durch den Einsatz von GPS

Transkript

1 Mechnische Unkrutbekämpfung durch den Einstz von GPS Dniel Hege M.Sc. Grtenbuwissenschft, Limburgerhof Prof. Dr. H.-P. Schwrz Institut für Technik, Hochschule Geisenheim Dr. R. Keicher Institut für Technik, Hochschule Geisenheim Hessischer Gemüsebutg Gernsheim Gliederung 1. Versuchshintergrund 2. Bisherige Ergebnisse 3. Einführung GPS-Technik 4. Versuch 5. Steigerung der Effizienz 6. Ökonomischer Vergleich 7. Zusmmenfssung Dniel Hege - Limburgerhof 2 1

2 1. Versuchshintergrund Unkräuter stellen vor llem im ökologischen Anbu eine große Herusforderung dr Bekämpfung uch im konventionellen Bereich zunehmend schwieriger, durch: Indiktionslücken Rückstände Vermehrter Einstz von mechnischen Systemen, die jedoch eine geringe Effizienz ufweisen: Genues Arbeiten erfordert höchste Konzentrtion des Fhrers durchschnittliche Vorfhrtsgeschwindigkeit 3 km/h (WEBER 1997) Flächenleistung von c. 0,5 h/h Als letzte Mßnhme dient kostenintensive Hndrbeit: 1 cm näher n die Reihe hern gerbeitet ersprt 10 Akh/h Steigerung der Effizienz erforderlich Dniel Hege - Limburgerhof 3 2. Bisherige Ergebnisse Kmersteuerung: (EICHBERG und MÜLLER 2001; HANDLER und NADLINGER 2003): + Wegfll einer Bedienperson (60 % Arbeitszeit) + Entlstung des Fhrers + Fhrgeschwindigkeiten bis zu 12 km/h möglich Lenkbewegungen des Schleppers verurschen Schäden; Sicherheitsbstnd zur Reihe: 7 cm Zu dichter Unkrutbestnd führt zu Fehlern Reflexionen des Sonnenlichts irritieren die Kmer Kulturen mit Frbwechsel der Blätter führen zu Problemen Dniel Hege - Limburgerhof 4 2

3 2. Bisherige Ergebnisse Spielfreie Hcke: (BOLTEN und WILHELM 2011) + Mechnische Feinsteuerung + Sicherheitsbstnd zur Reihe: 1,5 cm + Fhrgeschwindigkeiten bis zu 9 km/h Sehr feines und ebenes Stbett Absolut spielfreie Sttechnik Spezieller Umbu der Geräte und ngepsste Arbeitsbreiten GPS-Steuerung des Schleppers wäre von Vorteil GPS-gestützte Hcke: (GRIEPENTROG et l. 2007) BOLTEN und WILHELM (2011) + Die Abweichung der Hckmschine schwnkte zwischen 0,9 und 2,8 cm + Die Abweichung des Schleppers lg (bei mehrmligem Befhren) bei +/- 3 mm Dniel Hege - Limburgerhof 5 3. Einführung GPS-Technik Globl Positioning System (GPS) besteht us 24 ktiven Stelliten in km Höhe Weitere GNSS: GLONASS, GALILEO (?) Funktionsweise: Prozess der Positionsbestimmung, NIEMANN u Dniel Hege - Limburgerhof 6 3

4 3.1 Rel Time Kinemtic Spezieller Korrekturdienst zweiter Empfänger ls Referenzsttion Zwei Ausführungen: Mobil: Reichweite 5 km Für Betriebe mit großen Feldentfernungen (Lohnunternehmen) Muss bei jedem Feld neu ufgestellt werden Sttionär: Reichweite 20 km Für rrondierte Betriebe Aufburbeit entfällt Mobile und sttionäre Bsissttion, Werksfoto John Deere und AGROCOM Dniel Hege - Limburgerhof RTK Netzwerk Dtenübermittlung über Mobilfunk Keine Investition in eigene Referenzsttion (lediglich Mobilfunkgebühren) Höchste Genuigkeit, bei schnellster Initilisierung Mximle Feldentfernungen llerdings: Mobilkommuniktion ht Vorrng! Quelle: Dniel Hege - Limburgerhof 8 4

