Klar wie das selbstfahrende Auto kommen Roboterschiffe. Flotten von kleinen windgetriebenen Drohnen umkreisen den Ozean und zeichnen Klima- und aktuelle Daten auf. Ein norwegisches Unternehmen plant die Einführung autonomer Fähren im Jahr 2018. Rolls Royce und andere Schiffbauunternehmen entwerfen Konzepte und verfassen Whitepapers, in denen die Zukunft autonomer Schiffe vorgestellt wird.
Das Potenzial für diese Boote ist hoch und die Einsatzmöglichkeiten vielfältig. Wie werden sie aussehen? Wie unterschiedlich werden sie wirklich sein?
Die Antwort ist, es kommt darauf an. Schiffe nutzen bereits die Navigationshilfe und werden nachgerüstet, um die Robotersteuerung zu verbessern, ähnlich wie die Autohersteller mit Spurhalteassistenten und automatischen Parkfunktionen begonnen haben. Wenn Schiffbauer jedoch damit beginnen, Schiffe speziell für den autonomen Einsatz zu bauen, werden eine Vielzahl neuer Funktionen verfügbar oder erforderlich, und andere werden verschwinden.
„Wir sind nicht an dieselben Einschränkungen gebunden, die ein bemanntes Schiff hat“, sagt Oskar Levander, Vizepräsident für Innovation bei Rolls Royce Marine. „Am Ende steht eine sehr schlanke und effiziente Maschine.“
Zwei ferngesteuerte Schiffe von Rolls Royce fahren ins Wasser. (Rolls Royce) Dies ist keine Entweder-Oder-Situation. Aspekte von drei Hauptchancen werden gemischt und aufeinander abgestimmt: autonome Steuerung oder selbstfahrend; Fernbedienung, ähnlich der Steuerung einer Drohne; und Reduzierung oder Eliminierung von Besatzungen, die sogar an Bord gehen oder von Bord gehen können.
Ein Weg, der aussehen könnte, sagt Levander, ist eine Art Hybrid. Ein Schiff auf offener See, das sich vorwiegend geradeaus bewegt und nur wenig im Weg ist, wird von einem Bordcomputer gesteuert. Gelegentlich beaufsichtigt ein landgestützter Betreiber, der möglicherweise Hunderte verschiedener Schiffe gleichzeitig verwaltet. Wenn es um den Hafen oder die Einfahrt in ein überfülltes Gebiet geht, können verschiedene Dinge passieren. Der Fernbediener könnte die volle Kontrolle übernehmen, oder eine Besatzung könnte aussteigen und an Bord gehen.
Es gibt eine Reihe von offensichtlichen Vorteilen, wenn man ohne Crew ist. Entwürfe beseitigen die Viertel, die Verwirrung, die Treppen, die Türen und fast alles andere, das Leute benutzen. Ein Ergebnis davon ist eine Menge zusätzlichen Platzes, der für mehr Fracht zur Verfügung steht. Ein anderes ist ein stromlinienförmigeres Äußeres. Es ermöglicht sogar, das Gewicht gut auszugleichen. Traditionelle Schiffe haben dank der Brücke viel Gewicht im Heck. Das leichtere Zentrum ist schwimmfähig, biegt sich nach oben und erfordert schweren Ballast, häufig in Form von Wasser, der zu keinem anderen Zweck als zum Halten des Schiffs auf gleicher Höhe herumgeschleppt wird. Nehmen Sie den Aufbau weg, verteilen Sie das Gewicht neu, und es wird den Ballast reduzieren, der benötigt wird.
„Nur wenn Sie völlig unbemannt sind, können Sie alle Systeme reduzieren“, sagt Levander. „Wenn wir dies alles zusammenzählen, den verringerten Stromverbrauch beim Herausnehmen von Systemen, das geringere Gewicht des Schiffes und den geringeren Windwiderstand, sprechen wir für eine typische Fracht von 10 bis 15 Prozent Treibstoffersparnis.“
Die Eliminierung von Klimaanlagen, Nahrungsmitteln, Wasser und anderen lebenserhaltenden Systemen ist ein weiterer Vorteil, der die Schiffskosten senkt und gleichzeitig den Platzbedarf erhöht.
Ähnlich wie bei selbstfahrenden Autos gibt es keine geregelte Landschaft. Das Fraunhofer-Zentrum für Seelogistik und -dienstleistungen ist eine Einheit, die sich sowohl mit technologischen als auch rechtlichen Aspekten befasst. Es wird davon ausgegangen, dass die Automatisierung sowohl für Schiffe als auch für Autos zu einer erheblichen Erhöhung der Sicherheit führen kann. Die meisten Unfälle auf See werden durch Bedienerfehler oder Müdigkeit verursacht. Ein Fraunhofer-Bericht zur unbemannten Navigation auf See durch Intelligenz und Netzwerke (MUNIN) geht davon aus, dass die Autonomie gewährleistet ist eine zehnfache Verringerung des Risikos von Untergang und Kollision. Die Aufsichtsbehörden werden jedoch Nachweise verlangen, und der internationale Charakter der Schifffahrt sorgt für zusätzliche Verwirrung.
