Computer, ahoi!
Von Friedrich List
Autonome Fahrzeuge sind bereits Realität. So verkehrt in der Hamburger HafenCity ein autonomer Bus, der Passagiere auf einem Rundkurs durch den neuen Stadtteil befördert. Aber es zeichnet sich ab, dass in absehbarer Zeit auch autonom navigierende Frachtschiffe die Weltmeere befahren werden. Hinzu kommen Projekte für autonome Binnenschiffe, die auf den Wasserstraßen Europas Frachtgut befördern sollen.
120 selbstständige Standardcontainer
Mit autonomen Seeschiffen beschäftigen sich der norwegische Technologiekonzern Kongsberg und der ebenfalls norwegische Düngemittelhersteller Yara. Auf der anderen Seiten des Globus arbeitet ein japanisches Konsortium zusammen mit US-amerikanischen Partnern an autonomen Containerfrachtern.
Die Yara Birkeland soll nicht nur autonom fahren, sondern außerdem einen elektrischen Antrieb erhalten. Yara will mit dem Schiff Düngemittel von einer seiner Produktionsstätten in einem Fjord 140 km von Oslo entfernt zu zwei Küstenorten transportieren. Über das Wasser ist der Weg nur etwa 50 km lang. Das Schiff würde laut Yara rund 40.000 Lastwagenfahrten pro Jahr überflüssig machen.
Die Yara Birkeland sollte planmäßig 2020 in See stechen, allerdings wurde das Projekt im Endspurt von der Covid-19-Pandemie ausgebremst. Angetrieben wird der Containerfrachter über ein System von Lithiumbatterien, die im Heimathafen an einer Ladestation wieder aufgeladen werden. Anfangs wird das Schiff noch mit Besatzung fahren, für die eine modular ausgelegte Kommandobrücke eingebaut wird. Bis die autonome Steuerung ausgereift und für den Seeverkehr zugelassen ist, führen also Menschen das Schiff. Danach soll nur mehr eine Leitstelle an Land die Yara Birkeland überwachen.
Das Schiff ist 79, 5 m lang und 14,8 m breit. Es soll 3200 metrische Tonnen wiegen und 120 Standardcontainer befördern. Die Höchstgeschwindigkeit wird bei 13 Knoten liegen, die normale Fahrgeschwindigkeit bei 6 Knoten. Im autonomen Betrieb soll das Schiff dann mit GPS-Hilfe navigieren. Andere Schiffe soll es durch das bereits seit Langem zum Standard gehörende AIS (Automatic Identification System) erkennen. AIS sendet ständig das Rufzeichen eines Schiffes sowie Angaben über Abmessungen, Ladung, Kurs, Geschwindigkeit und Zielhafen. Um die nähere Umgebung zu überwachen, hat die Yara Birkeland Radar, Kameras, Infrarotsensoren und Laserabtaster an Bord. Die Auflösung der Kameras ist laut Angaben von Kongsberg hoch genug, um auch Bojen, Kanus oder Windsurfer zu erkennen.
Schwarz auf Weiß
Dieser Beitrag war für ein Frühjahrsheft 2020 unserer Magazinreihe „IT-Unternehmen aus der Region stellen sich vor“ vorgesehen, das Corona-bedingt entfallen musste. Einen Überblick mit freien Download-Links zu sämtlichen bereits verfügbaren Einzelheften bekommen Sie online im Pressezentrum des MittelstandsWiki.
Außerdem hat der Konzern jüngst das von der EU finanzierte Projekt Autoship aus der Taufe gehoben. Das rund 20 Millionen Euro schwere Vorhaben soll zu zwei autonomen Versuchsschiffen führen. Eines davon soll in küstennahen Gewässern eingesetzt werden, das andere in der Binnenschifffahrt. Das Unternehmen hofft, in den nächsten fünf Jahren einen Fahrplan zur Kommerzialisierung derartiger Schiffe vorlegen zu können.
Auf dem Kanal direkt in die City
Die deutsche Forschung, aber auch die Logistikbranche interessiert sich dagegen vor allem für autonome Frachtschiffe auf Binnengewässern. Zu diesen Zweck will das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) auf der Spree-Oder-Wasserstraße zwischen Königs Wusterhausen und Eisenhüttenstadt ein „digitales Testfeld“ einrichten. Hier sollen demnächst teilautonome Schiffe fahren, die von einer Kontrollzentrale aus überwacht werden.
