Date post: | 14-Aug-2019 |
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Fakultät Maschinenwesen Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen
Fakultät Maschinenwesen Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen Fakultät Maschinenwesen Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen Fakultät Maschinenwesen Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen
Professur AgrarsystemtechnikZINT - Bergstr. 120, Raum [email protected]
Professur Agrarsystemtechnik
Gegenwart und Zukunft der weltweiten Landwirtschaft
Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Herlitzius
Fakultät Maschinenwesen Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen
26.04.2010 Agrarsystemtechnik -4-
1. Einleitung: Geschichte und Gegenwart2. Globale Marktsituation3. Entwicklungstendenzen und Besonderheiten der Landtechnik4. Maschinenbau und Landtechnik = Landmaschinenbau
Fakultät Maschinenwesen Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen
26.04.2010 Agrarsystemtechnik -5-
2 PS
Quelle: Thomsen, J.W.: Vom Hakenpflug zum Mähbinder
Quelle: Eggert, A.: Von der Mähmaschine zum Mähdrescher
25 PS
1 PS
Getreideernte im 19. Jahrhundert
Fakultät Maschinenwesen Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen
26.04.2010 Agrarsystemtechnik -6-
Getreideernte im 20. Jahrhundert
Quelle: Dr. Ludger Frerichs Okt. 2004
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -7-
Quelle: John Deere - Werksfoto
Quelle: John Deere - Werksfoto
14m
396kW (530 PS)
Quelle: Claas - Werksfoto
431 kW (586 PS) Quelle: CNH - Werksfoto
Getreideernte Heute
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -8-
Quellen: Krone - Werksfoto
760kW (1020 PS)
Futterernte Heute
Fakultät Maschinenwesen Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen
26.04.2010 Agrarsystemtechnik -9-
Getreideernte Zukunft
Fakultät Maschinenwesen Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen
26.04.2010 Agrarsystemtechnik -10-
Getreideernte Zukunft
Fakultät Maschinenwesen Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen
26.04.2010 Agrarsystemtechnik -11-
1. Einleitung: Geschichte und Gegenwart2. Globale Marktsituation3. Entwicklungstendenzen und Besonderheiten der Landtechnik4. Maschinenbau und Landtechnik = Landmaschinenbau
Fakultät Maschinenwesen Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen
26.04.2010 Agrarsystemtechnik -12-
• Die Weltbevölkerung wächst weiter
• Der Bedarf an Nahrungsgütern wächst
• Der Bedarf an Energie wächst
Extensives Wachstum der Produktion ist begrenzt – 90% der Weltanbau-flächen sind bewirtschaftetIntensives Wachstum (Ertragssteigerung) ist Notwendigkeit
Weltmarktsituation
World Wide Market Tractors&Harvesters by Region in Million US-Dollar
$0
$5.000
$10.000
$15.000
$20.000
$25.000
$30.000
1996 2001 2006 2011
North AmericaWestern EuropeAsia
Source: Valtra
Population (thousands), All Variants 1960-2050
0
2.000.000
4.000.000
6.000.000
8.000.000
10.000.000
12.000.000
1960 1970 1980 1990 2000 2010 2050
Medium VariantHigh VariantLow VariantConstant-Fertility Variant
Source: Population Division of the Department of Economic and Social Affairs of the United Nations Secretariat,
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -13-
6.500
5.100
2.700
1.700
2.500
1900 1950 2000 Heute 2025
Weltmarktsituation
Der zukünftiger Bedarf an Nahrungsmitteln und Biomasse erzeugen stark steigende Nachfrage bei begrenzter Verfügbarkeit landwirtschaftlich
nutzbarer Fläche
Forderung nach weiteren Produktivitätssteigerung der Maschinensysteme
Landwirtschaftlich nutzbareFläche [m2] pro Kopf
1,0 Mrd
2,0 Mrd
6,0 Mrd
9,0 Mrd
6,6 Mrd
1800 1900 2000 Heute 2050
Weltbevölkerung
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -14-
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
1650
1750
1800
1850
1900
1950
1960
1965
1975
1985
1990
2000
2025
2050
Jahr
Wel
tbev
ölke
rung
[Mio
]
Jeden Tag müssen für weitere 208 000 (jährl. 76 Mill.) Menschen Lebensmittel und Rohstoffe bereit gestellt werden
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1950 1970 1990 2010
Jahr
Land
w. N
utzf
läch
e LN
[Mio
.ha]
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
rel.
