Fütterungsautomatisierung nützt Kühen, Landwirten und der Umwelt

29. Jan 2024

Theo van der Zwaag from the Netherlands stands in front of a GEA automated feeding robot.

Für Milchviehhalter auf der ganzen Welt gehört das Füttern ihrer Kühe zu den Hauptaufgaben in der täglichen Routine. Die richtige Fütterung sorgt nicht nur dafür, dass die Kühe gesund und wohlauf bleiben, sondern legt auch den Grundstein für die Erzeugung hochwertiger Milch in ausreichender Menge. Eine gute Fütterungsstrategie ist der Schlüssel zu einer effizienten Milchproduktion. Doch in Zeiten steigender Kosten und begrenzt verfügbarer Arbeitskräfte wächst der Druck auf die Milchfarmer, die ihre Rentabilität zu erhalten versuchen. 

Wir haben Milchviehhalter nach ihren Fütterungsstrategien gefragt und danach, wie sie in ihren Betrieben ein Gleichgewicht zwischen Tierschutz, Flexibilität und Nachhaltigkeit herstellen. Es stellte sich heraus, dass die meisten Milcherzeuger genau wissen, was sie anstreben, dass aber ihre derzeitige Fütterungstechnologie sie daran hindert, ihr volles Potenzial zu erreichen. 

Dank des hervorragenden Kundenfeedbacks konnten die GEA Ingenieure mehrere dieser Hürden überwinden und den GEA DairyFeed F4500 auf den Markt bringen: einen autonom fahrenden Fütterungsroboter, der das Futter mischt und verteilt, es den Kühen zuschiebt und den ganzen Tag über eine frische Futteraufnahme für alle Kühe ermöglicht, während gleichzeitig die Futterverluste minimiert werden. Für Milchviehhalter bringt dies gleich mehrere Vorteile mit sich: gesündere Kühe, höhere Milcherträge, mehr Flexibilität durch Entlastung von Routinearbeiten und einfache Implementierung des Systems ohne Umbauarbeiten im Betrieb.

Milch als Schlüssel zur Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung

Laut den Vereinten Nationen könnte die Weltbevölkerung bis Ende 2022 bei 8 Milliarden Menschen und bis 2050 gar bei 10 Milliarden liegen. Mit der wachsenden Weltbevölkerung steigt der Bedarf an hochwertigen Lebensmitteln. Milch und Milcherzeugnisse sind eine wichtige Eiweißquelle für die menschliche Ernährung, da sie alle neun essenziellen Aminosäuren für die menschlichen Lebensfunktionen enthalten. Nach Angaben des internationalen Expertennetzwerks IFCN wird der Milchmarkt bis 2030 um mehr als 20 % wachsen. 

Die Herausforderung für die Milchindustrie besteht daher darin, Milch so nachhaltig und wirtschaftlich wie möglich zu produzieren und die Langlebigkeit der heutigen Molkereibetriebe zu sichern.
 
Dairy worker Clémence Poussier from France stands in front of a GEA automatic feeding robot.

Nach der Installation des GEA Fütterungsroboters ist die Milchproduktion von 28 auf 36 Liter pro Kuh und Tag gestiegen. Am Futtertisch gibt es keine Konkurrenz mehr zwischen den Kühen, selbst die Färsen haben leichten Zugang zu frischem Futter und die Möglichkeit, sich auf ihre volle Milchproduktion vorzubereiten. - Clémence & Luc Poussier, Frankreich

Landwirte stehen vor wirtschaftlichen und nachhaltigen Herausforderungen

Milchviehbetriebe versuchen ständig, ihre Kostenstrukturen zu optimieren und immer effizienter zu werden. Ein wichtiger Inputfaktor, den es genau im Auge zu behalten gilt, sind die Kosten für die Fütterung. Nach Angaben der Europäischen Kommission machen selbst hergestellte und zugekaufte Futtermittel etwa 60 % der gesamten Betriebskosten und somit den größten Teil der variablen Kosten aus. Hinzu kommen dann noch weitere Ausgaben im Zusammenhang mit der Fütterung wie Strom und Arbeitskosten. Außerdem haben sich Düngemittel, Getreide und Energie in den letzten Monaten erheblich verteuert, was die Kosten der Milchproduktion in die Höhe treibt. 

