Projekttitel: Smart Green Wall
Projektzeit: 01.10.2025 – 30.06.2029

Spezifische Zielsetzung: Entwicklung und Ausbau der Forschungs- und Innovationskapazitäten und der Einführung fortschrittlicher Technologien.

Interventionsbereich: Forschungs- und Innovationsprozesse, Technologietransfer und Zusammenarbeit zwischen Unternehmen, Forschungszentren und Hochschulen mit dem Schwerpunkt auf CO2-armer Wirtschaft, Resilienz und Anpassung an den Klimawandel

Fokusthema: Energie & Klima

Webseite: smartgreenwall.eu

Das Klima wandelt sich die nötigen Anpassungen werden immer drängender. Viele Regionen haben vermehrt mit Problemen wie Hitzestau, Trockenheit und Starkregen zu kämpfen. Lösungen zur Verbesserung des Mikroklimas wie vertikale Gärten, welche weitreichende Reduktion von Temperatur, Schall, CO2, N2 und Feinstaub ermöglichen, sind bereits auf dem Markt. Bisher sind diese Systeme mit hohen Versorgungs- und Wartungskosten verbunden, was häufig zu einer Entscheidung gegen deren Einsatz, trotz der unstrittig positiven Effekte, führt.

Um dies zu ändern haben sich im Projekt „Smart Green Wall“ eine Hochschule und 6 KMU aus Deutschland und den Niederlanden zusammengeschlossen, um langlebige Produkte und Services (TRL4->7/8) für die automatisierte Versorgung und ferngesteuerte Wartung von vertikalen Gärten zu entwickeln. Ziel ist es, durch diese Innovationen die Betriebskosten zu reduzieren und durch den autonomen Betrieb einen breiten Einsatz „grüner Wände“ zu fördern.

Smart steht in diesem Projekt für KI- und sensorgestützte Managementsysteme, die die autonome Versorgung der Pflanzen sowie die Überwachung und Steuerung durch integrierte Systeme ermöglicht. Der Fokus der Managementsysteme liegt auf der effizienten Nutzung von Energie und Wasser. So wird zum Beispiel sämtliches Grau und Regenwasser gefiltert, gespeichert und in einem geschlossenen System zur Bewässerung vertikalen Gärten genutzt, zusätzlich können dadurch die Auswirkungen von Starkregenereignissen abgemildert werden. Die verbauten Solarpaneele und Batteriesysteme sorgen für die energetische Unabhängigkeit des Systems.

Die Implementation von 5G Konnektivität erlaubt hohe just-in-time-Datenübertragungen und eröffnet zusätzliche Funktionalitäten wie die Unterstützung von Verkehrskontrolle, -steuerung und autonomem Fahren. Die Anpassung von Pflanzengemeinschaften und Optimierung von Substraten für unterschiedliche Nutzungen und Klimazonen erweitertet die Einsatzmöglichkeiten vertikaler Gärten.

Projekttitel: SHAPE – Soil Health Check and Practices

Webseite: shape-soil.eu

Böden sind weltweit aus verschiedenen Gründen stark gefährdet. Das gilt auch für unser deutsch-niederländisches Grenzgebiet, in dem Landwirtschaft und Gartenbau zu den wichtigsten Wirtschaftsfeldern gehören und die wertvollen Böden ein erfolgreiches Wirtschaften überhaupt erst möglich machen. Dennoch leiden auch unsere Böden und Schätzungen zufolge sind rund 60 % bis 70 % der Böden der gesamten EU nicht gesund. Darber hinaus fällt jedes Jahr rund eine Milliarde Tonnen Boden der Erosion zum Opfer, der verbleibende fruchtbare Oberboden verschwindet. Die Kosten der Bodenverschlechterung werden von der EU auf über 50 Mrd. Euro pro Jahr eingeschätzt.

Diese Bodenverschlechterung hat selbstverständlich auch Folgen für die Landwirtschaft, die mit den Folgen des Klimawandels und den stetig wachsenden Produktionskosten an sich schon vor der enormen Herausforderung steht, die Bevölkerung mit hochwertigen und bezahlbaren Lebensmitteln zu versorgen und dabei wirtschaftlich zu bleiben. Gesunde und hochfunktionale Böden verfügen über das Potenzial, hierbei ein Schlüssel zur erfolgreichen Anpassung an Klimafolgen zu sein sowie einen Beitrag zur Verlangsamung des Klimawandels durch Einlagern großer Mengen CO 2 zu leisten. Zur Sicherung der Bodenqualität sowie zum Erhalt und zur Förderung der Bodengesundheit braucht es eine Anpassung aktueller Bewirtschaftungsformen, welche umfangreiche Erkenntnisse, neuartige Analyseverfahren und Kulturempfehlungen benötigt.

