Gegenwart und Zukunft der weltweiten Landwirtschaft Prof ... · Fakultät Maschinenwesen Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen Fakultät Maschinenwesen

Fakultät Maschinenwesen Institut für Verarbeitungsmaschinen und Mobile Arbeitsmaschinen

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Professur AgrarsystemtechnikZINT - Bergstr. 120, Raum [email protected]

Professur Agrarsystemtechnik

Gegenwart und Zukunft der weltweiten Landwirtschaft

Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Herlitzius


26.04.2010 Agrarsystemtechnik -4-

1. Einleitung: Geschichte und Gegenwart2. Globale Marktsituation3. Entwicklungstendenzen und Besonderheiten der Landtechnik4. Maschinenbau und Landtechnik = Landmaschinenbau



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



Getreideernte im 20. Jahrhundert

Quelle: Dr. Ludger Frerichs Okt. 2004



Quelle: John Deere - Werksfoto

Quelle: John Deere - Werksfoto

14m

396kW (530 PS)

Quelle: Claas - Werksfoto

431 kW (586 PS) Quelle: CNH - Werksfoto

Getreideernte Heute



Quellen: Krone - Werksfoto

760kW (1020 PS)

Futterernte Heute



Getreideernte Zukunft



Getreideernte Zukunft






• 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,



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



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



Bevölkerungswachstum



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



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.






• 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



Getreidebedarf global

Quelle: Thomas Blumtritt, KWS LOCHOW GMBH, Bergen



Ertragssteigerung durch Züchtung

Quelle: Thomas Blumtritt, KWS LOCHOW GMBH, Bergen



Ertragssteigerungen durch genetisch veränderte Pflanzen



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


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]



Strukturwandel in der Landwirtschaft

y = 1,66x + n

0

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100

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200

250

1930 1950 1970 1990 2010

Jahr

Mot

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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



Heute Selbstfahrender Mähdrescher

Beispiel Arbeitsproduktivität Mähdruscherhöhte Durchsatzleistung, Schneidwerksbreiten und Korntankkapazität



Beispiel Deutschland



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






Entwicklungstendenz der Landmaschinen

Früher Gegenwart

MuskelkraftbetriebenRein mechanischManufaktur

VerbrennungsmotorMechatronik, LeistungshydraulikGlobal operierende Konzerne



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



Landtechnik Produktion

Umsatz Landtechnik weltweit: 2000: 52,7 Mrd $2005: 70,2 Mrd $



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



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



Moderne Landtechnik ?



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



Automatische Lenksysteme



Ertragsmessung / Messung von Inhaltsstoffen



Feldhäcksler mit 1000 PS (2 Motoren)

Rübenroder: 50 t auf dem Feld

Höhere Antriebsleistung



10,5 m in Europa, bis 14 m in Australien

Größere Arbeitsbreiten

14 Reihen Mais (10,5 m)



MT 875 B 446 kW (600 PS)

Höhere Motorleistung

373 kW (507 PS)



Entwicklungstendenz

Früher Gegenwart Zukunft

Quelle: John Deere

MuskelkraftbetriebenRein mechanischManufaktur

VerbrennungsmotorMechatronik, LeistungshydraulikGlobal operierende Konzerne

Verbrennungsmotor ?Autonome Systeme,max. ProduktivitätGlobale Konzerne

Autonomous Tractor

Autonomes Saat- undPflegesystem


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.

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