Vielen fällt es nicht auf, aber das eigentliche Rückgrat der globalisierten Wirtschaft ist der Frachtverkehr zur See. Über 90 Prozent aller Güter, die weltweit gehandelt werden, werden mit dem Schiff transportiert und das in Zukunft ohne jede Besatzung, die Seefracht wird dann durch atononome Frachtschiffe befördert.
Warum sich autonome Frachtschiffe lohnen
So gut wie alle Importe, die Europa aus Asien erhält, kommen per Schiff. Der Seehandel ist ein komplexes und ausgeklügelte System. Die großen Containerfrachter, die die industriellen und merkantilen Zentren auf der Welt verbinden, verkehren nach Fahrplan. In Überseehäfen wie Hamburg oder Rotterdam wird die Fracht auf kleinere Schiffe, die so genannten Feeder, oder aber gleich auf Schiene oder Straße umgeladen. Speziell die Feeder-Schiffe verbinden dann einen Hafen wie Hamburg mit den kleineren Häfen in Nordeuropa und Skandinavien.
Die «Yara Birkeland» wird Küstengewässer vor Südnorwegen befahren. (#1)
Schiffe unterliegen genau dem selben Kosten- und Technisierungsdruck wie beispielsweise Lkws oder die Eisenbahn. So hat die Automatisierung und der Einzug von Elektronik auch vor der modernen Seefahrt nicht haltgemacht. Moderne Frachter kommen mit einem Bruchteil der Besatzung ihrer Vorgänger aus. Aber so wie es heute schon autonome Fahrzeuge und autonome Flugzeuge gibt, so wird es bald autonome Frachtschiffe geben.
Forschung und Schiffbauindustrie suchen nach Wegen, gerade Frachtschiffe noch stärker zu automatisieren und ohne Besatzung fahren zu lassen. Das würde den Seetransport billiger machen, weil die Reedereien Personalkosten sparen würden. Außerdem bräuchte ein Robot-Frachter keine Mannschaftsquartiere und keine Kontrollräume mehr und müsste auch keine Vorräte mehr für die Besatzung befördern. Dieser Raum stünde dann ebenfalls für Fracht oder Treibstoff zur Verfügung.
Kongsberg baut die „Yara Birkeland“: Autonomer Containerfrachter
Der norwegische Technologie-Konzern Kongsberg verfolgt bereits ein konkretes Vorhaben für einen 79 Meter langen Containerfrachter, der nicht nur ohne Besatzung, sondern auch mit elektrischem Antrieb fahren soll. Die „Yara Birkeland“ soll für den ebenfalls norwegischen Düngemittelhersteller Yara fahren. Sie ist nach dem Yara-Gründer Christian Birkeland benannt und wird Düngemittel zwischen drei verschiedenen Häfen in Süd-Norwegen befördern.
Beweglich Antriebsgondeln am Heck und Bugstrahlruder sorgen dafür, dass das Schiff auch ohne Schlepperhilfe an- und ablegen kann. (#2)
Die „Yara Birkeland“ kann bis zu 120 Standardcontainer laden. Schiffe wie sie könnten auch als Feeder oder Zubringer-Frachter dienen, die die großen Häfen mit kleineren Häfen von regionaler Bedeutung verbinden.
Den Antrieb liefern zwei bewegliche Propellergondeln, die jeweils 1, 2 Megawatt leisten. Mit ihnen erreicht das Schiff maximal 12 Knoten, also 22 Kilometer pro Stunde. Die Reisegeschwindigkeit liegt dann bei wesentlich gemütlicheren 6 -7 Knoten oder 11 bis 13 Kilometern pro Stunde. Außerdem verfügt das Schiff über zwei Bugstrahlruder, also in den Rumpf eingelassene Propeller, die quer zur Längsachse des Schiffes arbeiten. Die drehbaren Gondeln und die Bugstrahlruder erleichtern das An- und Ablegen; mittlerweile werden viele Schiffe so ausgerüstet.
Video: The world’s first autonomous, zero emission container feeder („Yara Birkeland“)
Autonomes Frachtschiff mit elektrischem Antrieb
Den Strom für die Motoren liefert ein Akku von 7 bis 8 Megawattstunden Leistung; damit kommt das Schiff 64 Seemeilen weit, also etwa 120 Kilometer. Das ist zwar keine beeindruckende Reichweite, für den geplanten Einsatzzweck ausreichend. Zudem könnte man den Fahrbereich durch zusätzliche Akkus oder einen Stromerzeuger, beispielsweise eine Brennstoffzelle erweitern.
Die Entwurfsarbeiten sollen noch dieses Jahr beendet werden; dann will Kongsberg eine Bauwerft auswählen und das Schiff im ersten Quartal 2019 abliefen. Im folgenden Jahr soll die »Yara Birkeland« dann ihre Arbeit aufnehmen.
