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Digitaler Zwilling als Wegbereiter für die Landwirtschaft am Meeresgrund

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Autor: Klaudia Mazur

Digitaler Zwilling als Wegbereiter für die Landwirtschaft am Meeresgrund
In Zukunft sollen die Biosphären von Nemo's Garden den kommerziellen Anbau von Kräutern, Obst und Gemüse unter Wasser ermöglichen. Foto: Siemens

Landwirtschaft unter Wasser: Das Start-up Nemo’s Garden, spezialisiert auf den Unterwasser-Anbau von Nutzpflanzen, setzt in Zukunft auf das Xcelerator-Portfolio von Siemens. Damit bereitet sich das Start-up auf die Kommerzialisierung ihrer Unterwasser-Anbauplattform vor.

Landwirtschaft im Ozean

Nemo’s Garden wurde 2021 von Sergio Gamberini, Präsident des italienischen Tauchausrüstungsherstellers Ocean Reef Group, und seinem Sohn Luca Gamberini gegründet. Ihr Team aus Ingenieur:innen, Taucher:innen und Wissenschaftler:innen arbeitet daran, den Anbau von Kräutern, Obst und Gemüse unter Wasser zu ermöglichen. Hierfür entwickelte das Team im Prototyp sogenannte Unterwasser-Biosphären. Diese kuppelartigen Unterwasser-Gewächshäuser greifen die positiven Umweltfaktoren des Ozeans auf: Temperatur-Stabilität, Wasserverdunstung, CO2-Absorption, Sauerstoff-Reichtum und Schutz vor Schädlingen. Das Team konnte bereits erfolgreich eine Vielzahl von Nutzpflanzen ernten. Im nächsten Entwicklungsschritt soll der Prototyp in eine kommerziell gewinnbringende Unterwasser-Anbauplattform verwandelt werden.

Abtauchen in eine virtuelle Unterwasserwelt

Konstruktionsänderungen, langwierige physikalische Tests und aufwendige manuelle Überwachungsprozesse während des Wachstums-Zyklus erschweren jedoch dieses Vorhaben. Daher suchte das Team nach neuen Möglichkeiten, eben diese Hürden abzubauen:

„Als ich das erste Mal die digitale Zwillingstechnologie von Siemens sah, war ich fasziniert. Nemo’s Garden ist ein einzigartiges System, und wir müssen es an die jeweilige Umgebung anpassen, in der es installiert werden soll. Wenn man diese Umgebung virtuell modellieren kann, bevor man anfängt, kann man die Herausforderungen vorhersehen und sie auf die beste Weise angehen“, sagt Luca Gamberini, Mitbegründer von Nemo’s Garden.

Mit Hilfe der NX-Software von Siemens wurde ein Digitaler Zwilling der Biosphäre erstellt. Damit lassen sich die Wachstumsbedingungen innerhalb der Biosphäre und die Auswirkungen der Anlagen auf das Gewässer simulieren. „Wir verstehen den Wasserfluss um unsere Biosphären besser. Wir sehen nun auch, wie die verschiedenen Wechselwirkungen der Sonneneinstrahlung, der Temperatur und aller physikalischen Faktoren auf die Pflanzen wirken“, ergänzt Luca Gamberini.

Automatisierung optimiert Anbau

Um nicht weiterhin auf die Entsendung ausgebildeter Taucher:innen angewiesen zu sein, wurde zudem ein vollständig automatisierter Ansatz entwickelt, um den Anbau, die Überwachung und die Ernte der Pflanzen zu optimieren. Hierzu wurden vorhandene Video-Aufnahmen der Wachstums-Zyklen zusammen mit Referenzdaten aus traditioneller Landwirtschaft derselben Zielkulturen analysiert. Auf dieser Grundlage konnte Siemens einen Algorithmus für maschinelles Lernen trainieren, der das Pflanzenwachstum und die Umweltbedingungen innerhalb der Kuppe überwacht.

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