Das DLR arbeitet mit Partnern daran, ein digitales Testfeld aufzubauen, auf dem Technologien zur Automatisierung von Binnenschiffen erforscht werden können. (Bild: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. – DLR)
„Langfristig können Binnenschiffe eine sinnvolle Ergänzung sein, um Großstädte zu versorgen“, sagte Dr. Ralf Ziebold vom Neustrelitzer DLR-Institut für Kommunikation und Navigation dem Tagesspiegel. Für ihn und sein Team sind kleinere Schiffe interessant, die auch auf den vorhandenen Kanälen in Metropolen wie Berlin fahren können. Sie würden einen Teil des Lkw-Verkehrs übernehmen. Die DLR-Wissenschaftler wollen die ersten Systeme nun in der Praxis testen, beispielsweise ein Assistenzsystem, mit dem Schiffe ohne menschliche Einwirkung in eine Schleuse fahren können.
Die Frachter waren die Ersten: Noch vor den ersten IoT-Netzen an Land begann die Logistik mit dem Container-Tracking. Mittlerweile wird getestet, wie autonome Schiffe navigieren könnten, und zwar sowohl auf hoher See als auch in der Binnenschifffahrt. Dazu gibt es noch einen Bericht aus Hamburg, der bis ins Jahr 1889 zurückgeht – seitdem ist der Ausrüster Jastram aktiv. Vor einigen Jahren hat er seine historischen Entwürfe, Stücklisten und Baupläne komplett retrodigitalisiert. Und die Hartmann-Gruppe modernisiert ihr Crewing-&-Payroll-Kernsystem mit der Low-Code-Plattform von Thinkwise.
Fähren, Frachter, Küstenschiffe
Das Konzept ferngesteuerter oder autonom fahrender Schiffe ist nicht so neu, wie man meinen könnte. Die einzelnen Komponenten gibt es schon länger: GPS, Radar, Echolot zur Messung der Wassertiefe, optische und thermische Sensoren und Software, die alle Daten zusammenführt und auf dieser Basis das Schiff fährt. Allerdings blieben autonome Wasserfahrzeuge bisher dem Militär vorbehalten, das sie meistens zur Minensuche einsetzt.
Erste Versuche mit autonomen Fähren sind bereits erfolgreich verlaufen. So fuhr im Dezember 2018 eine von Rolls-Royce ausgerüstete Fähre mit 80 freiwilligen Passagieren an Bord durch die Inselwelt vor der Südküste Finnlands. Und der Technologiekonzern ABB führte Ende 2018 Testfahrten mit einer ferngesteuerten Fähre im Osloer Hafen durch.
Mit der Suomenlinna II hat ABB auf einer Teststrecke beim Hafen von Helsinki bereits 2018 bewiesen, dass sich Passagierfähren mit heutigen Technologien kontrolliert fernsteuern lassen. (Bild: ABB)
Im Fernen Osten testete die japanische Reederei Nippon Yūsen erstmals ein automatisiertes Frachtschiff auf hoher See. Die Reederei hatte den unter panamesischer Flagge fahren Autotransporter Iris Leader mit einem neuen Steuersystem ausgerüstet. Dieses „Sherpa System for Real Ship“ nutzt Daten der verschiedenen Navigationsgeräte, berücksichtigt die Wetterbedingungen auf See sowie den Schiffsverkehr und berechnet daraus einen sichere und wirtschaftliche Route.
Während der Versuche überwachten Experten an Land die Iris Leader. Das Schiff fuhr auf einer Fahrt vom 14. bis 17. September 2019 vom südchinesischen Hafen Xinsha (Guangzhou) zum japanischen Hafen Nagoya mit der neuen Automatik, und danach vom 19. bis 20. September von Nagoya nach Yokohama (von der Fahrt gibt es sogar ein vierstündiges YouTube-Video). Eine Leitstelle an Land überwachte den Betrieb. Nur in den Buchten steuerte ein Mensch das Schiff. Nippon Yūsen will die gesammelten Erfahrungen nutzen, um das Sherpa-System weiterzuentwickeln. Vorerst denken die Verantwortlichen aber eher an den Einsatz auf Küstenschiffen, auf denen immer weniger Seeleute fahren wollen. Die Reederei hofft, 2025 den ersten autonomen Frachter auf große Fahrt zu schicken.