So stellt sich Rolls-Royce den Hochseefrachter der Zukunft vor. (#3)
Langfristig soll das Schiff nicht nur ohne Mannschaft, sondern auch ohne menschliche Arbeit beim An- und Ablegen sowie beim Be- und Entladen auskommen. Allerdings wird in Anfangszeit noch eine Besatzung an Bord sein, um die Technik an Bord zu überwachen und richtig einzustellen. Im autonomen Betrieb wird das Schiff dann mit Hilfe des Satellitennavigationssystems GPS navigieren.
Andere Schiffe soll es durch das bereits seit langem zum Standard gehörende Schiffs-Identifikationssystem AIS (Automatic Identification System) erkennen. AIS sendet ständig das Rufzeichen eines Schiffes sowie Angaben über Abmessungen, Ladung, Kurs, Geschwindigkeit und Zielhafen. Beide Systeme sind für die moderne Seefahrt vorgeschrieben. Nur wesentlich kleinere Seefahrzeuge wie Yachten haben sie oft nicht an Bord.
Um die nähere Umgebung zu überwachen, hat die »Yara Birkeland« Radar, optische Sensoren, also Kameras, Infrarotsensoren und Laserabtaster an Bord. Die Fahrt des Schiffes überwacht eine Leitstelle an Land. Die Auflösung der Kameras ist laut Angaben von Kongsberg hoch genug, um auch Bojen, Kanus oder Windsurfer zu erkennen.
Video: Autonomous ship model tank testing (Tests mit maßstabsgerechtem Modell im Wassertank)
Autonome Schiffe der Zukunft made by Rolls-Roce in Great Britain
Der britische Technologie-Konzern Rolls-Royce arbeitet schon seit 2013 an Entwürfen für autonome Schiffe. Während die »Yara Birkeland« in küstennahen Gewässern unterwegs sein wird, verfolgt Rolls-Royce eine ganze Palette von Entwürfen. Darunter sind große Containerfrachter und Tanker, kleinere Zubringer-Frachter, Versorger für Bohrinseln, Schlepper und andere Spezialschiffe.Außerdem sieht das Unternehmen einen Markt für autonome Kriegsschiffe für Minensuche sowie Begleitschutz, Patrouillen- und Überwachungsaufgaben.
Rolls Roys stellst sich vielfältige Aufgaben vor: Autonome Schiffe können auch als Schlepper oder Bohrinsel-Versorger dienen. (#4)
Rolls-Royce stellte im September 2017 einen Entwurf für ein autonomes Schiff von Korvettengröße vor. Es soll elektrisch betrieben werden und bis zu 100 Tage auf See bleiben können. Zudem hat Rolls-Royce einen Vertrag mit Google Clouds zur Entwicklung von Computern mit Künstlicher Intelligenz geschlossen, die die Robot-Schiffe der Zukunft steuern sollen.
Und was sagt die deutsche Forschung und Industrie zu den Autonomen Frachtschiffen?
In Deutschland förderte die Europäische Union zwischen 2014 und 2016 das Projekt »Munin«. Die Abkürzung steht für »Maritime Unmanned Navigation Through Intelligence in Networks«, also etwa »Navigation auf See durch intelligente Netzwerke«. Daran beteiligt waren unter anderem das Fraunhofer-Institut für Maritime Logistik und Dienstleistungen sowie andere Partner aus Forschung und Industrie. Auch dieses Projekt untersuchte hochseetaugliche Schiffe.
Rolls-Royce sieht einen Markt für autonome Kriegsschiffe, die Aufgaben wie Begleitschutz, Seeüberwachung oder Minensuche übernehmen sollen. (#5)
Es kam allerdings zu dem Ergebnis, dass autonome Schiffe sich erst durchsetzen werden, wenn sie sicherer und kosteneffektiver sind. Sie brauchen nicht nur Kontroll- und Überwachungszentren an Land, sondern auch eine spezielle Infrastruktur in den Häfen. Außerdem muss die Überwachungstechnik gut genug funktionieren, um auch Gewässer mit hoher Verkehrsdichte sicher passieren zu können.
Gerade wegen der Piraterie vor Afrika und in asiatischen Gewässern sind auch Sicherungen gegen unerwünschtes Betreten des Schiffes oder Angriffe nötig. Die Vorteile von autonomen Schiffen liegen im Einsparen von Kosten für die Besatzung. Allerdings wird sich die Umweltbilanz nur verbessern, wenn der Strom aus umweltfreundlichen Energiequellen kommt.
Bildnachweis: Titelbild: ©Kongsberg, #1 ©Kongsberg, #2 ©Kongsberg, #3 ©Rolls-Royce, #4 ©Rolls-Royce, #5 ©Rolls-Royce
