Vor etwa zehn Jahren begann die Entwicklung einer größeren Autonomie der Schifffahrt, insbesondere der Binnenschifffahrt. Und es ist nicht verwunderlich, dass mehr Automatisierung zu einem effizienteren und sichereren Sektor führt und auch teilweise den Mangel auf dem Arbeitsmarkt löst.

Aquatic Drones ist Koordinator des AIWAVE-Projekts (Automation of Inland Waterway Vessels), das darauf abzielt, die Binnenschifffahrt mit bestehenden Techniken im Bereich der Autonomie auszustatten. So weit wie möglich werden Systeme verwendet, mit denen die meisten Schiffe bereits ausgestattet sind, wie automatische Identifikationssysteme (AIS), Radar und Kameras.

Sensordaten

Genauer gesagt konzentriert sich das Projekt darauf, die von den Sensoren und Systemen erhaltenen Daten zu interpretieren, die verschiedenen Datenströme zusammenzuführen und diese Daten dem Skipper zu präsentieren. „Ein wichtiger Schwerpunkt in unserem Projekt ist die Interpretation von Sensorbildern anhand der erhaltenen Bilder. Eine Kamera erkennt etwas, Sie möchten wissen, ob es sich um ein statisches oder sich bewegendes Objekt handelt und wie seine Geschwindigkeit, Entfernung und Richtung relativ zu Ihrer eigenen Route ist. Und was für ein potentieller Kollisionspunkt ist. Alles, was durch die Bilder wahrgenommen wird, ist nicht wichtig. Es ist daher nicht notwendig, alle Bilder in die Interpretation einzubeziehen. Beispielsweise muss es möglich sein, zwischen einer Welle und einem Objekt zu unterscheiden“, erklärt Maarten Ruyssenaers, Gründer von Aquatic Drones.

Außerdem müssen alle Informationen der verschiedenen Sensoren zusammengeführt werden. „Sensorfusion ist eine echte technologische Herausforderung. Man hat es mit unterschiedlichen Sensorsoftwareprotokollen zu tun, die aufeinander abgestimmt werden müssen. In Zukunft wollen wir auch Umweltinformationen hinzufügen. Dazu gehören Informationen über Streckenverzögerungen und das Vorhandensein von Brücken und Schleusen. Alle diese Informationen müssen gesammelt und auf einem Bildschirm für den Skipper oder Operator angezeigt werden.

Die autonome Navigationstechnologie stammt zum Teil aus der Entwicklung selbstfahrender Autos und Drohnen. Eine Eins-zu-eins-Übersetzung der Technologie ist jedoch nicht möglich. Ruyssenaers: „Bei der autonomen Navigation muss man mit weniger Variablen umgehen als beim Straßenverkehr. Sie werden beispielsweise keine spielenden Kinder in einem Wohngebiet treffen, obwohl Sie sich mit dem Bootfahren auseinandersetzen müssen. Schiffe können auch nicht wie Drohnen vom Himmel fallen. Auch die Regeln auf dem Wasser sind einfacher, ein großes Schiff hat Vorrang vor einem kleineren Schiff. Das Steuern eines Schiffes ist jedoch schwieriger, da Sie sich in drei Dimensionen bewegen und keine feste Oberfläche wie die Straße haben.

Inspektionsschiffe

Die Entwicklung autonomer Prospektions-, Mess- und Inspektionsschiffe ist der Handelsschifffahrt voraus. Aquatic Drones verfügt über autonome Vermessungsschiffe, die in der Lage sind, die Flussbetthöhe und Wasserqualität zu überwachen und Tiefbaustrukturen für Fluss- und Hafenbehörden sowie „nasse“ Wartungs- und Bauunternehmen zu inspizieren. Darauf achtet auch die Regierung sehr, denn es besteht ein wirtschaftliches Interesse daran, den Tiefgang zu gewährleisten und die Verbindungen zum Hinterland in Ordnung zu halten. Zudem stören Inspektionsschiffe die gewerbliche Binnenschifffahrt nicht und fahren kaum in den Fahrwasser ein. Es erleichtert auch die autonome Navigation als nächsten Schritt für diese Schiffstypen. Die Entwicklung der autonomen Binnenschifffahrt folgt einer schrittweisen Entwicklung mit zuständigen Behörden wie dem Rijkswaterstaat, den flämischen Wasserstraßen und der ZKR (Zentralkommission für die Rheinschifffahrt).

