TEIL C

Entwicklung der photovoltaischen Nutzung 2013 (a)

In dieser Jahresübersicht sind die solarbetriebenen Roboter zusammengefaßt, die für die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche in Entwicklung oder im Einsatz sind.

Im Januar 2013 wird über eine Crowdfunding-Kampagne auf Kickstarter berichtet, bei der die 2011 gegründete Firma Peppermint Energy aus Sioux Falls, South Dakota, die Mittel aufbringen will, um eine erste Auflage von mindestens 250 Stück des Forty2 zu bauen - ein tragbares Plug-and-Play-Solar-Mikronetz in einer Box, das Solarmodule, einen Lithium-Ionen-Akku, einen Wechselrichter und einen Energieeffizienzmonitor auf einer Grundfläche von nur 2 x 3 m vereint.

Den Erfindern zufolge kann der 1 kW starke Forty2, von dem die ersten 75 Exemplare 500 $ kosten sollen, nicht nur elektronische Kleingeräte mit Strom versorgen, sondern auch Beleuchtungssysteme, Fernseher, Computer und vieles mehr, was sowohl netzunabhängigen Familien als auch solchen in Entwicklungsländern sehr helfen könnte. Was wiederum 284 Unterstützer motiviert, mit 83.286 $ zur Verwirklichung dieses Projekts beizutragen, obwohl der Zielbetrag nur 25.000 $ betrug.

Später soll die Peppermint Energy ihre Solargeneratoren, die es in Form des Forty2 Max (o. Forty2 Pro+) auch mit 2 kW und zu einem Preis von 2.800 $ gibt, über verschiedene Internet-Plattformen in 20 Länder geliefert haben - doch inzwischen scheint die Firma nicht mehr zu existieren.

Ein PV-Einsatz in einem ganz anderen Anwendungsbereich bildet ein solarbetriebenes Angelköder-Konzept, das von dem Designer Hakan Gürsu entwickelt wurde, der uns bereits mit einem solaren Parkdach V-Tent für Elektroautos, einer Solartaschenlampe Infinite Light und der Solaryacht Volitan begegnet ist.

Der von Angelsportlern inspirierte Solar Rapala Fishing Bait (o. Solar Fishing Lure, Solar Rap) wird im Februar 2013 beim A’Design Award Wettbewerb eingereicht, wo er zum Gewinner in der Kategorie Outdoor-Ausrüstung und Camping-Equipment gekürt wird. Das sechsteilige Set ist für Meeresliebhaber gedacht, die bei Tag und bei Nacht auf Fischfang gehen.

Der Solar Rap ist ein 12 cm langer Angelköder, der aus einem kleinen flexiblen Solarpaneel, Batterien, Reflektoren und Haken besteht und über LED-Bänder im Rücken und eine LED in der Rückenflosse verfügt. Er ist für eine lange Lebensdauer ausgelegt, läßt sich leicht öffnen und die Akkus können ausgetauscht werden.

Er wird er wie ein herkömmlicher Köder verwendet, hat aber den Vorteil, daß er mit seinen von der Sonne aufgeladenen LEDs auch im tiefen Wasser leuchtet. Die LED-Lichter werden mit Knöpfen an den Augen der Fische aktiviert und beginnen zu leuchten oder bei zweimaligem Drücken zu blinken. Und da Fische von leuchtenden Objekten und hellen Stellen angezogen werden, ist es mit dem Solar Rap einfacher, sie zu fangen. Bislang scheint es bei dem Design geblieben zu sein.

Ein Jahr später stellt der Designnobis-Designer im Januar ein weiteres ansprechendes Design vor, das sich aber an anderen Kundenkreis richtet. Solbooth ist eine transparente solarbetriebene Telefonzelle, mit Paneelen auf dem Dach und in den Wänden, die sich mit ihrer durchsichtigen Oberflächen gut in die städtische Umgebung einfügt, während eine praktischen Rampe ihre Zugänglichkeit unterstreicht.

Zwar sind Telefonzellen inzwischen so gut wie verschwunden, zumindest hier in Deutschland, doch die nachhaltige Solbooth ist so konzipiert, daß es als zentraler Kommunikationspunkt für Anrufe und Informationen über eine Stadt dienen kann. Ausklappbare Bereiche im Inneren sind für eine einfache Nutzung vorgesehen. Und auch hierfür gibt es einen Silver A’ Design Award.

Im Mai 2013 berichten die Blogs über eine geniale Marketingmaßnahme der Firma NIVEA im Vormonat, die für eine Reihe von Leuten wirklich nützlich sein kann - nämlich Leute, die den Strand nicht verlassen wollen, aber unbedingt ihr Handy aufladen müssen, zumindest in Brasilien, wo die Werbung geschaltet wurde. International wird sie über einen kurzen YouTube-Clip verbreitet.

Für ihre brasilianischen Kunden hat die Hautpflegemarke einen Solar Ad Charger entwickelt, in Form eines Anzeigenblattes mit einer hauchdünnen PV-Folie - vermutlich aus organischen Dünnschichtzellen. In dem Clip ist zu sehen, daß die energieerzeugende Anzeige eine Beilage des beliebten Nachrichtenmagazins Veja bildet.