Genau hier setzt das Projekt „SHAPE – Soil-Health-Check and Practices“ an: Das Konsortium aus 9 KMU aus D und NL sowie der Hochschule Rhein-Waal entwickelt gemeinsam mit Anwendungspartnern hierfür innovative Mess- und Analysesysteme, die in ein neuartiges Monitoringsystem eingebunden werden, welches es den Landwirten ermöglicht, jederzeit den aktuellen Gesundheitszustand ihrer Flächen beurteilen zu können. Mithilfe von Machine-Learning, künstlicher Intelligenz und komplexen Simulationen werden die Daten in einem angegliederten Bodenmanagementsystem dokumentiert und bewertet, Empfehlungen zur Bodengesundung werden ber ein eingebundenes Decision Support System (DSS) generiert und ausgegeben. Die Durchführung der empfohlenen Maßnahmen spart natürliche Ressourcen und vermeidet Umweltbelastungen. Die entwickelten Produkte und Systeme unterstützen dabei, den Verbrauch natürlicher Ressourcen zu reduzieren sowie Bodendegradationen und Einträge in den Wasserhaushalt zu vermeiden.

Das schützt die Böden und die Umwelt im Programmgebiet. Durch die Steigerung der CO 2 -Bindung in den Böden und deren Bilanzierung kann das Ziel des Wandels hin zu einer CO 2 -negativen Bewirtschaftung unterstützt und eine mögliche zukünftige Monetarisierung dieser Leistung erreicht werden. Erste Initiativen, wie zum Beispiel von der Rabobank oder Bayer, entwickeln hierzu bereits experimentelle Konzepte, um Landwirte zu Klimawirten zu machen. Mit der Verbreitung von im Projekt erarbeiteten Bodenwissen wird zusätzlich ein maximaler Impact in der Region erreicht.

Dieses Projekt wird im Rahmen des Interreg-Programms Deutschland-Nederland von der Europäischen Union und den Interreg- Partnern finanziell unterstützt.

Projekttitel: Energy Storage Governance (ESG)

Die Europäische Union strebt bis 2050 Klimaneutralität und bis 2030 eine Reduktion von 55% der Treibhausgasemissionen an. Die nationalen Behörden in Deutschland und den Niederlanden haben sich noch ehrgeizigere Klimaziele gesetzt und streben bereits in den 2030er-Jahren eine CO2 Neutralität an..

Der Staat als Institution möchte beim Thema CO2-Neutralität sowohl in den Niederlanden als auch in Deutschland mit gutem Beispiel voran gehen, die Beschaffung von E-Fahrzeugen stehtdaher in der Mobilitätsausstattung an erster Stelle. Die E-Mobilität erfordert jedoch eine radikale Veränderung in der öffentlichen Infrastruktur, vor allem im Bereich der Energieversorgung. Entstehende Abhängigkeiten von dauerhafter Stromverfügbarkeit und von stabilen Netzen, stellen „neue“ große Herausforderungen an öffentlichen Strukturen. Bisher bestehende Notfallabsicherungen der Infrastruktur auf Basis fossiler Energieträger müssen vor diesem Hintergrund neu gedacht werden, dies gilt vor allem für die sogenannte „kritische Infrastruktur“ wie Polizeien, Feuerwehren, Rettungsdienste, Krankenhäuser, usw.

Das Konsortium aus 7 Partnern (3 öffentliche Organisationen, 1 KMU, 3 Wissenseinrichtungen) erarbeitet anhand dieser Problemstellung eine grenzüberschreitende Governance für die gemeinsame Nutzung eines grenzüberschreitend einsetzbaren Speicher- und Ladesystems für die kritische Infrastruktur. Gleichzeitig werden die Anforderungskriterien für dieses System erarbeitet und daraufhin das System durch einen externen Lieferanten gebaut. Anschließend wird das voll funktionsfähige System von den deutschen und niederländischen Sicherheitsbehörden im Grenzgebiet gemeinsam erprobt und genutzt.

Der grenzüberschreitende Einsatz des Speicher- und Ladesystems liefert relevanteErkenntnisse und Planungsunterlagen für die künftige gemeinsame Nutzung für die KRITIS. Die Governance ist beispielhafte Blaupause für die grenzüberschreitende gemeinsame Nutzung von Infrastruktur.

Projekttitel: Predictive AI: harvests & prices

Die Partner wollen gemeinsam an der Produkt-/Prototypentwicklung für Computer-Vision-basierte Lösungen für den Gewächshaussektor arbeiten, um eine Betriebsoptimierung zu ermöglichen. Dies wird es Gewächshausbesitzern ermöglichen, über mobile Kameras das Zählen und Messen von Obst und Gemüse zu automatisieren – zwei der derzeit zeitaufwändigsten und kompliziertesten Aufgaben.

