Reben und Drohnen – eine optimale Kombination?

Wenn über Drohnen gesprochen wird, sind meistens Quadrocopter gemeint, also die fliegenden, ferngesteuerten UAVs („unmaned air vehicles“), die in den letzten Jahren aufgrund der fallenden Preise und der einfachen Handhabung immer populärer geworden sind. Dank inzwischen etablierter Richtlinien ist die Angst, die mit jeder neuen Technologie einhergeht, inzwischen weitestgehend dem Enthusiasmus gewichen. Die teils atemberaubenden Foto- und Filmaufnahmen der fliegenden Kameras scheinen von Ihrer Faszination auch über die Zeit nichts einzubüßen.

Beispiel Marketing-Luftufnahme

Weinberge sind die perfekte Szenerie für solche Luftbilder. Vielleicht kam deshalb in den letzten Jahren so oft die Idee auf, Drohnen auch für die Erleichterung der Arbeit im Weinberg einzusetzen. Oder auch weil viele Weinberge eben für Maschinen auf dem Boden schwerer zugänglich sind. Jedenfalls war in der Fachpresse häufig von Unternehmen oder Forschungseinrichtungen zu lesen, die spezielle Drohnen für den Weinbau entwickeln. Auf der letzten Weinbaumesse die wir besuchten, erregten die Fluggeräte mehr Aufmerksamkeit als jede andere High-Tech Lösung der Messe. Trotzdem fliegen Drohnen bis heute nur selten über den Reben. Aber warum? Wird sich das ändern?

Um etwas Licht ins Dunkel zu bringen, betrachten wir die möglichen Einsatzzwecke und Hindernisse: Neben dem Offensichtlichen, der Aufnahme von marketingwirksamen Landschaftsaufnahmen, können Drohnen im Weinbau auch zur Applikation von Pflanzenschutzmitteln und zum Sammeln von Informationen über den Weinberg, so genanntes „Remote Sensing“, eingesetzt werden.

Applikation von Pflanzenschutz per Drohne

Insbesondere in schwer zugänglichen Weinbergen sind Drohnen schneller als jeder Mensch oder Traktor. Aktuelle Modelle wie der Agras MG-1 [1] können rund 10-15 Liter Flüssigkeit tragen, sind sehr präzise und halten die Flughöhe automatisch auf dem richtigen Niveau zur effektiven Behandlung der Pflanzen. Die Handhabung ist einfach: Bei führenden Modellen wird die Flugroute und die Menge des Schutzmittels über eine Smartphone-ähnliche Oberfläche an der Fernsteuerung eingestellt. Ein Weinberg am Steilhang von mehreren hundert Quadratmetern kann so innerhalb von 10 Minuten aus sicherer Distanz behandelt werden.

Agrardrohne Agras MG-1 (englisch)

Obwohl das technisch bereits heute machbar ist, gibt es einige Hindernisse. Zunächst einmal wären da die Anschaffungskosten. Ein In Investment von ca. 10-15 tausend Euro entspricht immerhin einigen hundert Stunden manueller Arbeit. Auch das Flug- und Pflanzenschutzrecht muss beachtet werden. In den meisten Ländern wird eine Flugerlaubnis benötigt, die nur mit weiterem Zeit- und Kostenaufwand zu bekommen ist. Beisspielsweise in Deutschland gibt es außerdem Restriktionen bezüglich der Einsatzorte von Fluggeräten für den Pflanzenschutz und jedes Gerät muss einen langwierigen Genehmigungsprozess durchlaufen [2]. Die letzte Hürde stellt dann die geringe Akkulaufzeit der UAVs dar, so dass die Zeitersparnis entweder durch lange Ladezeiten oder die Anschaffung teurer Zusatzakkus getrübt wird. Alternativen zum elektrischen Antrieb sind zwar verfügbar, erhöhen allerdings sowohl den Anschaffungspreis als auch die bürokratischen Hürden.
Natürlich versuchen die Hesteller und Wiederverkäufer mit Nachdruck Ihre Lösungen auch für den Weinbau attraktiver zu machen. Einige konzentrieren sich dabei auf die Entwicklung spezieller Agrardrohnen mit erhöhter Tragkraft [3], andere arbeiten an Genehmigungen und Verfahrhrensempfehlungen für exisiterende Geräte [4]. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit mit der die Innovation in diesem Bereich voranschreitet, ist es allerdings nur noch eine Frage der Zeit bis die Technologie effektiv und kostendeckend einsetzbar wird. Insbesondere für Genossenschaften, Ortsverbände oder Dienstleister im Bereich Weinbau könnten Drohnen bereits im kommenden Jahr eine lohnenswerte Investition sein. Wir rechnen fest damit, dass zumindesz die Anzahl der entsprechenden Service-Angebote in den kommenden Jahren rapide ansteigen wird, nicht zuletzt weil sich die beiden Anwendungsfälle für Drohnen sicher bestens kombinieren lassen.

