Die 10-Jahres-Vision des Connected-Farm-Projekts wird mit TagoIO Wirklichkeit

** Internet of Things: Ein Plan für Brasiliens Agrarwirtschaft**

2016 schrieb die brasilianische Regierung eine Studie zum Thema Internet of Things (IoT) aus, um die Entwicklung des nationalen IoT-Plans zu unterstützen. Ziel war es, die besten am Markt verfügbaren Lösungen in Bezug auf Technologie und Skalierbarkeit zu identifizieren. Den Zuschlag erhielt das Joint Venture aus dem brasilianischen Forschungszentrum CPqD und der Unternehmensberatung McKinsey sowie Pereira Neto Macedo Advogados. Über mehr als ein Jahr hinweg führten sie eine Studie durch, um Vorschläge für die öffentliche Politik zu erarbeiten und die Förderinstrumente für IoT-Innovation aus Sicht der brasilianischen Regierung zu verbessern.

Die Studie bezog Beiträge verschiedener Sektoren des brasilianischen Marktes und auch internationaler Organisationen mit ein. Ende 2018 wurde die Studie veröffentlicht und auf der Futurecom, dem wichtigsten brasilianischen Telekommunikations-Event, präsentiert. Die Studie zeigte auf, welche Branchen aus Sicht der Regierung in Bezug auf IoT-Auswirkungen und Nutzen am wichtigsten sind.

Die ausgewählten Branchen lassen sich im Akronym SHAI zusammenfassen: Smart Cities, Health (Gesundheit), Agribusiness (Agrarwirtschaft) und Industry (Industrie).

Brasilianische IoT-Pilotprojekte

Im Anschluss an den brasilianischen IoT-Plan schrieb die BNDES 2018 eine neue Ausschreibung aus, um IoT-Pilotprojekte in den priorisierten Branchen auszuwählen. Diese Projekte sollten von der brasilianischen Regierung unter Beteiligung privater Unternehmen finanziert werden und zwei Jahre dauern, mit effektivem Start Ende 2020. Die PUC-Rio war eine der 15 ausgewählten gemeinnützigen technologischen Institutionen und arbeitet seitdem an der Umsetzung in Zusammenarbeit mit vielen technologischen und finanziellen Partnern an Gesundheits- und Agrarlösungen in IoT-Projekten. 2019 verdoppelte die BNDES das Budget für die IoT-Piloten auf 30 Millionen R$ für Projekte in 32 Städten in 11 brasilianischen Bundesstaaten.

Smart Agribusiness

Obwohl PUC-Rio auch für Projekte in anderen Segmenten ausgewählt wurde, konzentrierten sich alle Anstrengungen für das IoT-Pilotprojekt zunächst auf den Bereich Agrarwirtschaft. Zwei Regionen wurden ausgewählt, um die Auswirkungen und Vorteile von IoT zu bewerten: zwei landwirtschaftliche Betriebe im Hinterland des Bundesstaates Sao Paulo (Holambra) und ein weiterer im zentralen Hinterland Brasiliens, im Bundesstaat Mato Grosso (Santiago do Norte). Diese Betriebe weisen sehr unterschiedliche Realitäten auf.

Während die Betriebe in Sao Paulo große ländliche Grundstücke sind, die ihre gesamte Produktion exportieren, befindet sich Santiago do Norte in einer ganz anderen Situation. Abgelegen in einer zentralen Region des Landes, etwa 600 km von der Hauptstadt Cuiaba entfernt und nahe des Indigenen-Reservats Xingu, mangelt es an Telekommunikationsinfrastruktur, und die landwirtschaftliche Produktion dient ausschließlich dem nationalen Markt und dem lokalen Verbrauch.

