf sich zufliegen lässt. Einen einfachen Quadkopter kann heute dank dieser Technik jedes Kind mit der Funkfernbedienung oder dem Smartphone steuern.

GPS Kompass auf Flugdrohne Foto: Schleeh

Blick ins Innere einer Flugdrohne Foto: Schleeh

Drohnen in der Landwirtschaft

Den größten Markt für zivile Drohnen oder UAV’s sehen die Fachleute in der Landwirtschaft. Dort werden die Flugkünstler bereits zur Überwachung von Feldern eingesetzt. Mit Hilfe von Infrarot-Aufnahmen (NDVI) können die Landwirte feststellen, wo sich kranke Pflanzenbestände befinden. Gesunde Pflanzen reflektieren die Infrarotstrahlung, während kranke Pflanzen dies nicht tun. Damit werden kranke Bestände schon sichtbar, bevor die Blätter welken. Der Landwirt kann so frühzeitig Gegenmaßnahmen ergreifen. Laut einer Studie sollen Drohnen in den nächsten Jahren allein in den USA über 100.000 Arbeitsplätze schaffen. 70.000 davon sollen in der Landwirtschaft generiert werden.

eBee Sensefly Werkfoto

eBee Sensefly Werkfoto

Viele Landwirte experimentieren bereits mit Multikoptern. Der US-Amerikanische Landwirt Brian Scott berichtet auf seinem Blog über seine ersten Flugversuche mit seinem DJI Phantom 2 Quadkopter. Er wird dabei durch Chad Colby von John Deere unterstützt. Colby bildet Landwirte in Illinois in der Nutzung von Flugdrohnen aus. In den Vereinigten Staaten ist das aufgrund der gesetzlichen Lage derzeit noch problematisch. Die ferngesteuerten Fluggeräte dürfen als Freizeit-Vergnügen geflogen werden. Kommerzielle Flüge sind aber noch verboten. Für 2015 hat die amerikanische Luftfahrtbehörde eine Lockerung dieser Beschränkung in Aussicht gestellt.

Gesetzliche Rahmenbedingungen

Wir haben es in Deutschland in Bezug auf die Gesetzgebung ausnahmsweise einmal besser als die Berufskollegen in den USA. Bei uns können Drohnen bis fünf Kilo Abfluggewicht ohne Genehmigung privat geflogen werden. Wer kommerziell fliegt, braucht eine Aufstiegsgenehmigung seines Bundeslandes. Die bekommt er in der Regel gegen eine Gebühr von der in seinem Bundesland zuständigen Behörde. Die Handhabung und der Inhalt der Aufstiegsgenehmigungen ist von Bundesland zu Bundesland unterschiedlich. Zugelassen sind die ferngesteuerten Fluggeräte bis zu einem maximalen Abfluggewicht von 25 Kilogramm. Eine spezielle Haftpflichtversicherung sollte aber auf alle Fälle abgeschlossen werden. Denn auch wenn die Drohnen nicht sehr schwer sind, wenn sie einen Menschen bei einem Absturz am Kopf treffen, könnte das böse ausgehen. Aus diesem Grund ist das Fliegen über großen Menschenansammlungen generell verboten. Man sollte auch darauf achten die Privatsphäre seiner Mitmenschen zu respektieren. Mit der Drohne im Tiefflug über Nachbars Garten zu fliegen kann schnell großen Ärger verursachen. Wer dann noch Film- oder Fotoaufnahmen von seinen Mitmenschen macht und veröffentlicht, kommt zu recht mit dem Gesetz in Konflikt.

Aufstiegsgenehmigung für Bayern

Aufstiegsgenehmigung für Bayern Foto: Schleeh

Anwendungen in der Landwirtschaft

Am Anfang werden Standard-Drohnen den Landwirten helfen große Schläge regelmäßig von oben zu befliegen. Dazu reicht eine Kamera am Fluggerät. Marcus Holtkötter aus Altenberge setzt seinen Quadkopter regelmäßig zur Feldüberwachung ein. “Von oben kann ich viel besser erkennen, wie sich die Vegetation entwickelt. Wenn ich Probleme im hohen Bestand auf den Aufnahmen der Drohne erkenne, kann ich gezielt dorthin gehen und mir ein Bild machen. Danach entscheide ich welche Gegen-Maßnahmen geeignet sind” sagt der Landwirt aus dem Münsterland.

Multikopter mit GoPro Kamera für Luftaufnahmen

Multikopter mit GoPro Kamera für Luftaufnahmen Foto: Schleeh

Sebastian Bützler, unser Smartphone-Landwirt besitzt auch schon länger einen Multikopter mit Kamera. Er filmt damit für das Team von Nordeifel Agrarvideos Arbeiten auf dem Feld und im Stall aus der Vogelperspektive. Spektakulär ist sein Video aus seinem eigenen Milchviehstall auf YouTube. Seine “Ladies”, wie er die 200 Rinder liebevoll nennt hat er vorher mit dem laut arbeitenden Futtermischwagen erfolgreich von dem ungewohnten Vogel im Stall abgelenkt.