Remote Sensing / Analyse der Reben

NDVI Beispiel (englisch)

Jede Pflanze absorbiert oder reflektiert (Infra-) Rotlicht je nach Bewuchs und generellem Zustand. Multispektralkameras oder NVDI Filter für Standardkameras, die bis zu 30 Mal mehr Bandbreite des Lichts wahrnehmen als Menschen, können an einer Drohne montiert [5] solche Informationen im Flug innerhalb von Sekunden aufnehmen. Diese Informationen händisch zu sammeln und zu katografieren wäre extrem aufwändig. Die Daten geben Aufschluss über Unterschiede des Vegetationsstatus und der Temperatur einzelner Reben oder Rebzeilen. Zu wissen, welche Reben unterentwickelt sind oder wuchern und wo die kälteren und wärmeren Areale des Weinbergs sind, kann sowohl kurzfritig als auch langfristige Entscheidungen stützen. Die Anpassung der Dünge- oder Bewässerungsmengen oder das Finden eines Lecks in der Bewässerung hilft bei der Einsparung von Kosten und Steigerung der Qualität innerhalb einer Saison. Langfristige Maßnahmen sind denkbar, wenn die Unterschiede im Bewuchs durch unterschiedliche Bodenbeschaffenheiten entstehen und somit schwieriger zu korrigieren sind. Dann kann es Sinn machen, den Weinberg in unterschiedliche Sektionen einzuteilen, differenziert zu behandeln und die jeweiligen Eigenschaften zu nutzen, was man „Precision Viticulture“ nennt. Die meisten Weinbauern nutzen das Wissen über die Vegetationszonen dann um die Qualität der Trauben konsistent zu halten. Manche Winzer bauen aber auch die Trauben der einzelnen Bereiche einzeln aus um unterschiedliche Weine aus den Sektionen zu erzeugen, obwohl die gleiche Rebsorte angebaut wurde [6].

Die kleinerem Kameradrohnen sind wesendlich gebräuchlicher und erschwinglicher als Ihre großen Geschwister, aber auch viel leichter und damit ausdauernder. Entsprechend gelten die aufgezeigten Nachteile der lasttragenden Drohnen nur teilweise. In einigen Ländern, wie Deutschland, sind sogar die Regulierungen für leichte Drohnen unter 2kg weniger streng. Heute verfügbare Kameras haben eine so hohe Bildqualität, dass sehr weitläufige Bereiche aus großer Höhe erfasst werden können. Die Anschaffungspreise für einfache Drohnen mit Kamera und passendem NVDI Filter starten bereits bei um 1000€. Professionellere und präzisere Multispektralkameras wie die Parrot Sequoia+ [7] sind teurer, ab ca. 3200€. Das Equipment ist allerdings so verbreitet, dass die Anschaffung oftmals gar nicht notwendig ist – die Verbreitung von Dienstleistungs-Piloten und Drohnenvermietungen nimmt stetig zu.

Inspirierender TEDx Vortag (englisch)

Verglichen mit der Applikation von Pflanzenschutz per Drohne ist das Erstellen von Vegetationskarten aus der Luft also bereits wesentlich praktikabler, und wird, wie bereits angedeutet, schon heute praktiziert. Allerdings benötigt man sowohl für das Fliegen (oder die Routenplanung) einer Drohne als auch für das Analysieren der Daten etwas Training und Zeit, was offenbar einige potentielle Anwender abschreckt. Das automatische Auswerten der Daten ist zwar theoretisch möglich, die passende Software lohnt sich aber nur für große Betriebe, Genossenschaften oder Dienstleister.

Dennoch können Weinbauern auf der Suche nach inkonsistenter Traubenqualität, Unterschieden im Boden, präziseren Informationen oder einfach mit Interesse an Technologie bereits heute dem Remote Sensing via Drohne eine Chance geben und einen entsprechenden Piloten beauftragen oder eine Drohne mieten.

Mit steigender Popularität und verbesserter Technik werden beide Anwendungsfelder idealerweise verschmelzen und den Zustand einzelner Reben sowohl erkennen als auch zielgerichtet statt präventiv beeinflussen können. Die positiven Auswirkungen auf die Produktivität der Betriebe und den Umweltschutz werden wohl selbst die Kritiker der Technologie begrüßen.

Quellen & weiterführende Literatur

Quellen

[1] DJI Technology Co., Ltd (2018)
[2] Bundesamt für Justiz (2018).
[3] Agronator (2018).
[4] droneparts.de (2018)
[5] Drone U on YouTube (Englisch)
[6] Deutscher Weinbauverband e.V. on YouTube (teilweise franz., engl.)
[7] Parrot Drones SAS (2018)