Ein weiterer Trend, mit dem viele Branchen konfrontiert sind, ist der Mangel an qualifizierten Arbeitskräften, die sich für den Agrarsektor interessieren. Eine von Arla im Vereinigten Königreich durchgeführte Studie ergab, dass 80 % der Landwirte, die neues Personal suchten, nur wenige oder gar keine Rückmeldungen erhielten. Diese Entwicklung ist einer der stärksten Treiber für Investitionen in automatisierte Lösungen.

Drittens beeinflussen Umweltbestimmungen die Produktionsmethoden in Milchviehbetrieben. Die „Farm to Fork“-Strategie, die Teil des europäischen Green Deals ist, zielt darauf ab, bis zum Jahr 2050 eine CO2-freie Produktion zu erreichen. Nach Angaben des International Panel on Climate Change wurde 2021 ein Drittel der weltweiten Treibhausgasemissionen (THG) durch die Herstellung von Nahrungsmitteln verursacht. Wenn man dies auf die Futtermittelproduktion eingrenzt, entfallen 39 % der Treibhausgasemissionen auf die enterische Fermentation von Milchvieh. 

In gut geführten Haltungsbetrieben tragen sie zu etwa 45 % der THG-Emissionen des gesamten Farmsystems bei. Die globalen THG-Emissionen aus der Nahrungsmittelproduktion belaufen sich auf 17.318 ± 1.675 Teragramm CO2-Äquivalente pro Jahr, wovon 57 % auf die Produktion von tierischen Lebensmitteln (einschließlich Viehfutter), 29 % auf pflanzliche Lebensmittel und 14 % auf andere Verwendungen entfallen. 

„Dieser übergreifende Kontext stellt eine große Herausforderung dar, wenn es darum geht, Rinder so zu füttern, dass Landwirte profitabel und nachhaltig wirtschaften können“, erklärt Carolina Hennings, Head of Automatic Feeding Systems bei GEA.

Podcast Einblicke in die Milchviehhaltung

Folgen Sie dem Infotainment-Podcast für das Netzwerk der Milchviehhalter: „GEA Dairy Farming Insights“!

Egal, ob Sie ein erfahrener Landwirt sind, gerade erst anfangen oder sich für die Welt der Milchwirtschaft interessieren: Hören Sie uns zu, wenn wir den sich ständig weiterentwickelnden Bereich der Landwirtschaft erkunden und Geschichten über Erfolge, Herausforderungen und Innovationen erzählen. Wir sprechen über moderne und zukunftsorientierte Milcherzeugung, basierend auf unseren Säulen für die nächste Generation der Landwirtschaft: Tierschutz, Flexibilität und Nachhaltigkeit zum Besseren.

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The team behind GEA's latest automated feeding technology poses for a group photo.

Das Team hinter der neuesten automatischen Fütterungstechnologie von GEA posiert für ein Gruppenfoto.

GEA antwortet mit innovativer Technologie

Seit vielen Jahren arbeitet Carolina Hennings mit einem multidisziplinären Team aus Fütterungsexperten, Ingenieuren, Vertriebs- und Servicekollegen zusammen. Gemeinsam stellen sie sich der Herausforderung, die Kundenbedürfnisse und jene Hindernisse zu analysieren, die Landwirte davon abhalten, neue Fütterungstechnologien in vollem Umfang zu nutzen. Schließlich werden automatisierte Fütterungslösungen bereits seit mehr als 35 Jahren auf dem Markt eingesetzt. Doch die Marktdurchdringung ist, abgesehen von einigen ausgewählten europäischen Ländern, im Vergleich zu anderen landwirtschaftlichen Automatisierungssystemen wie Melkrobotern immer noch gering. Im Jahr 2013 waren weniger als 1 % der europäischen Milchviehbetriebe mit automatischen Fütterungssystemen ausgestattet. In den Folgejahren stiegen die Zahlen. 

Als Grund für die langsame Einführung automatischer Fütterungssysteme nannten die Landwirte den großen Aufwand und die Anpassungen, die in den Betrieben vorgenommen werden müssen. Ein weiteres Argument war die fehlende Vernetzbarkeit der Fütterungssysteme mit anderer Herden- und Betriebsführungssoftware. Auch wurden die Komplexität und die Handhabung des Systems als nicht sehr benutzerfreundlich angesehen. 

Basierend auf allen Kundenrückmeldungen brachten die Ingenieure das innovative System GEA DairyFeed F4500 auf den Markt, das die neueste Technologie aus den Bereichen Tierfütterung, Robotik und Systemüberwachung vereint. Der selbständig fahrende Roboter übernimmt das Laden, Mischen und Verteilen des Futters und kann unabhängig von der Bodenbeschaffenheit und auch in Hanglagen auf jedem Betrieb eingesetzt werden. 