Aber in der Zukunft sollen die intelligenten Flugobjekte noch weitere Aufgaben übernehmen. Von der Bestäubung der Pflanzen im Frühjahr, bis zur Ernte, bei der Drohnen gierige Vögel vertreiben könnten, finden sich zahllose Einsätze. Denkbar ist auch, die aus der Luft mit der Infrarot-Kamera festgestellten Pflanzenschäden von oben gezielt mit passenden Pflanzenschutz-Mitteln punktuell und umweltfreundlich per Drohne zu behandeln. In Japan werden schon vermehrt spezielle ferngesteuerte Hubschrauber für die Saat von Reis und die Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln eingesetzt. Das ist wesentlich kostengünstiger als der Einsatz eines Hubschraubers mit einem menschlichen Piloten an Bord.

Derzeit sind die Drohnen und vor allem die benötigte Akku-Technologie noch nicht ausdauernd genug um alle denkbaren Aufgaben in der Landwirtschaft zu übernehmen. Aber die Entwicklung schreitet mit Riesenschritten voran. Auch in der Akku-Technologie werden inzwischen große Erfolge erzielt. Mittlerweile kann man mit Multikopterdrohnen Flugzeiten von über einer Stunde erzielen. Besonders wenn große Schläge beflogen werden müssen, eignen sich Drohnen mit Tragflächen besser. Start und Landung sind relativ unproblematisch und die Flügeldrohnen sind robuster als Multikopter.

Flügeldrohnen liegen heute bei einer Flächenleistung von bis zu 1.000 Hektar. Das ist mit einem Piloten und einer Fernsteuerung alleine schon nicht mehr machbar. Die Drohnen fliegen zwar völlig autonom die vorher am Computer eingegebenen Wegpunkte ab, aber nach dem Gesetz muss immer ein Mensch in die Steuerung eingreifen können. Mit mehreren Funkfernsteuerungen und Piloten am Feldrand verteilt, lässt sich aber auch dieses Problem elegant lösen.

Wildschweinjagd mit Luftunterstützung

Der vermehrte Maisanbau für Futter und Biogasanlagen hat in einigen Gegenden zu einem starken Anstieg der Wildschwein Population geführt. Die Jäger haben Probleme den schlauen Schweinen Herr zu werden. Mit Drohnen, die mit Wärmebild-Kameras bestückt sind, lassen sich laut Peter Koppendorfer, einem Entwickler und Hersteller von Multikoptern auch tierische Schädlinge aufspüren. Er hat eine Flugdrohne speziell für Jäger entwickelt. Mit diesem Gerät sollen die Jagdpächter zukünftig Wildschwein-Rudel in den Maisbeständen lokalisieren können. Die Tiere werden dann zum Abschuss aus dem Bestand getrieben. Hohe Ausgleichszahlungen der Jagdpächter für die durch die Wildschweine verursachten Flurschäden an die geschädigten Landwirte machen die Nutzung einer Flugdrohne inzwischen sehr lohnenswert.

Wespenabwurf aus der Luft

Bei der ZG Raiffeisen in Baden-Württemberg wird derzeit eine Drohne zur Ausbringung von Schlupfwespen eingesetzt. Die Schlupfwespe ist ein Fressfeind des Maiszünzlers. Bei der Ausbringung kommt es auf den genauen Zeitpunkt an, dieser liegt aber schon in einer Zeit, in welchem der Mais sehr hoch steht. Die von der Schweizer Agronomin Nicole Berger und dem Werkzeugbauer Walter Berger entwickelte Drohne wirft alle sieben Meter eine aus organischem Material bestehende Kugel aus zehn Metern Höhe über dem Maisacker ab. In jeder Kugel, die etwa halb so groß ist wie ein Tischtennisball, befinden sich 1.000 Eier der Schlupfwespe. Da dieser Nützlinge nur eine bestimmte Strecke am Boden zurücklegen kann, müssen die Kugeln gleichmässig verteilt werden. Das war früher sehr aufwendig und zeitintensiv. Das größte Problem bei der Entwicklung der Drohne war der Mechanismus für den gezielten Abwurf der Kugeln. Der Test-Einsatz der ZG Raiffeisen in der letzten Saison war so erfolgreich, das der Multikopter auch in dieser Saison weiter im Einsatz ist.