LN [h
a/M
ensc
h]
Welt
EntwicklungsländerIndustrieländer
ha LN je Mensch
Welternährung - mit Hilfe der Landtechnik
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -15-
Bevölkerungswachstum
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -16-
495
USA 52%
EU 3%Brasilien 8%
Schwarzmeer 11%
Australien 5%
Argentinien 10%
andere 11%
Quelle: DLG Mitteilungen 1/2010Grobgetreide Export
Japan 17%
Mexico 11%
Saudi Arabien 10%
Süd Korea 6%Nordafrika/Nahost 17%
Asien 17%
andere 22%
Quelle: DLG Mitteilungen 1/2010
Grobgetreide Import
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -17-
VerwertungsketteMenschliche Ernährung
30 % η-Nutztiere
12 %
30 %
40 %
Quelle: Lundqvist, J., C. de Fraiture and D. Molden. Saving Water: From Field to Fork – CurbingLosses and Wastage in the Food Chain. SIWI Policy Brief. SIWI, 2008.
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -18-
1. Einleitung: Geschichte und Gegenwart2. Globale Marktsituation3. Entwicklungstendenzen und Besonderheiten der Landtechnik4. Maschinenbau und Landtechnik = Landmaschinenbau
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -19-
• Ertragssteigerung– Rohstoffe zur Nahrungsmittelproduktion– Futter zur Tierernährung
• Biomassenutzung als Alternative zu Erdöl / Erdgas– energetische Verwertung – stoffliche Verwertung
• Ökoeffizienz und Nachhaltigkeit der Verfahren– Ressourcenverbrauch und Regeneration– CO2 - Bilanz
• Anpassung der Betriebsstrukturen– hochproduktive Maschinen und Verfahren– Trend zu nachlassender Qualifikation der Bediener
Makrotrends
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -20-
Getreidebedarf global
Quelle: Thomas Blumtritt, KWS LOCHOW GMBH, Bergen
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -21-
Ertragssteigerung durch Züchtung
Quelle: Thomas Blumtritt, KWS LOCHOW GMBH, Bergen
Fakultät Maschinenwesen Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen
26.04.2010 Agrarsystemtechnik -22-
Ertragssteigerungen durch genetisch veränderte Pflanzen
Fakultät Maschinenwesen Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen
26.04.2010 Agrarsystemtechnik -23-
0,5
1
2
12
28
36
0 10 20 30 40Bedarf an AKh / ha
Quelle: Bertram, Flur und Furche H3, 2006
1950 Binder und Dreschmaschine
1950 gezogener Mähdrescher
1960 Gezogener Mähdrescher
1970 Selbstfahrender Mähdrescher
1990 Selbstfahrender Mähdrescher
Heute Selbstfahrender Mähdrescher
Beispiel Arbeitsproduktivität Mähdruscherhöhte Durchsatzleistung, Schneidwerksbreiten und Korntankkapazität
Industrialisierung Verwendung neuer industrieller Techniken (Organisation, Logistik, BWL, ...)
