Sprühdrohne DJI Agras T16: Besser als Rückenspritze und Helikopter
Weinbau in Steillagen ist mühsam, und der Pflanzenschutz per Rückenspritze für den Anwender nicht gesund. Eine Alternative könnte das Sprühen mit der Drohne sein.
vor 5 Jahren
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Gut zu wissen
- Das Sprühen mit Drohnen ist in Deutschland bisher nicht erlaubt.
- Sprühdrohnen verursachen bis zu 95 Prozent weniger Abdrift als konventionelle Sprühverfahren.
- Mit Radar hält die Drohne automatisch ihre Flughöhe ein.
- Eine Abschaltautomatik verhindert Doppelapplikationen beim Wenden.
- Sprühdrohnen verursachen bis zu 95 Prozent weniger Abdrift als konventionelle Sprühverfahren.
- Mit Radar hält die Drohne automatisch ihre Flughöhe ein.
- Eine Abschaltautomatik verhindert Doppelapplikationen beim Wenden.
Die Sprühdrohne Agras T16 des chinesischen Herstellers DJI nach eigenen Angaben bei 6,5 m Sprühbreite bis zu 10 Hektar in der Stunde aus der Luft behandeln. Aber selbst bei nur 3 m Arbeitsbreite — wie von der staatliche Lehr- und Versuchsanstalt für Wein- und Obstbau Weinsberg (LVWO) empfohlen — ist das Verfahren im Steillagenweinbau deutlich effektiver und anwenderfreundlicher als eine manuelle Behandlung mit der Rückenspritze oder der Schlauchspritze.
Außerdem könnte der Einsatz von Sprühdrohnen in Weinbau-Steillagen aufgrund der geringen Abdrift auch auf Flächen stattfinden, auf denen Applikationen mit dem Helikopter wegen Abstandsauflagen der Pflanzenschutzmittel bisher nicht möglich sind, wie Manuel Becker von der LVWO Weinsberg versichert und wie erste Versuchsergebnisse zeigen.
Zusammen mit der Firma droneparts aus 74394 Hessigheim (droneparts.de) ist die LVWO Weinsberg an einem EIP-Agri-Projekt beteiligt, welches zur Einführung von Spritzdrohnen in den Steillagenweinbau beitragen soll. Das dreijährige Projekt läuft noch bis Ende dieses Jahres. Es wurde im Rahmen der Europäischen Innovationspartnerschaft (EIP) mit rund 450 000 Euro gefördert. Zum Einsatz kamen die Sprühdrohnen Agras MG-1S und Agras MG-1P. Beides sind Vorgängermodelle der Agras T16. Seit August letzten Jahres sprüht die LVWO Weinsberg nun zusätzlich mit der Agras T16.
Die Sprühdrohne T16 mit 16-l-Wechseltank bietet im Vergleich zu den Vorgängermodellen eine höhere Nutzlast und ermöglicht mit mehr Düsen eine schnellere Fluggeschwindigkeit. Außerdem hat DJI den Multikopter mit einem verbesserten Radarsystem ausgestattet, das zentrale Rechenmodul nach IP 67 vor Staub und Wasser geschützt und das Wechseln von Akku und Sprühtank vereinfacht.
Außerdem könnte der Einsatz von Sprühdrohnen in Weinbau-Steillagen aufgrund der geringen Abdrift auch auf Flächen stattfinden, auf denen Applikationen mit dem Helikopter wegen Abstandsauflagen der Pflanzenschutzmittel bisher nicht möglich sind, wie Manuel Becker von der LVWO Weinsberg versichert und wie erste Versuchsergebnisse zeigen.
Zusammen mit der Firma droneparts aus 74394 Hessigheim (droneparts.de) ist die LVWO Weinsberg an einem EIP-Agri-Projekt beteiligt, welches zur Einführung von Spritzdrohnen in den Steillagenweinbau beitragen soll. Das dreijährige Projekt läuft noch bis Ende dieses Jahres. Es wurde im Rahmen der Europäischen Innovationspartnerschaft (EIP) mit rund 450 000 Euro gefördert. Zum Einsatz kamen die Sprühdrohnen Agras MG-1S und Agras MG-1P. Beides sind Vorgängermodelle der Agras T16. Seit August letzten Jahres sprüht die LVWO Weinsberg nun zusätzlich mit der Agras T16.