Um ihre Geräte aufzuladen, befestigen die Kunden ihre Handys einfach mit einem USB-Stromkabel an dem Stecker der Anzeige und lassen diese im Sonnenlicht liegen. Es läßt sich aber nichts darüber finden, daß die Idee auch anderswo umgesetzt wurde.

Ebenfalls im Mai berichten die Fachblogs über den solarbetriebenen Roboter GROVER der NASA, der seinen ersten Test beim Sammeln und Analysieren von Eisschilddaten im Summit Camp erfolgreich bestanden hat, dem höchsten Punkt Grönlands und einer der härtesten Umgebungen der Erde.

GROVER, eine Abkürzung für ,Greenland Rover und Goddard Remotely Operated Vehicle for Exploration and Research’, ist ein autonomer Polarroboter, der mit einem Bodenradar ausgestattet ist, um die Schichten des grönländischen Eisschildes zu untersuchen, was dabei helfen soll zu verstehen, wie der massive Eisschild an Eis gewinnt und verliert.

Die GROVER-Tests werden bis Juni fortgesetzt, wobei der Roboter Windgeschwindigkeiten von bis zu 48 km/h und Temperaturen von bis zu -30°C widerstehen muß. Der Prototyp war in den Jahren 2010 und 2011 von Studententeams im Rahmen von Sommer-Ingenieur-Bootcamps am Goddard Space Flight Center der NASA entwickelt und anschließend an der Boise State University weiter optimiert worden. Neben dem Bodenradar besitzt der Roboter ein autonomes Steuerungssystem, und beides ist zwischen zwei PV-Paneelen und zwei Schneemobilketten untergebracht.

Mit jeder Solarladung ist der 363 kg schwere Rover zwölf Stunden lang in Betrieb und sammelt und speichert selbständig Daten, während er gleichzeitig Informationen über die Leistung seines Bordsystems in Echtzeit übermittelt. Obwohl er bei seinem ersten Polartest viele Erfolge erzielt, plant das Team u.a die beiden Bordcomputer zusammenzulegen, um den Energieverbrauch zu senken, und Windgeneratoren einzusetzen, um mehr Energie zu erzeugen. Es wird sogar darüber nachgedacht, einen Schlitten für zusätzliche Solarzellen anzubringen.

Bleiben wir in diesem Zusammenhang bei den Solar-Robotern, denn nicht nur die US-Raumfahrbehörde nutzt diese für ihre Arbeiten. So wird im Juli 2014 über einen solarbetriebenen Landwirtschaftsroboter berichtet, der von Prof. Salah Sukkarieh und seinem Team an der Universität Sydney entwickelt wurde und Gemüse erkennen, Pflanzen aufspüren und Unkraut entfernen kann.

Der Ladybird (o. Ladybird Farm Robot) genannte autonome Landwirtschaftsroboter soll die Produktivität steigern und die Erntemethoden optimieren. Die mit aufklappbaren PV-Paneelen bedeckte Maschine ist lasergesteuert und selbstfahrend und gilt als eine der komplexesten Landwirtschaftsgeräte, die es derzeit gibt. Das 1 Mio. $ teure Forschungsprojekt wird von Horticulture Innovation Australia Ltd. (Hort Innovation) finanziert.

Die Spurbreite kann stufenlos zwischen 1,5 und 2,3 m eingestellt werden, um sie an die typischen Traktorbreiten anzupassen, während die Höhe der Sensor-/Manipulator-Nutzlast stufenlos über einen Bereich von 0,6 m einstellbar ist, um sie an unterschiedliche Erntehöhen anzupassen. Es gibt vier unabhängige Radmodule und Subsysteme, eines an jeder Ecke, von denen jedes in der Lage ist, das Rad mit einem Motor anzutreiben, und mit einem zweiten Motor die Ausrichtung des Rades in jeden beliebigen Winkel, einschließlich einer unbegrenzten Drehung in beide Richtungen, zu bestimmen. Nähere Details über sie Solarstromversorgung gibt es jedoch nicht.

Der Roboter wird gegenwärtig eingesetzt, um Daten über den Bauernhof zu sammeln, über den er fährt, und hat im Vormonat einen dreitägigen Test auf einem australischen Bauernhof erfolgreich abgeschlossen, der Mulyan Farms in Cowra, New South Wales, auf der Spinat, Zwiebeln und Rote Beete angebaut werden. Der nächste Schritt in der Entwicklung des solarbetriebenen Roboters darin besteht, einen Manipulatorarm unter der Maschine anzubringen, der die Felder prüft, die Pflanzengesundheit kontrolliert und Stichproben nimmt.

Nach der erfolgreichen Demonstration des Ladybird-Roboters wird in der nächsten Phase des Projekts im Jahr 2015 eine Vorproduktionsversion namens RIPPA (Robot for Intelligent Perception and Precision Application) entwickelt und getestet. 2016 erscheint dann ein 52-seitiger Abschlußbericht mit dem Titel ,An Intelligent Farm Robot for the Vegetable Industry’, der im Netz einsehbar ist.

Im Februar 2015 folgt ein Bericht von Forschern der Iowa State University um die Professorin für Luft- und Raumfahrttechnik Ran Dai, die mit dem Einsatz von solarbetriebenen Robotern in Arbeitssituationen experimentieren, die für Menschen langweilig, unsicher oder gefährlich wären. Als Motivation wird angegeben, daß 2009 etwa 280 US-Arbeiter bei Unfällen in der Produktion starben, und es gab schätzungsweise 5 Mio. Verletzte. Die Gesamtkosten dafür gehen jedes Jahr in die Milliarden, und das nur in den USA.