Brasilianische Agrarproduktion

Um zur Projektbeschreibung überzugehen, lohnt sich ein Blick auf den brasilianischen Agrarmarkt und seine Rolle in der brasilianischen Wirtschaft. Die Agrarwirtschaft ist einer der, wenn nicht der wichtigste Sektor für die brasilianische Wirtschaft. Sie macht 20 % des gesamten Bruttoinlandsprodukts (BIP) und mehr als 43 % der Exporte aus.

Letztes Jahr, trotz aller Pandemie-bedingten Probleme, war es der einzige Sektor mit Wachstum im letzten Quartal des Jahres und überholte sogar die USA bei der weltweiten Sojaproduktion. Der Großteil dieser Produktion konzentriert sich im zentralen Westen, in Mato Grosso und Mato Grosso do Sul.

Es ist wichtig zu betonen, dass diese Ergebnisse aus einem hochmechanisierten Industriesektor stammen, der in den letzten Jahren vollständig auf Technologie gesetzt hat. In Brasilien gibt es zwei Arten ländlicher Betriebe: Großbetriebe, die fast 80 % der bepflanzten Fläche des Landes ausmachen, und Kleinbetriebe mit den restlichen 20 %.

Allerdings machen dieselben Kleinbetriebe 77 % der Gesamtzahl der ländlichen Betriebe aus. Anders gesagt: Großbetriebe decken den Großteil der Fläche ab, während Kleinbetriebe nur 20 % abdecken.

Ein weiterer Punkt: Ein großer Teil der ländlichen Arbeitskräfte arbeitet auf Kleinbetrieben, die sich hauptsächlich im Zentral-Westen/Nordosten des Landes erstrecken.

Hinzu kommt, dass diese ländliche Arbeitskraft in den letzten Jahren aufgrund der intensiven Mechanisierung des Sektors rückläufig ist. Zusammengenommen haben wir einen Agrarsektor, der für die brasilianische Wirtschaft so wichtig ist. Er hat regionale Unterschiede, gilt aber trotz aller Technologie-Investitionen der letzten Jahre noch als “Agro 3.0” und muss den nächsten Schritt machen. Das wäre “Agro 4.0”, wo neben aller verfügbaren Technologie auf dem Feld auch Zugang zu Telekommunikationsinfrastruktur besteht, sodass die gesamte Produktionskontrolle aus der Ferne über das Internet erfolgen kann.

Die Herausforderung

Der Internetzugang in Brasilien für ländliche Betriebe ist ein Thema, das direkt mit den Größenunterschieden zusammenhängt. Für Großbetriebe gibt es, auch wenn sie weit von großen städtischen Zentren entfernt sind, technologische Alternativen wie Satellitennetzwerke für die Anbindung der Plantagen. Und meistens haben große Betriebe das Investitionskapital (CAPEX) für die notwendigen Investitionen.

Santiago do Norte (Mato Grosso)

Das gilt nicht für Kleinbetriebe. Sie sind zahlenmäßig die größte Gruppe, können aber nicht in Technologie investieren, was ihre Möglichkeiten zur Ertragssteigerung einschränkt. In diesem Kontext zielt der Plan der Regierung darauf ab, IoT-Technologie zugänglicher für diese Kleinbetriebe zu machen und die technologische Kluft zwischen kleinen und großen Landwirten zu verringern. Das Hauptziel ist es, den Zugang für alle zu egalisieren und Chancen für beide Seiten zu verbessern. Der Internetzugang in Agrarregionen Brasiliens ist keine Frage der Technologie, sondern vor allem der Investitionen.

Die Lösung

Obwohl die Macuco-Farm (in Santiago do Norte) als kleiner ländlicher Betrieb gelten mag, ist sie flächenmäßig riesig. Für das Projekt wurden drei Kulturen ausgewählt, um die technologischen Auswirkungen und Vorteile zu prüfen: Zitrone, Maniok und Weideland. Für jede davon werden sechs Anwendungsfälle bewertet.