Multikopter mit Schlupwespen im Einsatz Foto Hubert Sprich ZG Raiffeisen eG

Multikopter mit Schlupwespen im Einsatz Foto Hubert Sprich ZG Raiffeisen eG

Rehkitze vor dem Mähwerk schützen

Für viele Landwirte ein Problem im Frühjahr beim Grasmähen. Rehkitze haben die dumme Angewohnheit sich auf Ihre Tarnung und den fehlenden Geruch zu verlassen. Sie flüchten nicht vor der herannahenden Gefahr sondern ducken sich nur noch tiefer in das hohe Gras. Jeder Landwirt, der schon einmal ein Kitz beim Mähen verletzt oder getötet hat, möchte das gerne vermeiden. Leider verhindern auch Maßnahmen wie das Mähen der Schläge von innen nach außen nicht, das es zu unschönen Kontakten der effizienten Mähmaschinen mit einem Rehkitz kommt. Aus diesem Grund versucht zum Beispiel der Maschinenring Rotenburg-Verden, vor der Mahd die Kitze mit einem Multikopter im Gras aufzuspüren. Dazu nutzt man genau wie bei der oben erwähnten Wildschweinjagd Wärmebildkameras. Ist ein Kitz aufgespürt, kann es im Gras markiert werden und der Landwirt lässt die markierte Stelle stehen, bis das Rehkitz aus der Wiese geflüchtet ist. Leider ist diese Technologie noch nicht hundert prozentig sicher einsetzbar. Ist das Reh vom Gras bedeckt, bleibt es auch im Wärmebild unsichtbar. Auch Landtechnikfirmen machen sich Gedanken dazu. Von einem Hersteller haben wir erfahren, dass er über eine an einem Verbindungskabel vor der Maschine vorausfliegenden Drohne arbeitet, die dann vielleicht auch Metall-Teile rechtzeitig aufspürt, die die Erntetechnik beschädigen könnten. Das Verbindungskabel hätte den Vorteil, das die Drohne darüber mit Energie versorgt werden könnte. Ob das Ganze funktioniert muss sich erst noch zeigen.

Defekte Solarmodule auf dem Dach ausmachen

Auch für die Identifizierung defekter Solarmodule werden die Multikopter mit den teueren Wärmebildkameras eingesetzt. Defekte Module werden heiß und liefern keinen Strom mehr. Da die Module zu Blöcken zusammengeschaltet sind kann der Besitzer am Boden nicht genau feststellen, welche einzelnen Module ausgefallen sind. Dazu müsste er auf das Dach klettern und alle einzeln durchmessen. Mit der Thermographie von oben lässt sich das bei großen Stalldächern bequem aus der Luft erledigen. Ausgewechselt werden dann gezielt die defekten Modulen.

Pflanzenschutzmittel punktgenau ausbringen

Momentan noch reine Zukunftsmusik, aber sicher bald ein sinnvoller Einsatz. Mit den ferngesteuerten Fluggeräten können zukünftig Pflanzenschutzmittel punktgenau ausgebracht werden. Damit wird nicht nur die Umwelt, sondern auch der Geldbeutel des Landwirtes geschont. In den Steillagen der Mosel könnten die fliegende Landtechnik sicher auch bald kostendeckend bei der Applikation von Pflanzenschutz eingesetzt werden. Bis die Flugkünstler auch die Ernte in diesen Lagen übernehmen, fließt sicher noch eine ganz gewaltige Menge Wasser die Mosel hinunter.

Übungsdrohnen für den Landwirt

Wer schon mal mit Drohnen üben will, für den haben wir eine kleine Aufstellung von einfachen Modellen zusammengestellt. Im Gegensatz zu den Profigeräten, die ganz schnell mal über 20.000 Euro kosten, sind diese reinen Kameradrohnen ab einhundert Euro erhältlich. Damit kann man schon mal als Landwirt fliegen üben. Wenn diese Geräte abstürzen, oder sich aus dem Staub machen, dann ist das noch zu verschmerzen. Gute Kameradrohnen mit einem Bewegungs- und Vibrationsausgleich für die Kamera und HD-Bildern liegen dann schon bei etwa 1.000 Euro. Das muss man als Landwirt bei der Finanzchefin im Haus nur richtig argumentieren. Denn damit lässt sich außer Spass auch der eigene Betrieb von oben überwachen. Tolle Luftaufnahmen vom eigenen Betrieb können auch in der Öffentlichkeitsarbeit und auf der eigenen Internetseite eingesetzt werden. Landwirte, die bei der Feuerwehr sind können mit der Erlaubnis der Einsatzleiter das Fernerkundgungsgerät zur Lageeinschätzung über der Einsatzstelle fliegen lassen. Viele Berufsfeuerwehren und Einsatzkräfte nutzen bereits diese einfache und kostengünstige Luftüberwachung.

3 Gedanken zu „Drohnen – Fliegende Agrar-Helfer

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