Die Komponenten des Roboters werden sehr allgemein gehalten sein, so daß er leicht an spezifische Bedürfnisse angepaßt werden kann - z.B. in ein hochradioaktives Gebiet einzudringen, eine Bombe mitten in einem Kriegsgebiet zu entschärfen oder geschlossene Räume zu inspizieren, in denen eine ausgelaufene Chemikalie zu schädlichen Dämpfen geführt hat.

Außerdem ist der Roboter so konzipiert, daß er mit Hilfe von GPS und Infrarotkartierung Gebiete mit höherer Sonneneinstrahlung als andere aufsucht, um sich selbst aufzuladen. Wenn das Wetter bewölkt ist, kann er hingegen in einen Schlafmodus übergehen, um Energie zu sparen. Das Team hat bislang zwei Prototypen hergestellt und hofft nun, daß die Öffentlichkeit in zwei Jahren mehr von dieser Art von Technologie sehen wird.

Im Jahr 2019 wird die Firma Pixelfarming Robotics B.V. gegründet, um den Übergang zur Robotik in der Landwirtschaft zu unterstützen. Das Team des Unternehmens mit Sitz am Campus Almkerk in den Niederlanden hatte bereits 2017 damit begonnen, eine neue Art von Landwirtschaft zu entwickeln, bei der Pflanzen großflächig ohne künstliche Chemikalien und mit roboterähnlicher Technologie angebaut werden.

Im Optimalfall befinden sich alle Pflanzen am richtigen Ort, um einen maximalen Ertrag zu erzielen. Dieses Optimum kann mit Hilfe von Computermodellen berechnet und vorhergesagt werden. Nach der Anwendung eines Modells können die Pflanzen dann von Robotern gepflanzt, gepflegt und geerntet werden. Hierzu baut das Team mehrere Roboter, was schließlich zur Entwicklung des Robot One führt.

Dieser fortschrittliche Agrarroboter kombiniert digitale Technologie mit robusten Werkzeugen und ist mit 14 Tiefenerkennungskameras und zwei GPS-Antennen ausgestattet. Mit einer umfangreichen Lernumgebung und einem offenen Entwicklungskit soll er Landwirte bei der Umstellung auf eine regenerative Landwirtschaft unterstützen, was durch Praktiken wie Deckfruchtanbau, reduzierte Bodenbearbeitung mit Spezialwerkzeugen und intelligente Fruchtfolgen erreicht wird. Darüber hinaus kann die Maschine bei mehr als 40 Kulturen eingesetzt werden.

Der in Leichtbauweise konstruierte und 3,6 m breite Robot One besitzt zehn steuerbare Arme, die unabhängig voneinander in Reihenbreite und Arbeitstiefe einstellbar sind, und kann für die chemiefreie, selektive Unkrautbekämpfung mit bis zu 20 CO₂-Hochleistungslasern ausgestattet werden, die pro Stunde 50.000 Schüsse abfeuern können, was 2,6 kWh erfordert. Eine zweite Version namens Robot One L mit einer Breite von 5,2 m erreicht die doppelten Werte.

Im Kontext dieser Übersicht ist wesentlich, daß der Agrarroboter selbständig durch die Felder fährt - angetrieben von einem elektrischen Antriebsstrang und drei PV-Paneelen auf dem Dach, die während der Fahrt auch die Batterie aufladen. Für einen ganztägigen Betrieb gibt es einen optionalen Hybrid-Reichweitenverlängerer. Dem Stand von 2024 zufolge arbeitet Pixelfarming Robotics noch immer an der Marktvalidierung des Robot One, von Verkäufen wurde noch nicht berichtet.

Im Juni 2020 erscheinen Berichte über die von Hans-Christian Andresen im Jahr 2005 gegründete Firma Solar-Energie Andresen GmbH (SEA GmbH) im nordfriesischen Sprakebüll in Schleswig-Holstein, die in den letzten Jahren PV-Projekte mit einer Gesamtleistung von 115 MW auf den Weg gebracht hat und sich nun mit dem neuen Geschäftsfeld Agrarrobotik befaßt.

Hierfür wird in Dänemark der rund 800 kg schwere FarmDroid entwickelt, ein solarbetriebener sechsreihiger Säe-Roboter für Rüben, Raps, Zwiebeln oder Rote Bete mit einer Arbeitsbreite von 3 m, der seine Bahnen mit rund 1 km/h dreht und nach der Saat, schnell umgebaut, Gräser und Beikraut mit einem Stahldraht wegschneidet.

Der Roboter ist mit aufmontierten monokristallinen PV-Paneelen mit einer Fläche von  6,5 m² und einer Leistung von 1,6 kW ausgestattet, die genug Strom erzeugen, daß der Roboter ständig arbeiten kann. Da dieser maximal 800 W pro Stunde braucht, können bei einer optimalen Einstrahlung weitere 800 W in vier integrierte 1,2 kWh Bleigel-Batterien abgegeben werden. Diese abgespeicherte Energie von 4,8 kWh reicht für sechs Stunden Antriebsreserve, wenn es dämmert und Nacht wird.

