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Optimierte vertikale Landwirtschaft: Vaisala Sensoren und die Geschichte von Fifth Season

Vertikale Farm mit lila LEDs
United States
Published: Jan 15, 2021
Gewächshäuser und Indoor-Farming
Industrielle Messungen

Die vertikale Landwirtschaft blickt auf – im wahrsten Sinne des Wortes. Keine Sonne, kein Boden, keine weite Landfläche? Kein Problem. Zumindest nicht für das vertikale Indoor-Landwirtschaftsunternehmen Fifth Season.

„Wenn Sie sich keine Gedanken um die Außenbedingungen machen möchten, können Sie den Vorteil der vertikalen Landwirtschaft nutzen. Wir sind in der Lage, das ganze Jahr über Pflanzen in städtischen Gebieten in der Nähe eines dicht besiedelten Stadtteils anzubauen“, erzählt Brac Webb, Mitbegründer und CTO/COO von Fifth Season.

Mit einer ausgeklügelten Mischung aus künstlicher Intelligenz (KI), Sensoren, Datenmodellierung und Robotik erfüllt die Technologie von Fifth Season die individuellen Bedürfnisse jeder Pflanze mit einem hohen Maß an Effizienz und Präzision. Sensoren und ihre Daten spielen jedoch die entscheidendste Rolle. „Die Pflanzen vermitteln uns genau, was sie wollen. Darauf müssen wir uns nur einstellen“, sagt Brac Webb. „Jede Minute erfassen wir Daten mit Vaisala Sensoren, um die für den Pflanzenanbau wichtigsten Bedingungen zu messen und aufrechtzuerhalten, und verwenden diese Informationen, um etwas Besonderes zu schaffen.“

Hintergrundinformationen

Die Geschichte von Fifth Season erinnert sehr an den amerikanischen Traum.

Das Startup begann mit drei Freunden und Unternehmern: den Mitbegründern Brac Webb, Austin Webb und Austin Lawrence. Das 2016 als RoBotany Ltd. gegründete Unternehmen hatte seinen Ursprung am Swartz Center for Entrepreneurship der Carnegie Mellon University (CMU).

„Wir haben tatsächlich als Technologieunternehmen begonnen und uns zunächst mit dem Problem der vertikalen Landwirtschaft befasst. Wir fragten uns, was wir tun können, um einige technische Probleme dort zu lösen“, beschreibt Brac Webb. „Ein Großteil unserer Entwicklung ist auf die Fortschritte bei HLK-Sensoren und LED-Leuchten zurückzuführen. Wir hatten bereits die Programmierung. Also sagten wir, egal, lasst uns einfach das Ganze machen.“

Fifth Season ist jetzt eine rund 5 574 m² große solarbetriebene vertikale Farm im Stadtteil Pittsburgh in Braddock, Pennsylvania. Die etwa 2 323 m² große Anbaufläche des Unternehmens ist mit 40 verschiedenen Robotern ausgestattet und verfügt über 12 Ebenen mit einer Produktionskapazität von mehr als 11 613 m². Im Vergleich zu herkömmlichen Produkten, die mit dem LKW oder Flugzeug möglicherweise Tausende von Kilometern zurücklegen, sind für frische Produkte, die in lokalen vertikalen Farmen angebaut werden, nur wenige Kilometer erforderlich, um Verbraucher*innen zu erreichen. Das Unternehmen produziert eine Auswahl an Blattgemüse, Rucola, Spinat und Fertigsalaten, die an eine lokale Kundschaft wie Giant Eagle und zahlreiche andere Einzelhändler verkauft werden. Es wurde auch ein Direct-To-Consumer-Modell auf der Unternehmenswebsite eingeführt.

Das Unternehmen nutzt seine kleine Truppe aus 40 Robotern, um nahezu jeden Aspekt des vertikalen  Anbaubetriebs zu optimieren, einschließlich Lagerung, Rückgewinnung, Ernte, integrierten Schädlings- und Krankheitsbekämpfungsmanagements, Scouting, Aussaat, Verpackung und mehr, so Brac Webb. Der Mensch ist nur minimal in den Prozess involviert, hauptsächlich um die Robotertruppe zu koordinieren, um bestimmte Anbauformeln oder andere Aufgaben auszuführen – was auch die Arbeitskosten von 40 % in traditionellen Farmen auf nur 20 % senkt.

„Wir verfügen über modernste Technologie – nicht mit traditionellen Verfahren, sondern eher mit einem Robotikansatz – und eine Menge an Daten, die mit Vaisala Sensoren erfasst werden. Diese dienen nicht nur zur Steuerung, sondern auch dazu, um uns auf Veränderungen im Pflanzenanbau oder in der Umgebung aufmerksam zu machen“, betont Brac Webb.

Industrieüberblick

Die vollständige Steuerung der Anbauumgebung rund um die Uhr auf kleinen Flächen, die von bekannten und aufkommenden Technologien geregelt werden, ist der häufig genannte Wettbewerbsvorteil dieser Art der Landwirtschaft gegenüber anderen  Arten. Vertikale Landwirtschaft ist auch für ein effizientes Ressourcenmanagement bekannt. Durch den Hydrokulturansatz, das heißt Pflanzen in einer Lösung aus Wasser und Nährstoffen anzubauen, verbraucht Fifth Season 97 % weniger Land und bis zu 95 % weniger Wasser als die traditionelle Landwirtschaft.