Doch wie kann ein Fütterungsroboter aktiv zur Bekämpfung des Klimawandels beitragen?

Präzisionsfütterung und Strategien zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen

Die Automatisierung der Fütterung in landwirtschaftlichen Betrieben kann Milcherzeugern dabei helfen, ihre idealen Fütterungsstrategien umzusetzen und Produktivitätsziele auf verschiedene Weise zu erreichen.
1. Mehr Milch mit weniger Futter

Ein Trend in der Milchviehhaltung hat sich in den letzten Jahrzehnten deutlich abgezeichnet: Die Milchleistung pro Kuh hat sich in einigen Ländern verdoppelt oder sogar verdreifacht. In Deutschland zum Beispiel ist die Zahl der Milchkühe von 6,4 Millionen im Jahr 1990 auf heute 3,9 Millionen gesunken. Gleichzeitig ist die Milchleistung pro Kuh im Durchschnitt um fast 50 % gestiegen. Weniger Milchkühe ernähren viel mehr Menschen, und das liegt vor allem an den Fortschritten in der Zucht, der Gesundheit der Kühe, der Fütterung und der Gesamteffizienz des Betriebs.

Wissenschaftliche Untersuchungen zeigen einen klaren Zusammenhang zwischen der Milchleistung der Kühe und den Fütterungsstrategien. Parameter wie Häufigkeit der Futtervorlage, Tiergruppenbildung, Futter- und Mischqualität machen den Unterschied zwischen durchschnittlichen und außergewöhnlichen Produktionsraten aus. Die positiven Auswirkungen: Gute Fütterungsstrategien führen unmittelbar zu einer Verringerung der Treibhausgasemissionen pro Tier. Die Steigerung der Milchproduktion pro Kuh gilt als wirksame Strategie zur Senkung der Treibhausgasemissionen pro kg erzeugter Milch.

Die Steigerung der Milchproduktion pro Kuh gilt als wirksame Strategie zur Senkung der Treibhausgasemissionen pro Kilogramm erzeugter Milch. Die Beispielrechnung zeigt einen Rückgang von 9.578 auf 7.689 Kilogramm CO2 pro Kuh und Jahr bei einer Steigerung der Milchproduktion einer Kuh von 6.000 auf 8.000 kg Milch pro Jahr. Dieser Rückgang der CO2-Emissionen ist im Wesentlichen auf die Verringerung der enterischen Fermentation, der Gülle und des N2O im Boden zurückzuführen.

2. Mehr Flexibilität bei weniger Arbeit

Die Fütterung ohne ein vollautomatisches System macht etwa 25 % des gesamten Arbeitszeitbedarfs in einem Betrieb aus. Eine Studie, die in europäischen Betrieben mit einer durchschnittlichen Größe von 120 Tieren durchgeführt wurde, zeigt, dass mit einem automatisierten Fütterungssystem 112,15 Minuten pro Tag im Vergleich zu einem konventionellen System eingespart werden können. Dies bedeutet eine erhebliche Verringerung der Arbeitszeit und damit auch der Kosten. Außerdem verringert sich der Aufwand für die Suche nach neuen Arbeitskräften. Die Ergebnisse zeigen gleichzeitig, dass die Landwirte ihre Arbeitszeiten flexibler gestalten können und gleichzeitig eine präzisere Fütterung der Herde erhalten.

3. Besseres Wohlbefinden der Kühe, weniger Qualitätsverluste

Eine empfohlene Fütterungsstrategie besteht darin, die Anzahl der Fütterungen während des Tages zu erhöhen. Als Wiederkäuer braucht die Kuh ein gutes Milieu für ihre Pansenmikroorganismen, um das Futter optimal zu verdauen. Der ideale pH-Wert im Pansen liegt bei 5,5 bis 6. Die Pansenmikroorganismen passen sich nicht gut an Veränderungen des pH-Werts an, und eine effiziente Methode zur Aufrechterhaltung des pH-Werts im Pansen besteht darin, den ganzen Tag über Futter anzubieten. 

„Kühe neigen auch dazu, niedrige Partikel auszusortieren und fressen daher eine unausgewogene Nahrung, die den Pansen-pH-Wert negativ beeinflusst“, erklärt Fütterungsexpertin Carolina Hennings. Daher ist die richtige Verteilung der Futtermischung immer eine Frage der Zeit. Sobald die Mischration an die Tiere verteilt wird, beginnt der Abbau des Nährwerts. Es ist wichtig, dass die Kühe jederzeit Zugang zum Futterbunker haben, um eine angemessene Futter- und Nährstoffaufnahme zu gewährleisten. 