Wichtig für die Steuerung ist es, daß die zu beackernden Felder zuvor präzise vermessen werden. Dafür wird die Echtzeitkinematik (RTK) verwendet, bei der über eine RTK-Antenne die jeweiligen Positionskoordinaten via Satellitensignale in die Software übertragen werden. Der selbstfahrende FarmDroid FD20 kostet 65.000 €, die Investition soll sich nach dem zweiten Jahr amortisieren. Laut der SEA kamen im Jahr 2019 schon zwölf FarmDroid in Dänemark zum Einsatz. Im kommenden Jahr will die Firma allein im norddeutschen Bereich weitere 40 Exemplare verkaufen.

Im Februar 2022 erfolgt die Vorstellung eines solarbetriebenen Mähroboters für Weinberge und andere landwirtschaftliche Bereiche, der als Ersatz für Glyphosat von dem französischen Start-Up Vitirover in Saint-Émilion entwickelt wurde, das 2010 von Arnaud de la Fouchardiere und Xavier David-Beaulieu gegründet wurde.

Der automatisierte Roboter mißt 750 x 390 x 290 mm und wiegt 20 kg. Er ist mit vier Rädern und einem Motor pro Rad ausgestattet, kann bis zu einer maximalen Steigung von 15 % arbeiten und erreicht eine Geschwindigkeit von 300 m/h. Auf der Oberseite befindet sich ein 20 W Solarpaneel aus polykristallinen Zellen, das ihn mit Strom versorgt. Außerdem ist er mit einem Batteriespeicher ausgestattet - und ein integriertes Trackersystem mit einer Batterielebensdauer von 15 Tagen sorgt für Diebstahlschutz.

Das System verwendet eine Mobilitätsmanagement-Software, die es ihm ermöglicht, Hindernisse zu erkennen und so nah wie möglich - weniger als 1 cm - an sie heranzukommen, um  jede Art von Gras mit einer Höhe zwischen 4 und 10 cm um sie herum zu schneiden. Dank hochpräziser Sensoren schützt der Roboter jede Rebe und umgeht jedes Hindernis, ohne etwas zu beschädigen.

Der leise und leichte Mähroboter, der unter allen Wetterbedingungen arbeiten kann, soll in Form von "pkologischen, autonomne und kostensparenden Roboterherden" von bis zu 50 Einheiten auf einer Fläche von etwa 50 Hektar und in einem Umkreis von 20 km eingesetzt werden. Dabei ist jedes Exemplar über Mobilfunknetze mit einem Bediener verbunden, den das Unternehmen als ,Hirten’ bezeichnet. Bei Bedarf kann dieser die Kontrolle über den Roboter aus der Ferne übernehmen, um beispielsweise notwendige Wartungsarbeiten durchzuführen oder vor Ort einzugreifen.

Die Vitirover bietet zwei Modelle an: den für Obstplantagen, Weinberge, Photovoltaikanlagen, Bahnstrecken, Autobahnen etc. entwickelten Robot Outdoor - sowie den Robot University, der zur technischen Bildung und zur Forschung eingesetzt wird.

Darüber hinaus wird das Projekt GRAPE verfolgt, bei dem mit EU-Finanzierung in Höhe von 0,5 Mio. € ein Roboterarm angebaut werden soll, der automatisch Pheromonfallen ausbringt, die die schädlichen Traubenwürmer zu verwirren. Und im Rahmen des mit 1,8 Mio. € finanzierten Projekts VVINNER  (Vineyard Vigilant & INNovative Ecological Rover) wird aus einer ursprünglichen Mäh-Einheit ein ,Big Data’-Roboter mit Kameras und Wettersensoren, um die Entwicklung von Insektenpopulationen zu messen, die Produktivität der Ernten vorherzusagen und Karten der befahrenen Grundstücks zu erstellen, mit dem Ziel, den Einsatz von Herbiziden drastisch zu reduzieren.

Nur einen Monat später, im März 2022, folgt ein Bericht über das in Kalifornien ansässige und im Vorjahr gegründete Start-Up OnSight Technology, das ein autonomes aber auch fernsteuerbares Bodenfahrzeug entwickelt hat, das mit einer radiometrischen Wärmebildkamera und einer optischen Zoomkamera ausgestattet ist und durch KI unterstützt wird, um elektrische Probleme und Anomalien in Solaranlagen zu erkennen, zu melden und zu beobachten, die die Sicherheit der Anlagen gefährden könnten.

Solaranlagen erfordern eine umfangreiche vorbeugende Wartung, um die Anlagen optimal zu betreiben. Die detaillierten visuellen Inspektionen, die derzeit von Technikern vor Ort durchgeführt werden, sein aber mühsam und zeitaufwendig. Die zunehmende Größe der netzgebundenen Solarfarmen und die steigenden Arbeitskosten zwingen die Betreiber, neue Wege zu finden, um die Inspektionsmöglichkeiten zu erweitern und gleichzeitig die Kosten zu senken.

Zu den derzeit verwendeten technischen Überwachungssystemen und -methoden gehören stationäre Überwachungssysteme sowie Drohnen aus der Luft, aber diese Methoden haben oft unzureichende Fähigkeiten und praktische Einschränkungen. Um diese Lücke zu schließen, haben die Ingenieure der OnSight Technology gemeinsam mit dem Solarbauunternehmen McCarthy Building Companies den BULLDOG genannten Roboter als alternatives Überwachungssystem entwickelt. Durch die Automatisierung des Prozesses können Inspektionen systematisch und mit einem hohen Maß an Genauigkeit und Effizienz durchgeführt werden, was eine gleichbleibend hohe Qualität der Kontrollen gewährleistet.