Im Rahmen einer ausführlichen ‚Client Discovery‘ in den NL und D haben wir festgestellt, dass der Bedarf an Automatisierung hoch ist. Dies kann nur durch „Computer Vision“/CV (künstliche Intelligenz für die Erkennung von Obst und Gemüse) geschehen, die wiederum eine „mobile Komponente“ benötigt, damit man nicht zu viele Kameras einsetzen muss.

Die Projektpartner nutzen CV, um die Wachstumsrate von Obst und Gemüse im Gewächshaus zu verstehen, so dass die Gewächshausbesitzer vorhersagen und sogar beeinflussen können, wann sie wie viel ernten können, indem sie den entsprechenden Input (z. B. Licht) anpassen. Damit werden wichtige Probleme in der Gewächshausbranche angegangen, wie z. B. die Verringerung der gegenwärtig erheblichen Produktverluste durch Abweichungen zwischen Ernte- und Verkaufszeitpunkt oder die Möglichkeit für Gewächshausbetreiber, gegenüber Käufern, wie Supermarktketten, genauere Zusagen darüber zu machen, wann das Gewächshaus wie viele Produkte liefern wird.

Das Projekt gliedert sich in 3 Arbeitspakete:

1. Die Entwicklung von Kameramobilitätslösungen. Diese bestehen aus zwei „autonomen“ Mobilitätslösungen, nämlich Drohnen und Robotern, und zwei nicht-autonomen Lösungen, nämlich kamerabasierten Aufnahmen per Handy-App und kleine „Türme“ von Kameras, die in bestehende Transportlösungen in Gewächshäusern integriert werden können.
2. Übertragbarkeit der Bildverarbeitungsarbeit auf verschiedene Kulturpflanzen.
3. Verknüpfung CV-basierter Vorhersage mit Preisvorhersage, damit Gewächshäuser ihre künftigen Einnahmen vorhersagen und planen können.

Projekttitel: SPECTORS
Projektzeit: 1.09.2016 – 31.08.2020

Webseite: spectors.eu

SPECTORS ist eine niederländisch-deutsche Hightech-Initiative zur Erschließung des Marktpotentials ziviler Drohnentechnologie durch Sensorinnovationen für Fernerkundung und Fernüberwachung.

Der zivile Markt für die Nutzung von Drohnen und damit verbundene Sensortechnologie in den Bereichen Fernüberwachung, Fernerkundung, Filmproduktion und Landwirtschaft ist immens. Das US-Portal „Business Insider“ schätzt allein das Marktpotenzial ziviler Drohnentechnologie in den nächsten 10 Jahren auf über 12 Milliarden US-Dollar. SPECTORS nutzt dieses Marktpotenzial zur Wertschöpfung in der Region.

Projekt SPECTORS
Business Development Ergebnisse

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Bis zum erfolgreichen Abschluss im Februar 2021 sind aus den interdisziplinären Projektaktivitäten eine Vielzahl von Produkten (Demonstratoren) mit den dazugehörigen Prozessen und Dienstleistungen entstanden, basierend auf neuartiger Hard‐ und Software. Diese werden durch die beteiligten regionalen KMU vertrieben und angeboten. Der Erfolg von SPECTORS bedeutet konkret:

• 23 neue Produkte in insgesamt 11 Produktgruppen mit den Schwerpunkten Sensor- und Drohnentechnologie zur Fernerkundung sowie -überwachung
• Ein interdisziplinäres und komplementäres Konsortium aus 31 Partnern – davon allein 20 KMU
• Gesamtkompetenz aus dem Netzwerk von der Idee bis zur Kommerzialisierung der unterschiedlichen Produkte
• 40 neue Arbeitsplätze während der Projektlaufzeit, darüber hinaus werden 50 weitere in den nachfolgenden fünf Jahren erwartet
• Sicherung von über 840 Arbeitsplätzen in Unternehmen und Forschungseinrichtungen
• Interne und externe Workshops und Symposien für Interessenten, Produzenten und Anwender

Projekttitel: IOA – Internet of Agriculture
Projektzeit: 1.7.2019 – 31.10.2022

IoA – Internet of Agriculture: Wireless Solutions for Digital Farming ist ein Projekt im Rahmen der strategischen Initiative „Agrobusiness & Food“. Es dient der Innovationsförderung von KMUs durch kooperative Forschung & Entwicklung sowie der Stärkung von langfristigen, länderübergreifenden Kompetenznetzwerken, Verbindungen und Synergien zwischen Unternehmen, Forschungseinrichtungen sowie Entwicklungszentren. Durch die grenzübergreifende Kompetenzbündelung wird eine effektive Wertschöpfung im Wachstumsmarkt rund um SmartFarming, IoT-Funktechnologien und Spezialsensoren in den grenznahen Regionen ermöglicht.