5 3.3 Aufbu Lenkutomt Quelle: Dniel Hege - Limburgerhof GPS im Gemüsebu Versuche us dem Jhr 2012 zeigten: Keine Arbeitszeiteinsprung Fehlstellengrd von 1,6 %; bei 63 h = 1 h Verlust! Berechnungen mit Hilfe eines Modellbetriebs zeigten: Einsprungen je Kultur zwischen 35 und 160 /h Brek Even im Modellbetrieb bei 68 h (= doppelt belegt) Grundfläche des Betriebs: 34 h Lohnenswerter Einstz uch bei kleineren und mittleren Betrieben Weitere Einsprungen denkbr, durch: Einstz von Sisonrbeitskräften Schlechteren Fehlstellengrd Längere Arbeitstge im Frühjhr Berücksichtigung des Pchtpreisniveus Dniel Hege - Limburgerhof 10 5

6 4. Versuch Versuchsflächen des Queckbrunnerhofs in Schifferstdt Kulturen: Speisezwiebeln Spint Fktoren: Fhrgeschwindigkeit 3 km/h: prxisüblich (LABER 1999) 6 km/h: empfohlen (LABER 1999) 9 km/h: optimiert Fhrweise Mnuell, prxisüblich Mit GPS, Schlepper folgt RTK-Korrektur Mit Verschiebrhmen, Schlepper + Arbeitsgerät folgen RTK-Korrektur Dniel Hege - Limburgerhof Mteril & Methode McCormick C-Mx 95: Spurweite 1,88m Autopilot Firm Trimble FMX TM Disply DCM-Modem Modem mit D1 SIM Krte (RTK-Netzwerk) Verschieberhmen WiFO DSD-500: Trglst 1,5 t 25 cm Seitenverschub Umbu durch geokonzept: Dniel Hege - Limburgerhof 12 6

7 4.2 Messprmeter Bekämpfungserfolg Repräsenttive Fläche von 0,25 m 2 Blttfläche der Unkräuter im Vergleich vor und zwei Tge nch der Bekämpfung Messung mittels Bildnlyse Angbe in Prozent der Blttfläche Kulturschäden Sichtung der Pflnzen Messung mittels Messrd Angbe in Prozent der Przellenlänge Bodenfeuchte Grvimetrische Messung Entnhme des Bodens mittels Blumenzwiebelpflnzer Trocknung des Bodens 16 h bei 105 C Bodenklsse Obergrenze [Vol.-%] Untergrenze [Vol.-%] Leicht 10 0 Mittel 17 5 Schwer 16 8 verändert nch WEBER (1997) Dniel Hege - Limburgerhof Bekämpfungserfolg Bekämpfungs serfolg [%] Zwiebeln Spint 3 km/h 6 km/h 9 km/h Fhrgeschwindigkeit (n i =15) Dniel Hege - Limburgerhof 14 7

8 4.4 Kulturschäden Kultursch häden [%] Zwiebeln Spint b mnuell GPS Schlepper GPS Schlepper + Gerät Fhrweise b Dniel Hege - Limburgerhof Steigerung der Effizienz eistung [h/h] Flächenl 1,4 1, ,8 0,6 0,4 + 0,8 h % 0,2 0 3 km/h (prxisüblich) 9 km/h (optimiert) Fhrgeschwindigkeit Dniel Hege - Limburgerhof 16 8

9 5.1 Steigerung der Effizienz leistung [h/h] 7,00 6,00 5,00 4, % +964% +1157% Flächen 3,00 2,00 1,00 0,00 2 m - 3 km/h (prxisüblich) 6 m 10 m 9 km/h Arbeitsbreite 12 m Dniel Hege - Limburgerhof Ökonomischer Vergleich Vergleichswerte: Verfhrenskosten [ /h] Arbeitszeitbedrf [Akh/h] Dieselbedrf [l/h] Dtengrundlge: Dtensmmlung des KTBL für den Grtenbu (2009) Dtensmmlung des KTBL für den ökologischen Lndbu (2010) Feldrbeitsrechner des KTBL (2013) Verfhrensvergleiche: Ökologischer Anbu 6 m GPS-gestützt Dniel Hege - Limburgerhof 18 9