Der autonome Roboter, der stark an den kleinen Film-Haushaltsroboter Wall-E erinnert, läßt sich an die Bedürfnisse spezifischer PV-Anlagen anpassen, wird selbst mit Solarenergie betrieben und kann sich bis zu zwölf Stunden pro Tag mit einer Geschwindigkeit von 1,6 km/h fortbewegen, um die Anlagen zu überwachen, einschließlich einer Inspektion der Rückseiten installierter PV-Module. Er arbeitete acht Stunden täglich im Akkubetrieb und wird über Solargenerator-Ladestationen kabellos wieder aufgeladen.

Für die Inspektionsarbeit ist er mit einer 4K-Farbkamera, einem 33-fachen optischen Zoom und hochpräzisem GPS ausgestattet, nutzt die 5G-Technologie und verwendet einen Xbox-Controller, was das Erlernen der Steuerung sehr einfach macht. Der Roboter wird über das firmeneigene Online-Portal gesteuert und kann über die Website des Herstellers gebucht werden.

Bei einem zweiwöchigen Feldtest im August 2023, der zusammen mit der McCarthy Building in einer 195 MW Solarfarm in Arizona durchgeführt wird, erfolgt ein direkter Vergleich zwischen menschlicher Arbeitskraft und der bodengestützten Roboterprüfung. Dabei erweist sich die Bearbeitungsrate von 6.480 gegenüber 6.615 Modulen pro Tagesschicht als sehr ähnlich - was sich durch weitere Entwicklungen aber bald ändern sollte.

Im September wird gemeldet, daß die Firma Stäubli Electrical Connectors AG aus Allschwil in der Schweiz in die OnSight Technology investiert hat, um die Weiterentwicklung ihrer Algorithmen und der KI-Technologie zu finanzieren. Die Stäubli ist für ihre elektrischen Steckverbindern für Solaranlagen und Energiespeicheranwendungen bekannt. Über die Höhe der Investition verlautet nichts. Auf ihrer Website führt die OnSight Technology bereits mehrere Referenzkunden auf, darunter das öffentliche Versorgungsunternehmen Duke Energy und den deutschen PV-Anlagen-Spezialisten Enerparc. Im Oktober 2024 eröffnet die OnSight Technology ihren neuen Hauptsitz in Folsom.

Im August 2022 zeigen die Fachblogs einen Solar-Agrarroboter, der selbständig Unkraut sucht und vernichtet. Hier lautet der Gedanke dahinter, daß Herbizide nicht nur kostspielig, sondern auch umweltschädlich sind. Deshalb soll der vierrädrige Solix Sprayer nur die Bereiche besprühen, in denen tatsächlich Unkraut wächst, und nicht die gesamte Fläche. Entwickelt wurde der Roboter von dem 2007 in Brasilien gegründeten Agrartechnologieunternehmen Solinftec, hergestellt wird er von der McKinney Corp. in Indiana.

Ähnlich wie der Roboter Solix Scout, dessen Entwicklung schon im Juni vorgestellt worden war und der Pflanzen inspiziert und Berichte darüber erstellt, sie aber nicht besprüht, wird auch der Solix Sprayer von vier Solarpaneelen versorgt, die den Strom für das Antriebs-, das Sprüh- und das Kommunikationssystem bereitstellt, welches Informationen über die Erntekapazität, die Unkrauterkennung, Sprühkarten u.a.m. liefert.

Während er autonom über die bepflanzten Felder fährt, nutzt er Kameras und Sensoren, um jede Pflanze, die er überfährt, von der Wurzel bis zum Blatt zu scannen. Stellt das integrierte AI-System Alice fest, daß es sich bei der Pflanze um ein Unkraut handelt, wird selektiv Herbizid auf sie ausgebracht. Andernfalls wird der Gesundheitszustand der Pflanze und ihr Nährstoffgehalt geprüft und nach Anzeichen von Insektenschäden gesucht. Anhand dieser Daten wird eine digitale Karte des gesamten Feldes erstellt, die zeigt, wo Unkraut entdeckt und behandelt wurde.

Nach Angaben von Solinftec kann ein einzelner Sprayer-Roboter je nach Feldform und Gelände bis zu 40,5 Hektar Ackerland pro Tag bearbeiten. Außerdem kann der Pflanzeninspektionsroboter dank eines Beleuchtungssystems und einer Batterie, die durch seine Solarzellen aufgeladen wird, auch nachts arbeiten. In seiner jetzigen Form ist der Solix Sprayer für den Einsatz bei Getreidekulturen wie Weizen, Sojabohnen und Mais optimiert.

Bei den bisherigen, in Zusammenarbeit mit der University of Saskatchewan (USASK) durchgeführten Versuchen am Standort der Stone Farms Inc. in Davidson, konnte die Technologie dem Unternehmen zufolge den Herbizideinsatz um bis zu 70 % reduzieren.

