Ziele

Ausgangssituation
Die Sicherstellung der Versorgung einer wachsenden Weltbevölkerung mit qualitativ hochwertigen Nahrungsmitteln ist die erste und wichtigste Aufgabe der Landwirtschaft. Weitere Aufgaben der Landwirtschaft sind die Produktion von Rohstoffen für Industrie- und Energiesektoren, z.B. Biomasse für Biogasanlagen. Agrarwirtschaft kann und muss darüber hinaus aber auch einen Beitrag zur Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen durch die Erzeugung nachwachsender Rohstoffe leisten. Diese Politikstrategie der Bioökonomie in Verbindung mit der Hauptaufgabe Ernährungssicherung erfordert zwingend eine nachhaltige Erhöhung der Produktivität der Landwirtschaft.

Gesellschaftlich problematisch ist jedoch bei einer Produktivitätssteigerung angesichts der Endlichkeit fossiler Energieträger und der klimaschädlichen CO2-Emissionen der Dieselkraftstoffnutzung eine weitere Ausdehnung des Dieselkraftstoffverbrauchs und der daraus resultierenden Klimagasemissionen. Die Politik hat den Handlungsbedarf in Bezug auf den Ressourcen- und Klimaschutz erkannt und konkrete Ziele bis zum Jahr 2030 formuliert.

Der Kraftstoffverbrauch ist einer der zentralen variablen Kostenfaktoren der Landwirtschaft. Eine Verbesserung der Ressourceneffizienz durch Senkung des Kraftstoffverbrauchs stärkt die wirtschaftliche Situation des einzelnen Landwirts und die Wettbewerbsposition der Landwirtschaft insgesamt. Der Einsatz von Kraftstoffen aus fossilen Energieträgern hat je-doch auch einen maßgeblichen Anteil an den Treibhausgas-Emissionen. Daher ist es sowohl aus der Sicht der Landwirte als auch aus volkswirtschaftlicher Sicht sinnvoll und notwendig, Forschung zur Steigerung der Effizienz des Kraftstoff-Einsatzes voranzutreiben.

Landwirtschaft unterscheidet sich von anderen Wirtschaftssektoren durch Alleinstellungs-merkmale, die einer Übertragung von Ansätzen anderer Sektoren – insbesondere des PKW-Sektors – zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz oder der CO2-Emissionen entgegenstehen. Dies sind insbesondere:

  • eine nicht standardisierbare Produktionsbasis, die durch unterschiedliche natürliche und jährliche schwankende Standortbedingungen gekennzeichnet ist (z.B. Bodenar-ten, Witterungsverlauf)
  • eine sehr heterogene Agrarstruktur,
  • unterschiedliche betriebliche Ausrichtungen und Bewirtschaftungsformen,
  • Notwendigkeit für standortangepasste Produktions- und Arbeitsverfahren,
  • große Bandbreite situations- und standortabhängig eingesetzter Technik,
  • mangelnde Planungssicherheit auf Grund von Witterungseinflüssen.

Diese Komplexität der Landwirtschaft ist als Herausforderung und gleichzeitig auch als Chance zu verstehen, da damit eine Vielzahl von Ansatzpunkten gegeben sind, den Kraftstoffeinsatz und die daraus direkt resultierenden CO2-Emissionen zu optimieren. Die Reduzierung der Komplexität auf eine Kenngröße oder eine Maschinenbaugruppe würde die landwirtschaftliche Realität ignorieren und das Erreichen eines Dieselverbrauchsoptimums in der landwirtschaftlichen Praxis von vornherein ausschließen. Ebenso wird eine Standardisierung von Bewirtschaftungsverfahren oder eingesetzten technischen Lösungen zur Reduzierung von Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen dieser Komplexität nicht gerecht und sind da-her weder sinnvoll noch umsetzbar.

Gesamtziel des Vorhabens
Mit dem Vorhaben wird das Ziel verfolgt, Optionen zu definieren und zu analysieren, die den spezifischen Kraftstoffverbrauch in der Landwirtschaft verringern können: Weniger Dieselverbrauch als Input pro Einheit Output.