„Disruptiv wie das Smartphone“
Auch Rolls-Royce Commercial Marine, seit April 2018 Teil von Kongsberg arbeitet an eigenen Entwürfen für autonome Schiffe. Rolls-Royce hatte bereits seit 2013 Studien für autonome Schiffe betrieben. Darunter sind große Containerfrachter und Tanker, kleinere Zubringerfrachter, Versorger für Bohrinseln, Schlepper und andere Spezialschiffe. Außerdem sieht das Unternehmen weiterhin einen Markt für autonome Kriegsschiffe und hat deswegen seine Kriegsschiffsparte behalten. Zu den Aufgaben könnten Minensuche sowie Begleitschutz, Patrouillen- und Überwachungsaufgaben gehören.
Der Einführungsbeitrag beginnt in Berlin – die Bundeshauptstadt ist experimentierfreudiger Vorreiter neuer Mobilitätskonzepte. Gute Beispiele meldet der Report auch aus Hamburg und Dresden. Teil 2 begibt sich dann in den Westen nach Nordrhein-Westfalen; dort hat das Zukunftsnetz Mobilität NRW viele Projektfäden in der Hand. Eine wichtige Rolle spielt hier der öffentliche Personennahverkehr, denn immer mehr Verkehrsbetriebe lassen ihre Busse mit Biogas fahren. Teil 3 geht zu den Ursprüngen der Automobilindustrie und sieht sich an, wie sich Baden-Württemberg und insbesondere Stuttgart die Zukunft der Mobilität vorstellen. Teil 4 berichtet aus dem benachbarten Flächenland Bayern, Teil 5 fährt über die Grenze nach Österreich. Außerdem gibt es bereits einen Report zu mobilen Stauwarnanlagen und intelligentem Verkehrsmanagement sowie zu autonomen Schiffen, Wasserstoffprojekten, Business-Bikes, Stadtseilbahnen sowie Lufttaxis und Urban Air Mobility.
Die Handelsschifffahrt erhofft sich von den Robotfrachtern deutliche Einsparungen. Denn ein Schiff ohne Besatzung braucht keine Kabinen, Kombüsen, Klimaanlagen, Rettungsboote und auch keine großen Brückenaufbauten. „Autonome Schiffe sind die Zukunft der Schiffsindustrie, so disruptiv wie das Smartphone“, verkündete Mikael Mäkinen bereits 2016. Er war damals Chef der zivilen Schiffssparte von Rolls-Royce. So genannte On-Shore-Kapitäne würden in dieser neuen Welt der Handelsschifffahrt von Land aus gleich mehrere Schiffe überwachen und nur aktiv werden, wenn Probleme auftreten.
Abschied von der Riesengröße
Zukunftsfähig wären die unbemannten Wassertransporter auch in einer anderen Hinsicht: Mit zeitgemäßen elektrischen Antrieben könnte nämlich die Verschmutzung durch die bisher gebräuchlichen Schwerölmotoren deutlich reduziert werden. Damit entfiele dann nicht nur die Umweltbelastung, sondern auch ein beträchtlicher Kostenfaktor – was die ökologische Maßnahme wiederum attraktiv machen dürfte. „Bisher war die Antwort auf die Frage nach Effizienz, die Schiffe immer größer zu bauen“, sagte Hans-Christoph Burmeister vom Fraunhofer-Center für Maritime Logistik in Hamburg der Neuen Züricher Zeitung.
Auf Lohn und Verpflegung entfällt aber mehr als ein Drittel der Betriebskosten, und bei kleineren Schiffen fällt der Kostenfaktor Besatzung stärker ins Gewicht. Außerdem können immer weniger Häfen die immer größeren Containerriesen überhaupt noch aufnehmen und abfertigen. Autonome Schiffe dagegen könnten wieder kleiner gebaut werden.
Friedrich List ist Journalist und Buchautor in Hamburg. Seit Anfang des Jahrhunderts schreibt er über Themen aus Computerwelt und IT, aber auch aus Forschung, Fliegerei und Raumfahrt, u.a. für Heise-Print- und Online-Publikationen. Für ihn ist SEO genauso interessant wie Alexander Gersts nächster Flug zur Internationalen Raumstation. Außerdem erzählt er auch gerne Geschichten aus seiner Heimatstadt.