Die Sprühdrohne T16 mit 16-l-Wechseltank bietet im Vergleich zu den Vorgängermodellen eine höhere Nutzlast und ermöglicht mit mehr Düsen eine schnellere Fluggeschwindigkeit. Außerdem hat DJI den Multikopter mit einem verbesserten Radarsystem ausgestattet, das zentrale Rechenmodul nach IP 67 vor Staub und Wasser geschützt und das Wechseln von Akku und Sprühtank vereinfacht.
Sprühtechnik der Agras T16
In der Standardausstattung mit Flachstrahldüsen Teejet XR11001VS bringt die Agras T16 bis zu 3,6 l Spritzbrühe pro Minute aus. Mit den optional ab Werk angebotenen Düsen XR110015VS sind bis zu 4,8 l pro Minute möglich. Das entspricht einer Ausbringmenge von rund 17 bzw. 22 l/ha bei einer Fluggeschwindigkeit von 6 m/s. Die LVWO Weinsberg nutzt hingegen keinen dieser Düsentypen, sondern Injektordüsen vom Typ IDK 90-025 von Lechler. Hintergrund sind zum einen die rechtlichen Vorgaben vom Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit für das Sprühen mit Helikoptern (Kasten „Praktischer Einsatz von Sprühdrohnen“) und zum anderen die Tatsache, dass sich mit den Injektordüsen bei 3 m Arbeitsbreite eine bessere Applikationsqualität und ein besseres Abdriftverhalten erzielen lassen als mit den Standard-Flachstrahldüsen.
Die acht Spritzdüsen sind paarweise an vier der insgesamt sechs Rotorarme des Hexakopters montiert. Vier kleine elektrische Pumpen versorgen die Düsen mit Spritzbrühe. Zwei dieser Pumpen sind elektronisch gekoppelt, so dass sich zwei Düsenarme unabhängig von dem anderen Düsenarmpaar ab- und anschalten lassen. Das ist zum Beispiel hilfreich, um beim Wendemanöver am Ende der Rebfläche Doppelapplikationen zu verhindern. Außerdem lässt sich so die Ausbringmenge einfach um die Hälfte reduzieren, um im Ultra-low-volume-Verfahren Pflanzenschutzmittel mit besonders geringen Mengen zu applizieren.
Die acht Spritzdüsen sind paarweise an vier der insgesamt sechs Rotorarme des Hexakopters montiert. Vier kleine elektrische Pumpen versorgen die Düsen mit Spritzbrühe. Zwei dieser Pumpen sind elektronisch gekoppelt, so dass sich zwei Düsenarme unabhängig von dem anderen Düsenarmpaar ab- und anschalten lassen. Das ist zum Beispiel hilfreich, um beim Wendemanöver am Ende der Rebfläche Doppelapplikationen zu verhindern. Außerdem lässt sich so die Ausbringmenge einfach um die Hälfte reduzieren, um im Ultra-low-volume-Verfahren Pflanzenschutzmittel mit besonders geringen Mengen zu applizieren.
Das Fliegen der Drohne
Wichtig für das Sprühen von Pflanzenschutzmitteln ist, dass die Drohne den Abstand zur Zielfläche gleichmäßig einhält. Hierfür sorgt ein Radarsensor, der mit einem 100° breiten Sichtfeld die Bestandsoberfläche abtastet. Aus den Signalen des Sensors berechnet die Elektronik ein 3D-Geländemodell, passt die Flughöhe automatisch an und weicht Hindernissen aus. Zukünftig soll die Agras T16 Hindernissen nicht nur ausweichen, sondern alternativ auch darüber hinwegfliegen können. Die Empfindlichkeit des Radarsensors lässt sich in zwei Stufen vorwählen: für ebene und für geneigte Flächen.
Zwei RTK-Antennen ermöglichen zudem ein zentimetergenaues Fliegen. Ansonsten ist die DJI Agras T16 wie jeder andere Multikopter ausgestattet mit GPS, Neigungssensoren und Magnetfeldsensoren. Eine Kamera überträgt per Funk Live-Bilder an das Display der Fernbedienung. So sieht der Kopterpilot die Szene aus der Perspektive der Sprühdrohne. Für Nachteinsätze ist die Kamera mit einem LED-Scheinwerfer ausgestattet. Farbige LED an den Rotoren zeigen die Ausrichtung der Drohne (vorne rot, hinten grün).