Im Juni 2023 startet die Solinftec im Mittleren Westen der USA den Betrieb der Roboterplattform Solix AG, wie das Solix-Solarsprühgerät nun genannt wird, das inzwischen breite Arme bekommen hat. Wie nun zu erfahren ist, sind seit März über 20 Roboter an Produzenten im Getreidegürtel geliefert und bereits in Betrieb genommen worden. Bei einem der Kunden wird schon bei den ersten Versuchen einen Rückgang des Herbizideinsatzes um 97 % festgestellt.

Im Dezember erweitert die Firma in Zusammenarbeit mit WHIN (Wabash Heartland Innovation Network) und Still Waters Manufacturing - zu Anpassung der Lösungen an die Gegebenheiten des Mittleren Westens - ihre Produktionskapazitäten in den USA mit der Eröffnung eines Roboterwerks in New Richmond, Indiana.

Tatsächlich ist der als der „erste zu 100 % autonome und solarbetriebene Agrarroboter für die Lebensmittelproduktion im großen Stil“ bezeichnete Solix AG ab dem März 2024 im Handel erhältlich - zu Preisen ab 50.000 $ (andere Quellen: 64.000 €). Gleichzeitig kündigt das Unternehmen den ersten Betrieb an, der zu 100 % mit Robotern zum Schutz der Kulturen ausgestattet wird: Das Grundstück der Baumgart-Gruppe umfaßt 10.000 Hektar in Rio Verde, Goiás, und ist auf den Anbau von Getreide, insbesondere Sojabohnen und Mais, ausgerichtet.

Der nächste themenbezogene Bericht stammt vom Januar 2024 und betrifft den Solar Mars Bot von Jackery, einen automatischen Energiespeicherroboter mit integrierter PV-ESS-Ladestation, der Strom liefert, wann immer dieser gebraucht wird. Die 2012 in Kalifornien gegründete Firma bezeichnet sich als der weltweit führende Anbieter für tragbare Strom- und Outdoor-Energielösungen und hat 2018 ihre ersten tragbaren Solarpaneele entwickelt.

Der von Wei Bai, Tao Xu und Xiaowei Yin entworfene und auf der CES 2024 erstmals vorgestellte neue, intelligente Solargenerator ist von Opportunity inspiriert, dem Rover, der von 2004 - 2018 auf dem Mars aktiv war. Der mobile Serviceroboter verfügt über sechs PV-Paneele an der Oberseite, die durch Stabmotoren verbunden sind und sich aus- und einfahren lassen. Ihr Wirkungsgrad beträgt 25 %.  Im geschlossenem Zustand verbessert die kompakte Größe die Tragbarkeit und Ästhetik des Produkts, und im ausgefahrenen Zustand haben die Solarflügel eine Leistung von 600 W.

Außerdem ist er mit dem Automatic Sunflower Solar Tracker System ausgestattet, das eine Sonnenverfolgung durch Schwenken des Solarpaneel-Arrays relativ zum Körper des Bots ermöglicht - sowie eine autonome Navigation, so daß er bei schlechten Lichtverhältnissen selbständig aus dem Schatten heraus zu Bereichen mit starkem Lichteinfall navigieren kann, um weiterhin die maximale Menge an Sonnenlicht zu erhalten.

Dank seiner 4G-Module, Sensoren und verschiedenen Anschlüsse ist der Solar Mars Bot zudem in der Lage, verschiedene Orte zu speichern und sich dort zu bewegen, sowie nachts seine Kapazität zu erkennen und bei Bedarf den Weg zur nächsten Ladestation zu planen. Laut Jackery ist außerdem ein Geofencing-System in Arbeit, das den Roboter davon abhält, sich zu weit von seinem Benutzer zu entfernen.

Der vierrädrige Roboter ist aus einer hochfesten, stoßfesten, wasser- und staubdichten Aluminiumlegierung gefertigt, die eine ausgezeichnete Wetter- und Korrosionsbeständigkeit bietet. Wann immer ein Nutzer zusätzliche Energie aus der eingebauten 5 kWh Lithiumbatterie benötigt, kann er über eine App den Solar Mars Bot rufen, der seine Route zum Zielort intelligent planen und durch sein KI-basiertes intelligentes Bewegungssystem Hindernissen im Freien leicht ausweichen kann. Der Solar Mars Bot wird mit dem TIME Best Inventions of 2023 Award ausgezeichnet.

Ein weiterer Roboter für die autonome Inspektion der oberen und unteren Strukturen von Solarpaneelen auf thermische Anomalien wird erstmals im November 2023 in den Blogs vorgestellt. Der Antecursor II genannte Bot der Firma Arbórea Intellbird S.L. mit Sitz in Salamanca in Spanien wird als der „weltweit erste autonome zivile Roboter für die Inspektion großer Solarkraftwerke“ angepriesen. Dabei hat er hat zwei Hauptaufgaben: die autonome Überwachung der Photovoltaik-Infrastruktur und die Rodung der Vegetation.

Der Vorgänger Antecursor I, ein kleiner autonomer Datenerfassungsroboter mit einem Raupensystem für den Einsatz in schwierigem Gelände, der im Umspannwerk El Torrao die Parameter aller Systeme analysieren und zur Überprüfung in Echtzeit an einen patentierten ,Virtual Control Tower’ im Wissenschaftspark der Universität von Salamanca senden sollte, war bereits im Juni 2022 vorgestellt worden, hatte aber noch kein Presseecho hervorgerufen.