Das Projekt sieht die Evaluierung von LPWAN-Datennetzwerken (LoRa, NB-IoT) vor. Das LoRa-Netzwerk wird in zwei Varianten implementiert: das American-Tower-Netzwerk als öffentlicher Anbieter und ein privates LoRa-Netzwerk mit Gateways verschiedener Anbieter. Das NB-IoT-Netzwerk wird von TIM/Arqia (Mobilfunknetzbetreiber) bereitgestellt.

Das Projekt testet beide Konnektivitätsoptionen, Plattformen und die zugehörigen IoT-Geräte. Alle von den IoT-Sensoren/Geräten gesammelten Daten werden an das Satelliten-Terminal (VSAT) gesendet, das den Backhaul bildet, die Informationen bündelt und an das Hispamar Teleport (Rio de Janeiro) weiterleitet, von dort an die Netzwerk-Server in der Cloud. Auf der Farm besteht auch die Möglichkeit, die gesammelten Daten über einen lokalen ISP (Internet Service Provider) zu übertragen. Für das Projekt werden derzeit beide Optionen in Betracht gezogen.

Eine Schlüsselkomponente des Projekts ist die IoT-Plattform (Core, Komponenten, GUI und Dashboards), die alle Informationen bündelt und darstellt. Hierfür haben wir uns unter anderem für TagoIO entschieden, aufgrund der Funktionen, der schnellen Anpassungsmöglichkeiten und auch wegen der Expertise, die während der Gespräche über das Projekt demonstriert wurde.

Die Ergebnisse

Wie bereits erwähnt, ist das Pilotprojekt auf zwei Jahre angelegt. Die Ergebnisse, die als Leitlinien dienen, sind bereits definiert. Im Folgenden die wichtigsten:

• Aufbau und Test einer Plattform, die den Datenfluss, die Zugänglichkeit von Informationen und die Erweiterung des Wissens im agronomischen Management von Boden, Wasser und Energie ermöglicht und Elemente der Landwirtschaft integriert.

• Integration technologischer Werkzeuge zur Unterstützung der Entscheidungsfindung im Management ländlicher Betriebe, um den Einsatz natürlicher Ressourcen wie Boden und Wasser zu optimieren und die Ernteproduktivität sowie die Wirtschaftlichkeit der Feldarbeit zu steigern.

• Implementierung einer Plattform zur Überwachung von Schwankungen der Umwelt- und Bodenbedingungen als Entscheidungshilfe für Bodenbearbeitung, Pflanztermin, Blattdüngung, Überwachung des Pflanzenwachstums, Bewertung der Pflanzengesundheit, Pflanzkorrektur und Bewässerungstechniken mithilfe von IoT (technologische Konnektivitätslösungen, Datenerfassungs- und Analyseplattformen sowie nützliche Informationsdienste für den Erzeuger). Diese Arbeit wird in Zusammenarbeit mit dem Technologiepartner EMBRAPA (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuaria) durchgeführt.

• Implementierung einer Asset-Management-Plattform und Performance-Management für landwirtschaftliche Maschinen mit dem Ziel, die Rentabilität in der Produktion zu steigern.

• Bereitstellung von Entscheidungsgrundlagen für die BNDES zur Neuausrichtung von Technologie-Investitionen im Agrarmarkt. Das Pilotprojekt wird auch vom INMETRO (Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia) qualifiziert.

• Zusammenstellung einer kommerziellen Lösung mit allen technologischen Partnern des Projekts, um die getesteten und genehmigten Technologien für die verschiedenen Anwendungsfälle zu skalieren.

“Unsere Partnerschaft mit TagoIO hat es uns ermöglicht, eine dynamische und skalierbare IoT-Plattform aufzubauen, mit der wir bei der Gewinnung und Interpretation der Daten von verschiedenen IoT-Geräten schnell vorankommen.”

Erläutert Marlene Pointes, Koordinatorin des Programms IoT Pilotos an der Pontifical University of Rio de Janeiro.