Modernisierung neue Arbeitsverfahren und Technik, leistungsstärkere Maschinen und bauliche Anlagen
Spezialisierung Ausrichtung auf Spezialgebiet: z.B. Milchviehhaltung, Öko, Getreideerzeugung, Tierhaltung
Leistung, Produktivität
Ausstattung der Betriebe mit leistungsstärkeren Schleppern und Selbstfahrern
Strukturwandel in der Landwirtschaft
y = 1,66x + n
0
50
100
150
200
250
1930 1950 1970 1990 2010
Jahr
Mot
orle
istu
ng/[k
W]
Fakultät Maschinenwesen Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen
26.04.2010 Agrarsystemtechnik -24-
Strukturwandel in der Landwirtschaft
y = 1,66x + n
0
50
100
150
200
250
1930 1950 1970 1990 2010
Jahr
Mot
orle
istu
ng/[k
W]
0,5
1
2
12
28
36
0 10 20 30 40Bedarf an AKh / ha
Quelle: Bertram, Flur und Furche H3, 2006
1950 Binder und Dreschmaschine
1950 gezogener Mähdrescher
1960 Gezogener Mähdrescher
1970 Selbstfahrender Mähdrescher
1990 Selbstfahrender Mähdrescher
Heute Selbstfahrender Mähdrescher
Beispiel Arbeitsproduktivität Mähdruscherhöhte Durchsatzleistung, Schneidwerksbreiten und Korntankkapazität
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -25-
Beispiel Deutschland
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -26-
Auswirkungen des Strukturwandels
• stagnierende bis rückläufige Erzeugerpreise bei steigenden Betriebsmittelpreisen dadurch Rückgang der Nebenerwerbsbetriebe – Ausnutzung von Nischen (Bioanbau, Sonderkulturen)
aber Engpässe durch Bedarfssteigerung vorhersehbar• Anforderung an die Qualifikation der Arbeitskräfte steigt ständig
aber kann nicht in der Breite gedeckt werden• Abbau von Schutzzöllen, Subventionen und Beihilfen des
Staates bzw. der EU dadurch enormer Druck auf die Erzeugerpreise
• Wachsende Anforderungen an den Umweltschutz (Bodenschutz, Wasserschutz, Emissionen, Tierschutz, Naturschutz)
• Produktivität steigt Arbeitskräftebedarf sinkt ständig
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -27-
1. Einleitung: Geschichte und Gegenwart2. Globale Marktsituation3. Entwicklungstendenzen und Besonderheiten der Landtechnik4. Maschinenbau und Landtechnik = Landmaschinenbau
Fakultät Maschinenwesen Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen
26.04.2010 Agrarsystemtechnik -28-
Entwicklungstendenz der Landmaschinen
Früher Gegenwart
MuskelkraftbetriebenRein mechanischManufaktur
VerbrennungsmotorMechatronik, LeistungshydraulikGlobal operierende Konzerne
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -29-
Umsatz Landtechnik 2007 in €
9.100.000.000
7.300.000.000
5.000.000.000
2.500.000.000
1.100.000.000
576.000.000
504.000.000
305.000.000
290.000.000
199.000.000
John Deere
Case New Holland
AGCO
Claas
SameDeutzFahr
Kuhn
Kverneland
Krone
Amazonen Werke
Pöttinger
Firmen
Bruns, Fella, Fliegl, Grassdorf Wennekamp, GKN-Walterscheid, Grimme, Holder, Holmer, Horsch, Krampe, Lemken, Rasspe, Schumacher, Stoll, Strautmann, Zürn, Köckerling
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -30-
Landtechnik Produktion
Umsatz Landtechnik weltweit: 2000: 52,7 Mrd $2005: 70,2 Mrd $
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -32-
Feldspritzen bis 46 m AB, 10000 L (Damman DT 2600H)
Leistung Mais häckseln 250 t/h, 14 Reihen (Krone BigX mit EasyCollect)
Maschinenleistung Häcksler 1020 PS (Krone BigX 1000)
Maschinenleistung Traktor 600 PS (DTU T860, Neuentwicklung)
Bodenbearbeitungsgeräte bis 18 m AB (Horsch ATD Sähmaschine)
Leistung Mähen 20 ha/h, 14 m AB (Claas Cougar, 480 PS)
Durchschnittliche Milchleistung 8637 kg/Jahr (Sachsen 2006)
