Einsatz von KI zur Reduzierung des Energieverbrauchs in der Indoor-Landwirtschaft

Indoor-Farming ist die neue Art der Landwirtschaft, die durch den Einsatz von Technologie verbessert wird. Obwohl Pflanzenfabriken mit künstlicher Beleuchtung (PFALs) die Nahrungsmittelproduktion pro Flächeneinheit steigern können, benötigen sie Ressourcen wie Kohlendioxid und Energie, um optimale Pflanzenwachstumsbedingungen aufrechtzuerhalten.

Indoor-Landwirtschaft, auch bekannt als Landwirtschaft in kontrollierter Umgebung, beinhaltet den Anbau von Pflanzen in einer kontrollierten Umgebung, typischerweise in Innenräumen. Einem Bericht von Fact.MR zufolge wird der weltweite Indoor-Farming-Markt derzeit auf 40,51 Milliarden US-Dollar geschätzt und soll innerhalb des nächsten Jahrzehnts die 118-Milliarden-Dollar-Marke überschreiten.

Diese Art der Landwirtschaft nutzt künstliches Licht und Technologie, um die Wachstumsbedingungen zu optimieren und die Ernteerträge zu steigern. Wie Jennifer Amann vom American Council for an Energy-Efficient Economy es ausdrückt: „Es handelt sich um viele der gleichen Technologien, die man in einem Gebäude für den menschlichen Komfort sehen würde, die aber für Pflanzen genutzt werden.“

Aufgrund der steigenden Nachfrage nach frischen Lebensmitteln mit hohem Nährwert, den Bemühungen, die Auswirkungen des Klimawandels abzumildern, und der Notwendigkeit, das ganze Jahr über höhere Erträge bei begrenztem Platz- und Wasserbedarf zu erzielen, ist das Interesse am Anbau von Nutzpflanzen gestiegen ein geschlossener Raum. Schließlich bietet Indoor-Farming eine wirtschaftliche, ressourceneffiziente und umweltverträgliche Möglichkeit, Lebensmittel anzubauen.

Darüber hinaus kann eine präzise Kontrolle über Umweltfaktoren wie Luftfeuchtigkeit, Licht, Temperatur und Nährstoffgehalt erreicht werden, um die Produktivität zu steigern und Herausforderungen im Zusammenhang mit der traditionellen Landwirtschaft zu bewältigen.

Zu den beliebten Methoden in der Indoor-Landwirtschaft gehören Hydroponik, Aeroponik und Aquaponik, die die Grenzen dessen, was in Innenräumen angebaut werden kann, erweitert haben. Darüber hinaus trägt die Integration von LED-Beleuchtung, dem Internet der Dinge und künstlicher Intelligenz dazu bei, die Branche voranzubringen.

In Texas und den USA beispielsweise kontrolliert Eden Green Technology, ein Unternehmen für vertikale Hydrokultur-Gewächshäuser, jeden Aspekt des Lebens einer Pflanze in seiner 82.500 Quadratmeter großen Anlage, wo 11 km lange Rohre nährstoffreiches Wasser liefern und kühle Luft zur Erzeugung gepumpt wird Das ideale Mikroklima für Salat, der dann an Walmart verkauft wird. Die Einrichtung nutzt LED-Leuchten, die mithilfe programmierter Algorithmen zusätzlich zum natürlichen Licht die richtige Lichtmenge liefern, wodurch sie „ziemlich unabhängig von der Außenumgebung“ ist.

Der Einsatz von Technologie in der Landwirtschaft hat zugenommen, da sie die Möglichkeit bietet, Kosten zu senken, die Pflanzenproduktion zu steigern und die Effizienz zu verbessern. Der Einsatz von Big Data, IoT, Robotik und KI ist besonders vorteilhaft bei der Automatisierung landwirtschaftlicher Abläufe. Während GPS und Sensoren einen datengesteuerten Ansatz zur Optimierung der Pflanzenproduktion nutzen, helfen Drohnen bei der Feldinspektion und der Überwachung des Pflanzenwachstums und des Viehbestands.

Einsatz von KI zur Reduzierung des Energieverbrauchs in der Indoor-Landwirtschaft

Lassen Sie uns nun unseren Fokus auf eine neue Studie richten, die mithilfe künstlicher Intelligenz den Energieverbrauch der Indoor-Landwirtschaft um bis zu 25 % senken konnte.

