KERMIT

Der Anwendungsfall „PV-Morphing“ zielt darauf ab, die Energieeffizienz im Obstbau durch den Einsatz von bifazialen Photovoltaikmodulen (PV-Modulen) zu steigern, die Sonnenlicht sowohl von der Vorder- als auch von der Rückseite aufnehmen können.

In diesem Anwendungsfall werden vertikale Photovoltaiksysteme (PV-Systeme) in bislang ungenutzten Randbereichen entlang von Gräben und Gewässern installiert. Diese Flächen sind gemäß rechtlicher Vorgaben von einer Bepflanzung mit Obstbäumen ausgeschlossen. Die PV-Systeme erfüllen einen Doppelnutzen: Einerseits tragen sie durch die solare Energiegewinnung zur nachhaltigen Energieproduktion bei, andererseits dienen sie als Abdriftbarriere bei Pflanzenschutzmittelanwendungen. Hierzu richten sich die Module während der Applikation als geschlossene, vertikale Wand aus und reduzieren dadurch den Eintrag von Abdrift in angrenzende Gewässer. Außerhalb dieser Einsatzzeiten folgen die Module der Sonneneinstrahlung, um den Energieertrag zu maximieren. Auf diese Weise wird eine effiziente Kombination aus erneuerbarer Energiegewinnung und Gewässerschutz im Obstbau realisiert – ohne zusätzlichen Flächenbedarf.

• Nutzung unbepflanzter Randstreifen für die solare Energiegewinnung
• Funktion als Abdriftbarriere zum Schutz von Gewässern
• Kombination von Energieproduktion und Gewässerschutz ohne zusätzlichen Flächenbedarf

In diesem Anwendungsfall wird der Einsatz elektrobasierter Feldgeräte untersucht, um fossile Brennstoffe im Obstbau zu substituieren. Die Geräte werden mit Strom aus den auf den Anbauflächen installierten Photovoltaikanlagen betrieben. Ziel ist die signifikante Reduktion von CO₂-Emissionen durch den Ersatz konventioneller Maschinen. Dieses Potenzial lässt sich insbesondere realisieren, wenn elektrobasierte Fahrzeuge teil- oder vollautonom Kultivierungsmaßnahmen übernehmen und ihre Einsatzzeiten flexibel an die verfügbare Strommenge angepasst werden. Grundlage hierfür ist eine effiziente Einsatzplanung und -steuerung, beispielsweise unter Nutzung von PV-Ertragsprognosen. Dadurch können sowohl Betriebskosten gesenkt als auch Treibhausgasemissionen reduziert werden.

• Substitution fossiler Brennstoffe durch den Einsatz elektrobasierter Feldgeräte
• Flexible Einsatzplanung teil- oder vollautonomer Maschinen auf Basis von PV-Ertragsprognosen
• Reduktion von Betriebskosten und Treibhausgasemissionen durch Nutzung selbst erzeugter erneuerbarer Energie

Der Einsatz von Eisspeichern zur Kühlung von Tafeläpfeln wird in diesem Anwendungsfall erforscht. Die überschüssige Sonnenenergie, die in den Sommermonaten durch die PV-Anlagen generiert wird, wird genutzt, um Wasser zu Eisblöcken zu frieren, die dann zur Kühlung der Äpfel eingesetzt werden. Dies reduziert den Bedarf an konventionellem Strom und senkt die damit verbundenen THG-Emissionen erheblich.
 

• Reduzierung des Energiebedarfs beim Lagern von Obst durch Eisspeicher
• Nutzung erneuerbarer Energien zur Einsparung von THG-Emissionen

Die Pflege von Baumstreifen ist entscheidend für den Ertrag im Obstbau und die THG-Bilanz. In diesem Anwendungsfall werden verschiedene Beikraut-Regulierungsmaßnahmen bewertet, um den Energieverbrauch und die Auswirkungen auf die Umwelt zu reduzieren. Autonome elektrobasierte Feldgeräte sollen eingesetzt werden, um eine nachhaltige Pflege der Baumstreifen zu ermöglichen. Die Untersuchung umfasst mechanische und chemische Methoden sowie innovative Ansätze wie die Verwendung von heißem Wasser und Hochspannungsgeräten.

• Vergleich von THG-Emissionen unterschiedlicher Pflegeverfahren
• Einsatz elektrobasierter Geräte zur Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe
• Förderung nachhaltiger Anbaumethoden im Obstbau

In diesem Anwendungsfall werden die Treibhausgasemissionen im Obstbau bilanziert. Erfasst werden sowohl direkte Emissionen aus dem Energieverbrauch als auch indirekte Emissionen aus der Herstellung von Betriebsmitteln. Zudem wird ein biophysikalisches Modell entwickelt, um Wechselwirkungen zwischen Anbautechniken, Klimabedingungen und Bodeneigenschaften besser zu verstehen. Um dabei die lokalen Bodeneigenschaften im Alten Land zu berücksichtigen, werden Bodenproben entnommen und im Labor analysiert. Auf dieser Grundlage lassen sich zielgerichtete Maßnahmen zur Emissionsminderung ableiten, um die Umweltauswirkungen der Obstproduktion zu minimieren.

• Umfassende Bilanzierung direkter und indirekter Treibhausgas-Emissionen im Obstbau
• Integration von Anbautechniken, Klimabedingungen und Bodeneigenschaften in einem biophysikalischen Modell
• Entwicklung von Strategien zur Emissionsminderung

Ein innovatives Obstsektormodell wird entwickelt, um alternative Technologien und deren Auswirkungen auf den Obstbau zu bewerten. Das Modell erfasst Produktionsbudgets, Ressourcenverbrauch und Umwelteinflüsse. Durch Szenarioanalysen werden die Auswirkungen von Marktveränderungen, Klimawandel und politischen Rahmenbedingungen auf die Obstproduktion untersucht. Dies unterstützt Obstbauern dabei, fundierte Entscheidungen zu treffen und Strategien zur Anpassung an zukünftige Herausforderungen zu entwickeln.

• Entwicklung eines Modells zur Bewertung der Obstproduktion
• Szenarioanalysen zur Analyse zukünftiger Entwicklungen im Obstbau
• Unterstützung von Obstbauern bei der Anpassung an Markt- und Klimaveränderungen

Das Farm-Management-System dient als zentrale Plattform zur digitalen Vernetzung aller Teilsysteme im KERMIT-Projekt. Es ermöglicht die effiziente Erfassung, Analyse und Verwaltung von Daten aus verschiedenen Quellen, darunter Photovoltaikanlagen, Eisspeicher und elektrobasierte Feldgeräte. Durch die Integration dieser Systeme werden eine umfassende THG-Bilanzierung sowie eine Optimierung der Betriebsabläufe erreicht. Das FMS fördert die nachhaltige Bewirtschaftung und trägt zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen im Erwerbsobstbau bei.

• Zentrale Steuerung aller Teilsysteme
• Echtzeit-Datenanalyse zur Unterstützung der Entscheidungsfindung im Obstbau
• Benutzerfreundliche Schnittstellen für Obstbauern zur einfachen Datenvisualisierung und
  -interpretation