Die übliche Praxis in Milchviehbetrieben besteht darin, das Futter hochzuschieben, damit alle Kühe Zugang haben, was jedoch nicht die Qualität der Ration für alle Kühe gewährleistet. Studien zeigen, dass die Kühe über den Tag hinweg gleichmäßigeren Zugang zum Futter hatten, wenn die Ration häufiger verteilt wurde. Kühe mit niedrigerem Rang wurden auch nicht so viel oder so oft bewegt, was bedeutet, dass sie häufiger fressen konnten und besseren Zugang zum Futter hatten. Eine häufigere Fütterung zeigt auch, dass die Kühe dazu neigen, ihre Fresszeit gleichmäßiger über den Tag zu verteilen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in Betrieben mit konventioneller Fütterungstechnik die häufige Fütterung eine arbeitsintensive Tätigkeit zu sein scheint. Bei der Automatisierung ist sie allein auf die Anzahl der Tiere in einer Gruppe beschränkt. Die einzige verbleibende Herausforderung besteht darin, genügend Volumen in eine Mischcharge zu bekommen, um eine homogene Futtermischung zu erhalten. 

Dairy farmers Johannes Nickel and his father from Germany stand in front of a GEA automated feeding robot.

Früher habe ich viel Zeit mit der Fütterung meiner Kühe verbracht, aber jetzt, mit dem F4500, ist das viel einfacher geworden. Ich kann mit minimalem Zeitaufwand spezifische Rationen für vier verschiedene Gruppen anbieten, von Kälbern bis zu Kühen. - Johannes Nickel, Deutschland

4. Wünschenswerte Energieauswahl

Derzeit ändert sich gerade der Energiemix durch automatische Fütterungssysteme. Daten zeigen, dass Landwirte 18 Liter Diesel pro Kuh und Jahr verbrauchen, um ihre Herde mit dem Mischwagen in einer konventionellen Fütterungsanlage zu füttern. Ein Liter Diesel entspricht 2,65 Kilogramm CO2, so das Institut für Technologie (KIT). Automatische Fütterungssysteme nutzen Strom als Energiequelle. In einer Studie der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft aus dem Jahr 2015 verbrauchte ein automatisiertes GEA MixFeeder-System 21,36 Kilowattstunden pro Tier und Jahr. Das sind 336 Gramm CO2-Äquivalente in Form von Energiemix, gemessen im Jahr 2020. Nimmt man diese Werte als Basis für einen Milchkuhbetrieb mit 200 Tieren, liegen die Emissionen bei einer konventionellen Fütterung bei 9.540 Kilogramm CO2 pro Jahr. Bei automatischer Einspeisung sinken die Emissionen auf 1.435,4 Kilogramm pro Jahr. 

In Anbetracht der Bemühungen verschiedener Regierungen, den Energiemix der Elektrizität durch nachhaltigere Quellen zu verbessern, ist absehbar, dass die CO2-Werte pro Kilowattstunde in den kommenden Jahren sinken werden.

Automatisierte Fütterungslösungen für nachhaltige Fütterungsstrategien

Es liegt auf der Hand, dass automatisierte Fütterungssysteme Landwirten diverse Vorzüge bieten, wobei die Arbeitsersparnis ein bemerkenswerter unmittelbarer Vorteil ist. Die langfristigen Auswirkungen auf Produktivität, Abfallreduzierung, Energie- und Futtermitteleffizienz tragen jedoch erheblich zur Umweltbilanz eines Betriebs bei.

Automatisierte Fütterungssysteme verbessern sowohl die Rentabilität als auch die Nachhaltigkeit und stehen im Einklang mit der allgemeinen Entwicklung hin zu umweltfreundlicheren Technologien in der Landwirtschaft. In dem Maße, in dem Regierungen Vorschriften einführen und Subventionen anbieten, um umweltfreundliche Praktiken zu unterstützen, werden Technologien zur Fütterungsautomatisierung zu einem integralen Bestandteil. Dieser Ansatz stellt sicher, dass landwirtschaftliche Betriebe nicht nur ihre wirtschaftliche Lebensfähigkeit verbessern, sondern auch einen Beitrag zur Verringerung des gesamten Kohlenstoff-Fußabdrucks des Agrarsektors leisten können.
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