Durch die Integration von KI in Pflanzenfabriken können wir Licht- und Klimasysteme effizient regulieren, den Energieverbrauch in Fabriken erheblich reduzieren, wertvolle Ressourcen sparen und gleichzeitig die Effizienz steigern. Bei diesen Pflanzenfabriken handelt es sich im Wesentlichen um große Indoor-Farmen, die über eine vollständige Klima- und Lichtsteuerung verfügen.

Laut Benjamin Decardi-Nelson, einem Postdoktoranden im Labor von Fengqi You in Energy Systems Engineering bei Cornell Engineering, kann die Verwendung von KI bei diesen Pflanzen auf der ganzen Welt dazu beitragen, „die Photosynthese, Transpiration und Atmung der Pflanzen zu erleichtern“. Gebäude.“

Dies ist eine enorme Errungenschaft und kann möglicherweise dazu beitragen, den wachsenden Nahrungsmittelbedarf der Welt bei steigender Bevölkerung zu decken. Die Weltbevölkerung beträgt derzeit 8,2 Milliarden und wird laut Prognosen der Vereinten Nationen bis 2050 9,7 Milliarden und bis 2100 11,2 Milliarden erreichen.

In Verbindung mit Urbanisierung und Klimawandel besteht die Notwendigkeit, an den aktuellen Nahrungsmittelproduktionssystemen zu arbeiten und sie effizienter zu machen, damit sie der steigenden Nachfrage gerecht werden können. Daher liegt der Schwerpunkt auf der Indoor-Landwirtschaft, die auf Technologie zur Schaffung kontrollierter Umgebungen setzt. Dadurch sind sie weniger anfällig für den Klimawandel und andere Faktoren, die die traditionelle Landwirtschaft beeinträchtigen.

Aber auch Indoor-Farming ist nicht ohne Herausforderungen. Ihrer Meinung nach sind die aktuellen Umweltkontrollsysteme einfach „nicht intelligent genug“. Sie sind energieintensiv und erfordern ein sorgfältiges Ressourcenmanagement, um nachhaltig zu sein.

Eine Antwort ist Belüftung. Sie kann zwar den Energieverbrauch senken, wirkt sich jedoch auf den Kohlendioxidgehalt und den Feuchtigkeitshaushalt aus, was das Pflanzenwachstum erschwert. Hier kann KI bei der Bewältigung verschiedener Komplexitäten eine große Hilfe sein.

Künstliche Intelligenz wird in der Branche bereits häufig eingesetzt, angefangen bei der Vorhersage von Erträgen auf der Grundlage von Satellitendaten, der Analyse verschiedener Daten (Feldfotos und Satelliten, Wetter und Bodenfeuchtigkeit) bis hin zur Identifizierung von Pflanzenproblemen und der Vorhersage von Krankheitsmustern durch Analyse Pflanzen und empfehlen dann Behandlungen zur Reduzierung des Pestizideinsatzes, indem nur die betroffenen Gebiete hervorgehoben werden. KI hilft Landwirten außerdem dabei, die Ressourcennutzung zu optimieren und Erntepreise auszuhandeln, indem sie Ertragsraten und Qualitätsniveaus bewertet.

Die neueste Studie nutzte unterdessen KI, um den Energieverbrauch in der Indoor-Landwirtschaft zu reduzieren. Laut Decardi-Nelson kann die Rationalisierung von Abläufen mithilfe von KI zur Reduzierung des Energieverbrauchs Indoor-Farmen auch in Regionen rentabel machen, in denen es nur begrenzte Möglichkeiten zur Energieeinsparung gibt. Er fügte hinzu:

„Durch die strategische Abstimmung der Umweltkontrollsystemtechnologie mit der Pflanzenbiologie kann durch Belüftung Energie gespart werden, während gleichzeitig die Kohlendioxidverschwendung minimiert und ideale Wachstumsbedingungen aufrechterhalten werden.“

Ein intelligentes System zur nachhaltigen Lebensmittelproduktion

Die am 9. September in Nature veröffentlichte Studie nutzte Deep Reinforcement Learning und

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