Die Unternehmen, die an autonomen Schiffen arbeiten, diskutieren bereits mögliche Vorschriften sowie die Sicherheitsmerkmale, die sowohl intern als auch extern erforderlich sein werden.
„Das Gesetz über unbemannte Fahrzeuge zu Lande, in der Luft und auf See ist noch im Entstehen begriffen. Es ist eine Art Grauzone, da die verschiedenen Gesetzgeber ihre Gesetzgebungsprozesse in Gang setzen, und ich vermute, dass das Meer hinterherhinkt “, sagt Richard Jenkins, Gründer und CEO von Saildrone, der eine Flotte kleiner autonomer Wasserfahrzeuge in die ganze Welt schickt. Obwohl Saildrone eine große Reichweite hat - Saildrone hat bislang mehr als 100.000 Kilometer zurückgelegt -, ist das Unternehmen in Bezug auf die Fahrzeuge noch ein kleines Unternehmen. Jenkins vergleicht diese 23-Fuß-Boote mit mobilen Bojen, die mit Hilfe von Iridium-Satelliten vorgegebenen Routen folgen. Der Bordcomputer überträgt über diese Satelliten in Echtzeit 2.000 Parameter von verschiedenen Sensoren, darunter Messungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit sowie den physischen Zustand des Fahrzeugs, einschließlich Zentraleinheit (CPU) und Batteriestatus, und sogar Navigationsfaktoren wie Windgeschwindigkeit und Winkel.
Das ist gar nicht so anders als bei größeren Schiffen. Wo früher eine Brücke war, erfassen kleinere Türme mit darauf montierten Sensorbänken Informationen über die Umgebung des Schiffes und leiten sie weiter. Radar ist das klassische Beispiel, aber LIDAR wird bereits eingebaut. Wo Radar nur Punkte auf einem Bildschirm liefert, kann LIDAR die Umgebung in 3D ausdrücken. Infrarotkameras, normale Kameras und Nahbereichsradar werden ebenfalls integriert, und anstatt jede Darstellung zur Basis zurückzusenden, kombiniert der Computer sie zu einer Darstellung der Schiffsumgebung.
MUNINs Vision für autonome Schiffe (MUNIN) „Um all diese fortschrittlicheren Algorithmen und fortschrittlicheren Systeme zu unterstützen, wäre eine bessere Datenauflösung erforderlich“, sagt Wilko Bruhn, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Fraunhofer, der an MUNIN arbeitete.  »Während Sie vielleicht vorher nur ein Radar hatten, haben Sie vielleicht auch zwei und natürlich werden Sie mehr High-Tech-Radare auf dem Schiff haben. Es ist immer noch derselbe Sensor, es ist ein Radar, es funktioniert nach dem gleichen allgemeinen Ansatz, aber es wird eine viel höhere Qualität haben. “
Die Eliminierung der Besatzung bringt viele Vorteile mit sich, erfordert jedoch zusätzlich zu den erweiterten Sensoren einige zusätzliche Funktionen. In erster Linie müssen Schiffbauer, wenn niemand da ist, um irgendetwas zu reparieren, auf Zuverlässigkeit und Redundanz der Systeme achten, und die Betreiber müssen sich auf vorausschauende Wartung konzentrieren - selbst mit kleinen Drohnen an Bord sind die meisten Reparaturen unmöglich.
Anstatt dass ein Motor einen Propeller antreibt, haben Schiffe zwei oder sogar vier. Dieselkraftstoff wird laut Levander dem verflüssigten Erdgas weichen. Tatsächlich ist dies bereits der Fall - Flüssigerdgas verwendet ein einfacheres System, bei dem der Tankdruck das Gas über eine Reihe von Ventilen zum Motor treibt, ohne dass Pumpen oder Kraftstoffinjektoren erforderlich sind. Kompartimentierte (und redundante) Dieselmotoren treiben Batterien an, die Elektromotoren antreiben. Rolls Royce hat ein Design entwickelt, bei dem die Dieselgeneratoren in Versandbehältern auf dem Deck untergebracht sind, sodass sie für Reparaturen oder Austauscharbeiten leicht entfernt werden können.
MUNIN stellt sich eine Landleitstelle vor. (MUNIN) „Wenn Sie keine Leute an Bord haben, können Sie den Brandschutz auf verschiedene Arten angehen. Sie können sagen, brauche ich Sauerstoff im Maschinenraum oder kann ich das unterdrücken und es sehr schwer machen, dass etwas schief geht? “, Sagt Levander.
Vieles davon wird zunächst auf Kurzstrecken und kleineren Schiffen erprobt, bei denen die Vorschriften von einer einzigen Regierung verwaltet werden. Als nächstes werden größere Schiffe lange Fahrten mit Trockenfracht unternehmen, was im Falle eines Zwischenfalls am wenigsten destruktiv ist.
„Haben wir die Technologie, die wir für ein solches Schiff benötigen würden? Können wir es bauen? “Bruhn sagt, dass der MUNIN-Bericht beurteilen sollte. „Die Technologie war bereits viel weiter fortgeschritten als wir erwartet hatten… wir sind diesem autonomen Schiff bereits näher als wir anfangs dachten.“