Die vertikale Landwirtschaft versucht, die Unsicherheiten der Landwirtschaft – Schädlinge, Sonnenlicht, Boden usw. – zu berücksichtigen  und sie durch verschiedene Kombinationen von KI, künstlichem Licht, Sensorüberwachung,  Klimakontrollsystemen usw. kontrollierbar zu machen. Nutzpflanzen werden in Schichten oder Reihen gestapelt, die manchmal 6 bis 9 m hoch sind. LED-Leuchten werden in allen vertikalen Farmen eingesetzt, um für jede Pflanze ein spezifisches Licht zu erzeugen, das dem Gemüse das genaue Spektrum, die Intensität und die Frequenz verleiht, die für die Photosynthese benötigt werden. LEDs bieten mehrere Vorteile, wie zum Beispiel außergewöhnliche Farbpalette, Langlebigkeit, geringe Strahlungswärme und Energieeffizienz. Sie können auch recycelt werden und enthalten keine giftigen Verbindungen oder Elemente wie Quecksilber. Je nach Art der Nutzpflanze unterscheidet sich die Art der Beleuchtung. Zum Beispiel bevorzugen Blattgemüse und vegetative Nutzpflanzen Licht in Richtung der blauen Seite des Spektrums, wohingegen  Nutzpflanzen mit Früchten  und Blüten möglicherweise etwas mehr Licht entlang des roten Spektrums brauchen.

Vaisala Sensoren

Warum also Vaisala? „Der Faktor der Sorgenfreiheit ist enorm. Vaisala sorgt dafür. Wenn Probleme mit unserer Anbauumgebung entstehen, können alle unsere Pflanzen absterben. Das könnte das Ende unseres Geschäftsbetriebs bedeuten“, erzählt Brac Webb. „Ich habe den Messwert und seine Konsistenz noch nie infrage gestellt. Darüber hinaus zählt auch der Support, den wir erhalten haben, um die Technologie schnell in unsere technische Planung zu integrieren und alles rasch zum Laufen zu bringen“, fügt Brac Webb hinzu. In der Tat sind die genaue Steuerung und Überwachung von Licht, Feuchte, CO2 und Temperatur für Fifth Season von entscheidender Bedeutung. Also jede Menge an Daten …

„Wir haben, meine Güte, wahrscheinlich 360  Vaisala Feuchte- und  Temperatursonden HMP110  und  36 CO2-Sonden GMP252 über die gesamte Anbauumgebung verteilt. Es geht nicht nur darum, Daten in Echtzeit zu erfassen. Mit der Nachanalyse von Big Data können wir den Anbauverlauf dieser Pflanzen überprüfen und etwas über sie erfahren. Wir können zum Beispiel lernen, dass das, was wir für die beste Anbauumgebung für Pflanzen hielten, um optimale Bedingungen für Geschmack, Qualität und Ertrag zu erzielen, doch nicht die beste ist“, sagt Brac Webb. „Außerdem können wir eine Kurskorrektur vornehmen.“

Zukunft

Mit dem Wachstum der Weltbevölkerung, die bis 2050 voraussichtlich 9 Mrd. erreichen wird, steigt auch die notwendige Menge an Obst und Gemüse für deren Versorgung. Aber es gibt nur so viel Ackerland, um der erhöhten Nachfrage an frischen lebenswichtigen Nahrungsmitteln nachzukommen. Sowohl das Landwirtschaftsministerium der USA  als auch Investor*innen und Unternehmer*innen erkennen an, dass die vertikale Landwirtschaft das Potenzial hat, das globale Nahrungsmittelsystem zu stärken. Und Startups wie Fifth Season, die von erheblichem Risikokapital unterstützt werden, ebnen den Weg für neue Lösungen, die Menschen effizient mit frischen und gesunden Lebensmitteln versorgen.

„Je mehr wir lernen, desto mehr können wir die vertikale Landwirtschaft verbessern“, erzählt Brac Webb und fügt scherzhaft hinzu: „Wenn wir es nur so weit schaffen würden, dass der Computer die Pflanze auch schmecken  könnte.“

Die Geschichte von Fifth Season hat erst begonnen.

„Wir möchten diese überaus lokalen Farmen replizieren. Es geht also nicht nur darum, die Probleme zu lösen, frische Produkte in Pittsburgh verfügbar zu haben und sicherzustellen, dass wir die Farm hier betreiben können. Diese Farm ist ein Produkt, das wir irgendwann an mehreren Standorten in den USA und auf der ganzen Welt bereitstellen möchten. Das ist unsere große Vision.“

Für Fifth Season und Brac Webb gibt es auch ein humanitäres Ziel der vertikalen Landwirtschaft,  das über den Geschäftsbetrieb  hinausgeht.

„Als Person und Ingenieur lese ich immer gerne darüber, wie (US-Präsident) Thomas  Jefferson glaubte, dass Landwirtschaft und Ingenieurwesen miteinander verflochten sind: dass die Landwirtschaft  das wichtigste technische Problem der Menschheit darstellt, das es zu lösen gilt. Wir unterstützen die Schaffung von Arbeitsplätzen in dieser Region und  haben festgestellt, wie wichtig das für die Wirtschaft ist. Dank der Technologie von Vaisala können  wir eine Umgebung schaffen, die perfekt für Pflanzen geeignet ist und auch den Menschen hilft.“

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