Ziel von AIWAVE ist es, dem Skipper an Bord mehr Informationen zur Verfügung zu stellen, um ohne hohe Zusatzkosten effizienter und sicherer navigieren zu können. „Der Skipper wird durch Benachrichtigungen über Gegenverkehr, Verkehr auf der Segelroute und Wartezeiten an Kais und Schleusen unterstützt. Je mehr Informationen verfügbar sind, desto einfacher kann der Skipper Entscheidungen treffen, beispielsweise über die Segelgeschwindigkeit. Das kann gut sein Idee, bei Annäherung an eine Schleuse etwas langsamer zu fahren, damit das Schiff nicht mit der Zeit bremsen und beschleunigen muss. Dadurch können der Energieverbrauch und die CO2-Emissionen gesenkt werden“, sagt Ruyssenaers.

Mehr Informationen über die Umgebung garantieren auch mehr Sicherheit. „Der Kapitän bekommt ein besseres Bild von der Situation rund um das Schiff. In dieser Phase liegt der Schwerpunkt auf der Nahreichweite um das Schiff und über das „Mid-Range“-Radar. Der Skipper wird von zusätzlichen Informationen begleitet, um die Kais und Schleusen in kurzer Entfernung anzufahren. Auch Kollisionen können besser vermieden werden. Einen Schritt weiter geht der Einsatz von Autopilot und autonomer Wegpunktnavigation. „So kann der Skipper auf ruhigen Strecken das Steuer loslassen und wird bei Bedarf hinzugezogen.“ Das sind Zukunftsentwicklungen, für die die Vorbereitungen laufen.

Gesetzgebung

Um eine autonome Navigation zu ermöglichen, gilt es neben der Technik noch weitere Dinge zu beachten. „Für die autonome Binnenschifffahrt müssen neue Gesetze und Vorschriften entwickelt werden. Das Ministerium für Infrastruktur und Wasserwirtschaft und der Rijkswaterstaat arbeiten daran zusammen mit anderen Behörden wie den flämischen Wasserstraßen, und die ZKR entwickelt Gesetze und Vorschriften für das Rheinland. Wenn die internationale Organisation IMO Rechtsvorschriften in diesem Bereich genehmigt, werden die nationalen Behörden dies wahrscheinlich auch tun. Das AIWAVE-Konsortium arbeitet in diesem Bereich mit Rijkswaterstaat zusammen.

Ein weiterer Schwerpunkt ist die Sicherheit. „Es werden neue Sicherheitsstandards entwickelt, darunter Redundanz und automatische Löschsysteme. Eine wichtige Entwicklung ist auch die Anwendung von Predictive Maintenance in Maschinenräumen, die zusätzlich angeboten werden kann.

Die Entwicklung hin zu mehr Autonomie der Schiffe reagiert auch auf die Situation auf dem Arbeitsmarkt. In der Schifffahrtsbranche herrscht ein zunehmender Arbeitskräftemangel. Ruyssenaers: „Die Popularität des Lebens für Skipper nimmt nicht zu, während die Transportkapazität auf den Wasserstraßen noch nicht ihren Höhepunkt erreicht hat. Wenn die Automatisierung der Binnenschifffahrt weiter voranschreitet, wird sich auch die Arbeit der Schiffer verändern. „Im Vergleich zu vor zehn Jahren gibt es schon viel mehr Gewöhnung an diese Technik. Die Routen folgen den Trends und die neue Generation ist bereits besser auf die autonome Navigation vorbereitet. Wir arbeiten mit der Branche und den Skippern zusammen. Benutzerfreundlichkeit steht im Vordergrund. Und in Zukunft werden wir vielleicht auch Schulungen anbieten.