Die Bedienung erfolgt über eine Funkfernbedienung. Als Anzeigegerät dient ein damit festverbundenes Tablet. Am Display sieht der Drohnenpilot in einem Satellitenbild die Rebfläche, die Flugroute, den Startpunkt (den sogenannten Homepoint), die eigene Position und die aktuelle Position der Sprühdrohne mit ihrer Sichtrichtung.
Die Software für die Routenplanung und das Sprühen von Pflanzenschutzmitteln ist vorinstalliert. Die Flugroute lässt sich derzeit ausschließlich am Tablet planen. Laut Hersteller soll eine Routenplanung zukünftig auch am PC möglich sein.
Zwei RTK-Antennen ermöglichen zudem ein zentimetergenaues Fliegen. Ansonsten ist die DJI Agras T16 wie jeder andere Multikopter ausgestattet mit GPS, Neigungssensoren und Magnetfeldsensoren. Eine Kamera überträgt per Funk Live-Bilder an das Display der Fernbedienung. So sieht der Kopterpilot die Szene aus der Perspektive der Sprühdrohne. Für Nachteinsätze ist die Kamera mit einem LED-Scheinwerfer ausgestattet. Farbige LED an den Rotoren zeigen die Ausrichtung der Drohne (vorne rot, hinten grün).
Die Bedienung erfolgt über eine Funkfernbedienung. Als Anzeigegerät dient ein damit festverbundenes Tablet. Am Display sieht der Drohnenpilot in einem Satellitenbild die Rebfläche, die Flugroute, den Startpunkt (den sogenannten Homepoint), die eigene Position und die aktuelle Position der Sprühdrohne mit ihrer Sichtrichtung.
Die Software für die Routenplanung und das Sprühen von Pflanzenschutzmitteln ist vorinstalliert. Die Flugroute lässt sich derzeit ausschließlich am Tablet planen. Laut Hersteller soll eine Routenplanung zukünftig auch am PC möglich sein.
Einstellungen vor dem Start
Vor dem Start der Sprühdrohne gibt der Bediener die geplante Ausbringmenge (l/ha), die Fluggeschwindigkeit (km/h), die Flughöhe und die Arbeitsbreite als Rahmenparameter vor. Die Spritzensteuerung stellt dann automatisch den passenden Druck ein und öffnet entweder alle acht Düsen oder nur die halbe Anzahl Düsen. Eine Änderung der Düsenwahl muss vorher im Hauptmenü vorgenommen werden.
Während des Sprühbetriebs zeigt das Display die aktuelle Ausbringmenge an. Die Anzeige ist sehr exakt. Ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät liefert die Messwerte mit einer Fehlertoleranz von nur +/- zwei Prozent. Außerdem meldet die Elektronik, wenn der Tank leer ist. Je nach Voreinstellung bleibt die Drohne an der aktuellen Position stehen oder fliegt automatisch zum Homepoint zurück. Nachdem der Spritzbrühetank nachgefüllt oder der Akku ausgetauscht wurde, fliegt die Drohne genau zu dem Punkt zurück, wo die Behandlung abgebrochen wurde.
Für eine exakte und gleichmäßige Applikation sollte der Drohnenpilot den Modus für den automatischen Kurvenflug, das sogenannte Bank-Turning, abschalten. Dann fliegt die Sprühdrohne nämlich nicht ohne Stopp in einem kreisförmigen Bogen in die nächste Zeile. Dies würde zwangsläufig zu Doppelapplikationen beim Wenden führen, weil das Unterbrechen des Sprühvorgangs hierbei bisher nicht exakt genug erfolgt.
Ohne das Bank-Turning stoppt die Drohne am Zeilenende ihre Vorwärtsbewegung, fliegt seitlich zur nächsten Zeile und startet dort ihren Vorwärtsflug wieder. Dabei schaltet die Elektronik die Düsenarmpaare erst nacheinander aus und dann nacheinander wieder ein.
Während des Sprühbetriebs zeigt das Display die aktuelle Ausbringmenge an. Die Anzeige ist sehr exakt. Ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät liefert die Messwerte mit einer Fehlertoleranz von nur +/- zwei Prozent. Außerdem meldet die Elektronik, wenn der Tank leer ist. Je nach Voreinstellung bleibt die Drohne an der aktuellen Position stehen oder fliegt automatisch zum Homepoint zurück. Nachdem der Spritzbrühetank nachgefüllt oder der Akku ausgetauscht wurde, fliegt die Drohne genau zu dem Punkt zurück, wo die Behandlung abgebrochen wurde.