Der Name geht übrigens auf die Antecursores zurück, eine von Cäsar geschaffene Elitetruppe, die den römischen Legionen voraus zog und den weiteren Weg bestimmte.

Die 2013 von Carlos Bernabéu gegründete Firma ist auf digitale Inspektionsdienstleistungen für die Industrie spezialisiert, kombiniert Software, Drohnen und Roboter, und bietet die Herstellung von Drohnen und spezifischen Roboterlösungen an. Die Firma war acht Jahre lang von dem privaten spanischen Energieversorger Iberdrola S.A. im Rahmen dessen Start-Up-Programms PERSEO gefördert worden, um ihre Entwicklungen voranzutreiben und in der Branche zu verankern.

Ein Resultat ist z.B. die 2018 in Dienst gestellte Drohne Aracnocóptero für die Inspektion von Windturbinenflügeln, die eine laufende Windkraftanlage in weniger als zehn Minuten scannt und auch für die Stromnetz-Inspektion und zur Überprüfung von Industrieanlagen eingesetzt wird. Doch im Gegensatz zu Drohnen, die sich bei Solarfarmen auf den oberen Teil der Paneele konzentrieren, untersucht der Antecursor II gleichzeitig auch die unteren Strukturen wie Clips, Sicherungshalter, Kabelklemmen oder Verkabelungen zur Feststellung thermischer Anomalien, und warnt sofort vor möglichen Ausfällen, um Brandrisiken zu vermeiden. Den oberen Bereich inspiziert er dank eines Mastes mit Sensoren am Ende.

Der 285 kg schwere Roboter, der über das Starlink-Satellitennetz und den virtuellen Kontrollturm weltweit eingesetzt und in Echtzeit überwacht werden kann, nutzt ausschließlich erneuerbare Energien. Welche und wie, wird leider nicht angegeben. Er verfügt dank seiner Batterien über eine Autonomie von mehr als 30 Stunden und erfaßt mit seinen hochauflösenden thermografischen Sensoren kontinuierlich Tausende von Messungen pro Sekunde, die mit einem ebenfalls patentierten KI-Verfahren ausgewertet werden.

Und nicht zuletzt verfügt der kräftige Antecursor II-Roboter über ein integriertes, auf harten Luft- und Raumfahrtlegierungen basierendes System zur Unkrautbekämpfung, das ein effizientes und  feines Mulchen der Vegetation gewährleistet und dabei sauber und sehr leise arbeitet. Diese zu 100 % elektrische Vegetationspflege vermeidet die Verschmutzung des Bodens durch Öle oder Kraftstoffe, die Emission von Treibhausgasen, die Brandgefahr durch heiße Motoren oder das Zerbrechen von Platten durch das Herausschleudern von Steinen bei herkömmlichen Scheiben- oder Fadenmähsystemen.

Ein weiteres Argument ist, daß das kontinuierliche, autonome Mähen und Mulchen das Wachstum von Bodendeckern fördert und so den Staub reduziert, der sich auf den Platten ablagert. Außerdem verhindert die Schaffung einer Grundvegetationsschicht die Verödung durch Abfluß und begünstigt die Erhaltung lebendiger Böden und damit die Erhaltung der Artenvielfalt in den Solarfarmen.

Der Firma zufolge ist der Antecursor II bereits in spanischen Solarkraftwerken im Einsatz. Im März 2024 wird jedenfalls berichtet, daß die Iberdrola den Roboter in ihrer 50 MW Solarfarm Villarino in Salamanca testet.

Bei der Recherche zeigte sich, daß das Thema robotergestütztes Unkrautjäten im Jahr 2023 auch im Zusammenhang mit dem US-Start-Up Aigen auftauchte, das zu diesem Zeitpunkt 4 Mio. $ Startkapital zur Entwicklung eines eines solarbetriebenen elektrischen Landwirtschaftsfahrzeugs erhielt, das sein Paneel auch noch als Segel zum Vortrieb nutzen kann - wenn der Wind stimmt.

Das 2020 von Kenny Lee und Rich Wurden gründete Unternehmen will die Farmer mit profitablen Technologien versorgen, damit diese auf den Einsatz von Pestiziden verzichten können. Beide Gründer haben die Auswirkungen von Chemikalien auf die menschliche Gesundheit aus erster Hand erfahren und leben mit Krankheiten, die auf solche Pestizide zurückzuführen sind.

Die Element genannte Robotikplattform für die Landwirtschaft und die Regeneration des Bodens soll daher den Einsatz von Chemikalien und fossilen Brennstoffen beim Anbau von Lebensmitteln reduzieren, wenn nicht sogar ganz abschaffen. Der Roboter hat eine Leistung von 205 W, die er aus seiner 650 Wh Batterie bezieht. Damit soll er das dringendste Problem der Landwirte lösen, die Beseitigung von herbizidresistenten Unkräutern in großem Maßstab.

Im November 2023 erhält die Aigen eine zusätzliche Finanzierung in Höhe von 12 Mio. $, um ihre Flotte rechtzeitig für die Anbausaison 2024 aufzustocken. Beteiligt an der Finanzierungsrunde sind ReGen Ventures, New Enterprise Associates, Cleveland Ave, Incite und Susquehanna Private Equity Investments. Zu den weiteren Geldgebern gehören Bessemer Venture Partners, Global Founders Capital, Industrious Ventures, E2JDJ und AgFunder. Mit den insgesamt 19 Mio. $, die die Firma nun zur Verfügung stehen, soll eine große Produktions- und F&E-Anlage gebaut werden, um die solarbetriebene Roboterflotte herzustellen.