Zuckerrübenernte bis 9 Reihen, 2,5 ha/h (Ropa euro-Tiger V3, 600PS)
Ausgewählte Landtechnik in Zahlen
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -33-
Entwicklungstendenzen in der Automatisierungvon Erntemaschinen
... Heute ... Jahr
Inte
grat
ions
grad
Fernüberwachte Autonome Arbeitsmaschine
Regelungvon Teilprozessen
Überwachungund Steuerung
Regelungkomplexer
ProzesseQualitätssensoren:- Reinheit- Kornbruch- Strohqualität- Proteingehalt
Sensor Überkehrqualität
Automatische Maschineneinstellung
Leitlinie am Bestand(optischer Sensor)
Schneidwerks-höhenregelung
Leitlinie am Bestand(mech. Sensor)
Ausgleich am Seitenhang
Überkehr-, Massefluss-und Feuchtesensor
Einstellung von Arbeits-elementen in der
KabineVerlustsensor
Drehzahlwarnung, Anzeigenvon Betriebsdaten
GPS basierte Fahrzeugsteuerung„AutoTrac“
Fahrgeschwindigkeitsregelung„HarvestSmart“
Motormanagement
Flotten Management
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -34-
Moderne Landtechnik ?
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -35-
Leistungsfähiger durch• mehr Intelligenz /
Automatisierung• mehr Wissen / Sensorik• Optimierung einzelner Prozesse• Optimierung von Prozessketten• mehr Leistung / größere
Maschinen• alternative Konzepte• höhere Produktivität
durch mehr Komfort
Moderne Landtechnik
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -36-
Automatische Lenksysteme
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -37-
Ertragsmessung / Messung von Inhaltsstoffen
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -38-
Feldhäcksler mit 1000 PS (2 Motoren)
Rübenroder: 50 t auf dem Feld
Höhere Antriebsleistung
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -39-
10,5 m in Europa, bis 14 m in Australien
Größere Arbeitsbreiten
14 Reihen Mais (10,5 m)
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -40-
MT 875 B 446 kW (600 PS)
Höhere Motorleistung
373 kW (507 PS)
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26.04.2010 Agrarsystemtechnik -41-
Entwicklungstendenz
Früher Gegenwart Zukunft
Quelle: John Deere
MuskelkraftbetriebenRein mechanischManufaktur
VerbrennungsmotorMechatronik, LeistungshydraulikGlobal operierende Konzerne
Verbrennungsmotor ?Autonome Systeme,max. ProduktivitätGlobale Konzerne
Autonomous Tractor
Autonomes Saat- undPflegesystem
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Quelle: Eggert, A.: Von der Mähmaschine zum Mähdrescher
Quelle: Thomsen, J.W.: Vom Hakenpflug zum Mähbinder
http://www.pope-design.net/portfolio.htm
http://www.krone.de/
http://claas.com/group/generator/cl-gr/de/main/start,lang=de_DE.html
http://www.deere.com/en_US/deerecom/index.html
http://www.poettinger.at/
http://www.lemken.com/appc/index.php
http://www.rauch.de/front_content.php
Population Division of the Department of Economic and Social Affairs of the United Nations Secretariat, http://www.un.org/esa/population/
http://www.greatachievements.org/?id=2955
https://www.landtechnik-online.eu/
http://www.dlg.org/
Quelle: DFG: Grüne Gentechnik. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim. 2010 (ISBN: 978-3-527-32857-4)
Quelle:STATISTISCHE INFORMATIONEN zum Getreide- und Futtermittelmarkt. TOEPFER INTERNATIONAL (http://www.acti.de)
http://www.bmelv.de/cln_182/DE/Startseite/startseite_node.html
Quelle: Lundqvist, J., C. de Fraiture and D. Molden. Saving Water: From Field to Fork – Curbing Losses and Wastage in the Food Chain. SIWI PolicyBrief. SIWI, 2008.