Noch vor wenigen Jahren war die Idee selbstfahrender Schiffe ohne Besatzung reine Fantasie. Diese Fantasien werden jedoch im Frühjahr 2022 mit der Inbetriebnahme von Wirklichkeit Yara Birkeland, das weltweit erste vollelektrische und autonome Containerschiff, das für bestimmte Einsätze ohne Besatzung an Bord operiert.
Was genau sind autonome Schiffe, auch bekannt als Maritime Autonome Oberflächenschiffe (MASS)? Und welche Auswirkungen hätte ihr Einsatz auf die internationale Frachtschifffahrt? Schließlich gibt es viel Welthandel – tatsächlich fast 80% davon – geschieht über dem Meer. Lesen Sie weiter, um die Antworten zu finden, während wir die kurz- und langfristigen Aussichten der autonomen Schifffahrt erkunden!
Inhaltsverzeichnis
1. Was ist ein autonomes Schiff?
2. Kurzfristige Entwicklungen in der autonomen Schifffahrt
3. Langfristige Vorhersagen für die autonome Schifffahrt
4. Autonome Schiffe werden die Seefrachtschifffahrt rationalisieren
Was ist ein autonomes Schiff?
Ein autonomes Schiff ist, wie der Name schon sagt, ein selbstfahrendes Schiff, das selbstständig segeln und manövrieren kann, ohne dass ein direkter menschlicher Eingriff erforderlich ist. Anstatt Besatzungsmitglieder an Bord zu haben, nutzen diese Schiffe fortschrittliche Technologien wie künstliche Intelligenz (KI), hochentwickelte Sensoren und Überwachungsalgorithmen.
Diese autonomen Schiffe operieren und treffen wichtige Entscheidungen, einschließlich Lenken, Beschleunigen oder Verlangsamen und Vermeiden von Kollisionen mit anderen Schiffen oder Hindernissen. Der Grad der Autonomie kann variieren und es gibt im Allgemeinen drei Ebenen:
- Ferngesteuert: Diese Art autonomer Schiffe wird von einem anderen Standort aus gesteuert, ähnlich wie die Steuerung einer Drohne mit einer Fernbedienung. Allerdings bleiben menschliche Besatzungsmitglieder an Bord, um verschiedene Aufgaben zu erledigen und bei Bedarf einzugreifen.
- Teilautonom: Ein solches autonomes Schiff verfügt über automatisierte Prozesse und Entscheidungsunterstützung. Sie sind möglicherweise in der Lage, mit konstanter Geschwindigkeit zu steuern und sich fortzubewegen, benötigen jedoch möglicherweise eine Person, die beispielsweise in belebten Gebieten die Kontrolle über die Navigation übernimmt.
- Völlig autonom: Ein völlig autonomes Schiff wird vollständig von künstlichen Intelligenzsystemen und Bordmaschinen gesteuert, ohne dass ein menschliches Eingreifen erforderlich ist. Es ist, als wäre das Schiff sein eigener Kapitän.
Kurzfristige Entwicklungen in der autonomen Schifffahrt
Die rasanten Fortschritte bei automatisierten Navigationssystemen, KI und maschinellem Lernen sowie Hochgeschwindigkeits-Satellitenkommunikation haben tatsächlich die Entstehung autonomer maritimer Überwasserschiffe ermöglicht. Für den Einsatz in großen Frachtschiffen der internationalen Schifffahrt und Logistik sind diese Technologien jedoch noch nicht ausgereift.
Im Folgenden sind einige der kurzfristigen Entwicklungen aufgeführt, die wir in den nächsten drei bis fünf Jahren in der autonomen Schifffahrt erleben könnten, bevor große Frachtschiffe autonom Waren über das Meer transportieren:
Die Fernbedienung wird der erste Schritt sein
Angesichts der Tatsache, dass sich autonome Technologien noch größtenteils im Versuchsstadium befinden und die hohen Kosten mit der Integration solcher Technologien in die bestehende maritime Infrastruktur verbunden sind, wird der Übergang zur autonomen Frachtschifffahrt wahrscheinlich ein schrittweiser Prozess sein. Von Unternehmen der Schifffahrtsbranche wird erwartet, dass sie zunächst ferngesteuerte Schiffe einführen.