Die Fahrzeuge können autonom navigieren, Unkraut jäten und Reihenkulturen analysieren, ganz ohne Chemikalien oder Dieselkraftstoff. Sie werden aber nicht verkauft, sondern als Dienstleistung angeboten und vermietet. Der Firma zufolge ist die erste Serie von 100 Elements im Jahr 2024 bereits vergeben, während für die Produktion im Jahr 2025 insgesamt 500 Elements vorgesehen sind. Interessant ist, daß die Solarroboter auch als ,bewegliche Agrivoltaik’ bezeichnet werden. Zur Entwicklung der stationären Agriphotovoltaik gibt es hier im Buch der Synergie eine mehrteilige Übersicht (s.d.).

Im September 2024 erscheint ein im Netz einsehbarer Bericht der Nanjing Agricultural University und weiteren Institutionen über der Entwurf und die Erprobung eines solarbetriebenen Roboters für die Reinigung der Foliendächer von Gewächshäusern von Staubablagerungen (,Design and experimentation of a solar-powered robot for cleaning the greenhouse roofs’). Für die Reinigung des Gewächshausdaches werden Wasser und Zemententfernungsmittel (CRA) in verschiedenen Mischungsverhältnissen eingesetzt.

Der Roboter besitzt ein flexibles 20 W Solarpaneel mit monokristallinen Silizium-Zellen für seine Bewegung und den Betrieb einer Pumpe, den beweglichen Rahmen mit einer Wassersprühquelle in der Mitte, sowie zwei Reinigungsarme mit einer Bürste auf der einen, bzw. einem Mikrofaser-Wischer auf der anderen Seite - wirkt aber trotzdem recht einfach zusammengebastelt.

Natürlich gibt es noch eine ganze Reihe weiterer Agrarroboter mit verschiedenen Antriebsmethoden für die unterschiedlichsten Einsatzbereiche - in dieser Übersicht geht es allerdings nur um jene, die solarbetrieben sind, weshalb zum Abschluß dieses Überblicks noch ein repräsentativer Vertreter einer besonderen Klasse von Solarrobotern erwähnt werden soll, die in diversen Formen schon seit Jahren die Pools dieser Welt bevölkern.

Wie seine Brüder und Schwestern hat der Beatbot iSkim Ultra nämlich die Aufgabe, die Oberfläche des Pools von Blättern, Zweigen und anderem Unrat zu befreien. Die ständige Wartung bei seinen Vorgängern, das häufige Entleeren der kleinen Schmutzkörbe und der endlose Kreislauf des Aufladens der meist ineffizienten Geräte reichte allerdings aus, die Poolpflege zu verabscheuen.

Der neue intelligente Pool-Skimmer, der für 1.499 $ angeboten wird, ist hingegen mit Hightech-Funktionen ausgestattet, die die Pooloberfläche von großen Verschmutzungen bis hin zu winzigen Partikeln sauber halten, die mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen sind. Außerdem ist er solarbetrieben und besitzt einen 10.000 mAh Akku, was einen kontinuierlichen Betrieb ohne ständiges Anschließen an die Stromversorgung gewährleistet.

Seine kompakte und leichte Bauweise mit einem Gewicht von nur 7,7 kg macht ihn einfach zu handhaben, und sein benutzerfreundliches Design mit Tastenbeleuchtung und Statusanzeige aus LED-Streifen sorgt für klare Sicht, auch bei hellem Sonnenlicht. Die App-Integration bietet eine Echtzeit-Fernbedienung, Sprachübertragung und verschiedene Planungsoptionen. Die One-Touch-Schmutzentfernung und der einfache Bürstenreinigungsmechanismus minimieren den Wartungsaufwand und machen die Poolreinigung fast mühelos.

Das 24 W Solarpaneel auf der Oberseite des Geräts ist schwarz und schließt bündig mit dem Gehäuse des Geräts ab, was sicherlich auch dazu beiträgt, daß das schlanke und moderne Design des iSkim Ultra bei den Muse Awards 2024 als Goldgewinner ausgezeichnet wird.

Und nicht zu vergessen, auch selbständige Rasenmäher-Roboter gibt es inzwischen, die häufig solarbetrieben sind. Eines der ersten Modelle wurde im Jahr 1994 von dem schwedischen Unternehmen Husqvarna angeboten und kostete damals etwa 5.000 DM.

Übrigens: Im September 2024 fordern Tierschützer in Deutschland, den Einsatz von Mährobotern deutlich zu beschränken, indem ein Nachtfahrverbot ausgesprochen wird. Eine besondere Gefahr seien die selbstfahrenden Rasenmäher für die nachtaktiven Igel, wie das Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) bereits Anfang des Jahres festgestellt hatte.

Nachdem einige kleinere Gemeinden in Deutschland, etwa Borkheide und Nuthetal in Brandenburg, Nachtfahrverbote für Mähroboter erlassen haben, ist Köln die erste Großstadt, die im Oktober ebenfalls ein solches Nachtfahrverbot einführt.

 

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