Der tatsächliche Dieselverbrauch – und damit der CO2-Ausstoß – ist das Resultat von vier grundsätzlich unterschiedlichen Faktoren:

  • Dieselverbrauch der Antriebsmaschinen,
  • Auswirkungen des Einsatzes unterschiedlicher Geräte und deren Kombination,
  • Angemessene Bedienung der Aggregate und
  • Nutzung von alternativen Energieträgern

Folgerichtig soll das Vorhaben Optimierungspotenziale bei allen vier Ansatzpunkten identifizieren (s. nachstehendes Bild).

4-Säulen-Modell der CECE/CEMA

Bild: 4-Säulen-Modell der CECE/CEMA

Durch eine enge Verzahnung der landtechnischen Industrie mit der Wissenschaft sollen neue Innovationspotentiale zur Kraftstoffeinsparung bei Landmaschinen und landtechnischen Verfahrensketten identifiziert werden. Ausgehend von den Klimaschutzzielen der EU werden daraus konkrete Zielvorgaben für eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der resultierenden CO2-Emissionen erarbeitet.

Im Forschungsvorhaben werden die grundlegenden Methoden zur Umsetzung dieses Konzepts erarbeitet. Regionstypische Modellbetriebe sind zu identifizieren und ihre standort- und fruchtfolgespezifischen Verfahrensketten in einem Simulationsmodell abzubilden. Sie stellen die Grundlage für die Untersuchung von Reduktionspotentialen dar. Vorhandene Datenquellen sind zu integrieren und neue Messungen durchzuführen, soweit substantielle Datenlücken in Verfahrensketten aufgedeckt werden.

Im Gemeinschaftsprojekt von Wissenschaft und Agrartechnikindustrie ist darauf aufbauend das Potential zukünftiger Technologien und Verfahren in Hinblick auf eine Verbesserung der Kraftstoffeffizienz in unterschiedlichen Boden-Klimazonen zu quantifizieren. Mit Blick auf das Kernziel Klimaschutz besteht bei einer reinen nationalen Betrachtung die Gefahr, dass im internationalen Vergleich wenig effiziente Handlungsempfehlungen abgeleitet werden. Wenn in ausländischen Produktionsverfahren mit wesentlich geringerem Aufwand ein deutlich höheres Einsparpotential erreicht werden kann, ist es aus klimapolitischer Sicht kontraproduktiv vergleichsweise ineffiziente nationale Handlungsempfehlungen auszusprechen. Für die künftige internationale Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Landtechnikhersteller wird es langfristig ebenfalls erforderlich sein, Einsparpotentiale für Produktionssysteme im Ausland zu identifizieren. Hinzu kommt, dass die Produktionssysteme deutscher Ackerbaubetriebe je nach Region vor erheblichen Herausforderungen stehen. Als Beispiele sind Marschgebiete mit zunehmenden Ackerfuchsschwanzresistenzen oder leichte Standorte zunehmende Frühsommertrockenheit zu nennen. Diese Herausforderungen werden zu ähnlichen Anpassungen der Produktionssysteme führen, wie an ausländischen Produktionsstandorten, die schon länger mit diesen Herausforderungen konfrontiert sind. Als Vorbilder sind hier vor allem die Ackerfuchsschwanzstandorte in Ostengland sowie die Trockenstandorte in Süd- und Osteuropa zu nennen. Vor diesem Hintergrund muss das zu entwickelnde Simulationsmodell in der Lage sein, Produktionssysteme im Ausland mit abzubilden. Ebenso muss eine Methodik der Qualifizierung der Effizienz entwickelt und auf neue Technologien und Verfahren angewandt werden.

Eine der zentralen Herausforderungen des Projekts wird darin bestehen, den Status Quo des Zusammenhangs zwischen landwirtschaftlichen Prozessen und den damit erzielten Erträgen auf typischen Produktionsstandorten zu erfassen und in einem zweiten Schritt, den möglichen Einfluss geänderter Prozesse und/oder Maschinen und/oder verbesserter Bedienung auf den Output abzubilden.