Für eine exakte und gleichmäßige Applikation sollte der Drohnenpilot den Modus für den automatischen Kurvenflug, das sogenannte Bank-Turning, abschalten. Dann fliegt die Sprühdrohne nämlich nicht ohne Stopp in einem kreisförmigen Bogen in die nächste Zeile. Dies würde zwangsläufig zu Doppelapplikationen beim Wenden führen, weil das Unterbrechen des Sprühvorgangs hierbei bisher nicht exakt genug erfolgt.
Ohne das Bank-Turning stoppt die Drohne am Zeilenende ihre Vorwärtsbewegung, fliegt seitlich zur nächsten Zeile und startet dort ihren Vorwärtsflug wieder. Dabei schaltet die Elektronik die Düsenarmpaare erst nacheinander aus und dann nacheinander wieder ein.
Was uns sonst noch auffiel
- Ein Akku reicht für zwei Tanks.
- Der Akku und der Spritzbrühetank lassen sich schnell wechseln, weil sie in das Rahmengestell des Multikopters eingehängt werden. Der Wechseltank rastet dabei von selbst in die Verriegelung ein.
- Das Landegestell und die Rotorarme sind aus Carbon gefertigt. Die Rotorantriebe sind mit Hartschaumstoff verkleidet.
- Für den Transport müssen die Rotorarme nicht abgebaut werden. Sie lassen sich einklappen.
- Die Berechtigung für das Fliegen der Agras T16 ist personengebunden. Das Freischalten erfolgt vor jedem Flugbeginn über einen Internet-Account. Die Internetverbindung muss per UMTS-Stick oder kurzzeitig per Smartphone-Hotspot hergestellt werden. Der Hotspot muss danach getrennt werden, weil die Funkfernbedienung für die Drohnensteuerung die gleiche Signalfrequenz nutzt.
- Die mit Lechler-Injektordüsen ausgestattete und zur Prüfung beim JKI angemeldete DJI Agras T16 kostet inklusive einer Einweisung rund 24 000 Euro ohne MwSt. Jedoch verkauft die Firma droneparts die Sprühdrohne wegen der rechtlichen Rahmenbedingungen derzeit nur an Behörden und nicht an Winzer oder Landwirte.
Am Tablet erfolgt die Flugroutenplanung und die Einstellung der Sprühparameter.
(Bildquelle: Anja Böhrnsen)
Der Radarsensor unten am Landegestell hält die Drohne genau auf Flughöhe.
(Bildquelle: Anja Böhrnsen)
Der Akku und der 16-l-Tank lassen sich schnell und einfach wechseln.
(Bildquelle: Anja Böhrnsen)
Für den Transport im Kofferraum eines Kombis lassen sich die Rotorarme einklappen.
(Bildquelle: Anja Böhrnsen)
Beim Wendeflug kann die Steuerung die Ausbringmenge stufenweise reduzieren und erhöhen.
(Bildquelle: Anja Böhrnsen)
Jeder Arm trägt zwei Düsen. Die seitlich angebrachten Ventile entlüften das System.
(Bildquelle: Anja Böhrnsen)
Vier elektrische Pumpen fördern die Spritzbrühe zu den acht Düsen an vier Rotorarmen.
(Bildquelle: Anja Böhrnsen)
Praktischer Einsatz von Sprühdrohnen
Das Sprühen von Pflanzenschutzmitteln mit Luftfahrzeugen ist in der EU nicht erlaubt. Dieses Verbot gilt auch für funkfernbediente Multikopter, die als Luftfahrzeug definiert sind. Ausnahmegenehmigungen sind möglich. In Deutschland erteilt das Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit Ausnahmegenehmigungen bislang nur für den Einsatz von Helikoptern zur Bekämpfung von Schadorganismen im Weinbau in Steillagen und im Kronenbereich von Wäldern. Der Helikopter muss dazu mit einer bestimmten Sprühanlage und mit 05er-Injektordüsen ausgestattet sein, und die Ausbringmenge muss mindestens 150 l/ha betragen. Außerdem muss das Pflanzenschutzmittel für die Anwendung mit Luftfahrzeugen zugelassen sein.