Die im Vorhaben verfolgten, zentralen Zielsetzungen betreffen:

• Bessere Auslastung landwirtschaftlicher Erzeugung – effizientes Farmmanagement und effektivere Bewirtschaftung
• Optimierung hochwertiger und nachhaltiger agrologistischer Konzepte – besseres Dokumentations-, Ressourcen-, Ertrags- und Erntemanagement
• Präzise Produktion mittels Anwendung hochwertiger Umwelttechnologien – Ressourceneffizienz, Arbeitssicherheit und Qualitätssicherung in der Produktion landwirtschaftlicher Güter
• Förderung von Ressourceneffizienz – Wasser- und Rohstoffeinsparungen
• Cross-Over zum Sektor „Hightech Systems and Materials (HTSM)“ – Anwendung neuer Technologien, Förderung von Digitalisierungsprozessen in der Landwirtschaft („Farming 4.0“)

Die verstärkte Innovationskraft in der Grenzregion, dargestellt durch die neuen Produkte, trägt dazu bei, die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern, Arbeitsplätze zu sichern sowie neue Arbeitsplätze entstehen zu lassen. Zusätzliche Absatzmärkte werden durch die neuen Produkte erschlossen und frühzeitig durch die innovativen Unternehmen der Region besetzt. Um diese Ziele zu erreichen, setzt RheWaTech, der Lead-Partner des Projekts, nach Rücksprache mit den weiteren Projektpartnern auf das Open Source System farmOS, das an spezielle Anforderungsprofile angepasst wird.

Weitere Firmen und Institutionen aus den Bereichen Landwirtschaft wurden bereits in einer frühen Projektphase als assoziierte Partner zum Wissens- und Erfahrungsaustausch eingeladen und schaffen so ein über das Projekt hinausgehendes, nachhaltiges Kompetenznetzwerk.

Projekttitel: Gärtners Grüner Daumen – Growing Support for Greenhouse Production
Projektzeit: 1.1.2020 bis 31.10.2022

Webseite: interregv.deutschland-nederland.eu

Die Produktion von Zierpflanzen und Gemüse ist eine bedeutende wirtschaftliche Aktivität im regionalen Gartenbau entlang der deutsch-niederländischen Grenze. Steigende Lohnkosten, Fachkräftemangel, internationaler Wettbewerb sowie steigende Qualitätsanforderungen durch Vermarkter und Verbraucher setzen die Branche zunehmend unter Druck. Betriebsleiter müssen sich immer mehr zu Gartenbau-Managern entwickeln. Das Projekt „Gärtners Grüner Daumen“ will Beiträge leisten, die zu einer spürbaren Verbesserung und Entlastung in der betrieblichen Praxis führen. Digitalisierung und insbesondere Verfahren der künstlichen Intelligenz bzw. des Machine Learning können auch Kleinstbetrieben helfen, ihre Wettbewerbsfähigkeit zu steigern.

Kern des Projektes ist die Entwicklung eines selbstlernenden “Decision Support System (DSS)”. Dazu werden Aktivitäten der Kulturführung zuerst mit Sensoren aufgezeichnet und automatisch dokumentiert. Mithilfe von Machine-Learning-Methoden werden aus den generierten Beobachtungen Zusammenhänge zwischen den aktuellen und historischen Umweltmesswerten (Klima, Licht, Pflanze, Boden) einerseits und den Entscheidungen der Kulturführung (Düngung, Bewässerung, Klimaänderung, etc.) andererseits identifiziert, um Regeln daraus abzuleiten.

In der Trainingsphase könnte eine Interaktion des Systems mit dem Kulturführer zum Beispiel so lauten: “Wenn in der Vergangenheit ähnliche Bedingungen im Gewächshaus und an der Pflanze vorherrschten, hast du dich in 80% der Fälle für Alternative A, in 15% für B und in 5% für C entschieden. Willst du wieder A wählen?” (Solche Vorschläge kennen wir in ähnlicher Weise z.B. vom Amazon Online Shop). Dadurch lernt das DSS kontinuierlich und könnte nach gewisser Zeit automatisch die notwendigen Aktionen einleiten und den Kulturführer nur noch informieren sowie durch Beobachtung selbst Regeln bei verändertem Verhalten in der Produktion ableiten, wenn etwa eine neue Kultur angebaut wird.