10 6.1 Zusätzliche Kosten Kennzhl Einheit Eigene Referenzsttion Autopilot Zugriff uf Referenzsttion Verschieberhmen Erreichbre Genuigkeit cm 2,5 2,5 2,5 Investitionsbedrf * Abschreibung bei 10 Jhren Nutzungsduer /Jhr Zinsnstz 5 %/ /Jhr Reperturkosten** /Jhr RTK Signl /Jhr ** - Jährliche Kosten /Jhr *Anschffungskosten eigene Referenzsttion ** 3 % vom Investitionsbedrf ** Schätzwert nch Anwenderussgen Investitionsrechnung für RTK Lenkutomten der Firm Trimble, verändert nch FRANK u Dniel Hege - Limburgerhof Spint Verfhrenkosten [ /h] Arbeitszeitbedrf [Akh/h] Dieselbedrf [l/h] 120,06 Arbeitsgng Prxis GPS Hcken , ,12 3,75 7,02 0,51 Prxisüblich 6 m GPS-gestützt Dniel Hege - Limburgerhof 20 10

11 6.3 Speisezwiebeln Verfhrenkosten [ /h] Arbeitszeitbedrf [Akh/h] Dieselbedrf [l/h] 284,03 Arbeitsgng Prxis GPS Abflmmen 1 0 Striegeln 3 3 Hcken , ,55 17,28 5,33 1,45 Prxisüblich 6 m GPS-gestützt Dniel Hege - Limburgerhof Zusmmenfssung Keine signifiknten Unterschiede im Bekämpfungserfolg durch die höhere Fhrgeschwindigkeit Die Kulturschäden können durch den Einstz einer GPSgestützten Hcke uf unter 2 % gesenkt werden Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit i uf 9 km/h Berbeitung mehrerer Beete (6 m Arbeitsbreite!) Steigerung der Flächenleistung uf 4 h/h Verringerung des Arbeitszeitbedrfs und des Dieselverbruchs Die Verfhrenskosten können um bis zu 60 % gesenkt werden: Spint 120 /h 77 /h Speisezwiebeln: 284 /h 117 /h Dniel Hege - Limburgerhof 22 11

12 Quellen ACHILLES, W. (2010): Ökologischer Lndbu. Dten für die Betriebsplnung ; KTBL Dtensmmlung. 1. Aufl. Drmstdt: Kurtorium für Technik und Buwesen in der Lndwirtschft (KTBL-Dtensmmlung). BELAU, T. (2009): Grtenbu. Produktionsverfhren plnen und klkulieren. 1. Aufl. Drmstdt: KTBL (KTBL- Dtensmmlung). BOLTEN, W.; WILHELM, B. (2011): Auf dem Weg zur Präzisionshcke Beikrutregulierung mit der Schrhcke in Gemüsekulturen. Lndtechnische Lösungen zur Beikrutregulierung im Ökolndbu. Berichte us Forschung und Prxis. Hg. v. K. Becker und B. Wilhelm. Witzenhusen: Univ. Kssel, Fchgebiet Agrrtechnik. EICHBERG, T.; MÜLLER, S. (2001): Mit Feuer und Hcke gegen Melde & Hirse. In: dlg-test.de, 2001 (1/2001), S FRANK, H. und GANDORFER, M. und NOACK, P. (2008): Ökonomische Bewertung von Prllelfhrsystemen. - Unternehmens-IT: Führungsinstrument oder Verwltungs-bürde, GRIEPENTROG, H.-W.; NOERREMARK, M.; NIELSEN, J.; IBARRA, J. (2007): Autonomous Inter-Row Hoeing using GPS-bsed side-shift Control. Copenhgen University, Tstrup-Denmrk. Fculty of Life Science, Dept. of Agriculturl Sciences. HANDLER, F.; NADLINGER, M. (2005): Technische, rbeits- und betriebswirtschftlicheaspekte der utomtischen Lenkung von Hckgeräten. Hg. v. HBLFA Frncisco Josephinum. BLT Biomss - Logistics - Technology. Wieselburg, Österreich (Projektbericht). LABER, H. (1999): Effizienz mechnischer Unkrutregultionsmßnhmen im Freilndgemüsebu. Disserttion. Universität Hnnover. Fchbereich Grtenbu. NIEMANN, H. und SCHWAIBERGER, R. und FRÖBA, N. (2007): Prllelfhrsysteme. - KTBL Heft 67 WEBER, H. (1997): Geräte- und verfhrenstechnische Optimierung der mechnischen Unkrutregulierung in Beetkulturen. Freising: Inst. für Lndtechnik (Forschungsbericht Agrrtechnik des Arbeitskreises Forschung und Lehre der Mx-Eyth-Gesellschft Agrrtechnik im VDI (VDI-MEG), 315) Dniel Hege - Limburgerhof 23 Vielen Dnk für Ihre Aufmerksmkeit Dniel Hege Kohlhof Limburgerhof Dniel Hege - Limburgerhof 24 12