Diese enge Auslegung der europäischen Richtlinie (2009/128/EG) ist schade. Denn Sprühdrohnen können dichter über dem Bestand fliegen als Helikopter. Somit ist die Gefahr von Spritzmittelabdrift hier geringer. Hinzu kommt, dass die Propeller der Multikopter den Sprühnebel über die gesamte Arbeitsbreite nach unten drücken, es kommt dadurch kaum zu Querverwirbelungen. Aufgrund dieser Vorteile gibt es inzwischen Bemühungen, die Anwendung von Sprühdrohnen für den Pflanzenschutz in Deutschland voranzutreiben.
Die Firma droneparts hat die Sprühdrohnen Agras MG-1S und MG-1P beim Julius-Kühn-Institut (JKI) zur Geräteprüfung angemeldet und für die Agras T16 eine Erweiterungsprüfung beantragt. Der positive Abschluss der Prüfung wird in Kürze erwartet. Damit wird dann die technische Eignung der Spritzeinrichtung an den Sprühdrohnen festgestellt. Aber auch dann bleibt noch das grundsätzliche Verbot für das Ausbringen von Pflanzenschutzmitteln mit Luftfahrzeugen.
Anders sieht die rechtliche Situation in der Schweiz aus. Hier bieten bereits Dienstleister den Pflanzenschutz mit der Drohne an. Voraussetzung für die Zulassung ist, dass sie eine vorgegebene Flugroute mit maximal 50 cm Abweichung automatische abfliegen können, und dass die Abdrift den festgelegten Grenzwert nicht überschreitet. Außerdem müssen die zugelassenen Sprühdrohnen wie andere Spritzgeräte alle drei Jahre zum Spritzentest.
Diese enge Auslegung der europäischen Richtlinie (2009/128/EG) ist schade. Denn Sprühdrohnen können dichter über dem Bestand fliegen als Helikopter. Somit ist die Gefahr von Spritzmittelabdrift hier geringer. Hinzu kommt, dass die Propeller der Multikopter den Sprühnebel über die gesamte Arbeitsbreite nach unten drücken, es kommt dadurch kaum zu Querverwirbelungen. Aufgrund dieser Vorteile gibt es inzwischen Bemühungen, die Anwendung von Sprühdrohnen für den Pflanzenschutz in Deutschland voranzutreiben.
Die Firma droneparts hat die Sprühdrohnen Agras MG-1S und MG-1P beim Julius-Kühn-Institut (JKI) zur Geräteprüfung angemeldet und für die Agras T16 eine Erweiterungsprüfung beantragt. Der positive Abschluss der Prüfung wird in Kürze erwartet. Damit wird dann die technische Eignung der Spritzeinrichtung an den Sprühdrohnen festgestellt. Aber auch dann bleibt noch das grundsätzliche Verbot für das Ausbringen von Pflanzenschutzmitteln mit Luftfahrzeugen.
Anders sieht die rechtliche Situation in der Schweiz aus. Hier bieten bereits Dienstleister den Pflanzenschutz mit der Drohne an. Voraussetzung für die Zulassung ist, dass sie eine vorgegebene Flugroute mit maximal 50 cm Abweichung automatische abfliegen können, und dass die Abdrift den festgelegten Grenzwert nicht überschreitet. Außerdem müssen die zugelassenen Sprühdrohnen wie andere Spritzgeräte alle drei Jahre zum Spritzentest.
Fazit
Das Sprühen mit Drohne ist abdriftarm und präzise möglich, wenn sie mit geeigneter Technik ausgestattet ist. Die DJI Agras T16 besitzt die Voraussetzungen dafür. Mit acht Injektordüsen und 3 m Arbeitsbreite erzielt sie nach ersten Erfahrungen eine gute Querverteilung und wenig Abdrift.
Somit würde das Sprühen mit Drohnen im Steillagenweinbau zum Schutz und zur Entlastung des Anwenders beitragen. Auch im Ackerbau wären sinnvolle Einsätze durchaus denkbar, z. B. bei der Bekämpfung von Unkrautnestern.
Somit würde das Sprühen mit Drohnen im Steillagenweinbau zum Schutz und zur Entlastung des Anwenders beitragen. Auch im Ackerbau wären sinnvolle Einsätze durchaus denkbar, z. B. bei der Bekämpfung von Unkrautnestern.