Der hybride Betriebsmodus ferngesteuerter Schiffe kombiniert die Effizienz der Automatisierung mit der Anpassungsfähigkeit und Sicherheit, Menschen an Bord zu haben. Dieser schrittweise Übergang ist nicht nur wirtschaftlich sinnvoll, sondern erleichtert auch die Erprobung autonomer Navigationssysteme, Sensoren und Software in der Praxis, was letztlich zu größerer Autonomie führen wird.
Weitere Pilotprojekte und Tests
Da Regierungen auf der ganzen Welt die Vorteile autonomer Schifffahrtstechnologien erkennen, investieren sie stark in Forschung und Entwicklung, um autonome Schiffe in internationalen Gewässern unterzubringen.
Beispielsweise hat die chinesische Regierung kürzlich in Guangdong ein 300 Quadratmeilen großes Testfeld für autonome Schifffahrt eingerichtet. Dieser Schritt ist angesichts der Berichten zufolge China nicht überraschend hält etwa 96% der angemeldeten Patente im Zusammenhang mit der Entwicklung autonomer Schiffstechnologie.
Darüber hinaus werden führende Technologie- und Softwareunternehmen ihre Zusammenarbeit mit Schiffbau- und Motorenherstellern fortsetzen, um autonome Schifffahrtsversuche durchzuführen. „Zhi Fei„“ übersetzt „Fliegende Weisheit“ ist ein beispielhaftes Pionierprojekt auf dem Weg Chinas zur autonomen Seeschifffahrt.
Dieses autonome Containerschiff mit einer Länge von 120 Metern und einem elektrischen Antriebssystem verfügt über eine Kapazität von 300 Twenty-foot Equivalent Units (TEUs) und ist in der Lage, Frachtcontainer zwischen Häfen entlang der chinesischen Küste zu transportieren.
Entwicklung und Aktualisierung des Regulierungsrahmens
Der aktuelle Regulierungsrahmen stellt das Wachstum und die Einführung der autonomen Schifffahrt vor große Herausforderungen. Die bestehenden Vorschriften und Richtlinien sind eng auf den bemannten Betrieb ausgerichtet.
So befasst sich beispielsweise die STCW-Code A, Abschnitt VIII/2, Absatz 8.4, betont, dass die für Wachaufgaben zuständigen Beamten „eine ordnungsgemäße Wache aufrechterhalten und dabei alle verfügbaren Ressourcen so effektiv wie möglich nutzen müssen“. Dies setzt die Anwesenheit und Pflichten menschlicher Wachleute und Offiziere an Bord voraus.
Die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) ist sich dieser regulatorischen Herausforderungen bewusst. Während seiner 103. Sitzung im Mai 2021 führte das Maritime Safety Committee (MSC), ein wichtiger Ausschuss innerhalb der IMO, eine gründliche Untersuchung durch regulatorische Scoping-Übung auf maritime autonome Überwasserschiffe (MASS) abzielen.
Das MSC setzt sich dafür ein, die Entwicklung eines zielorientierten Instruments zur Regulierung des MASS-Betriebs weiter voranzutreiben. Nationale Regierungen sind auch aktiv an der Gestaltung der Regulierungslandschaft beteiligt, um autonome Schiffe sicher in ihre maritime Industrie zu integrieren. Beispielsweise hat die Europäische Kommission die erste Version von entwickelt EU-Betriebsrichtlinien über Versuche mit MASS.
Ausbau der bestehenden maritimen Infrastruktur
Die derzeitige maritime Infrastruktur wurde über Jahre, wenn nicht Jahrhunderte hinweg aufgebaut und angepasst, um bemannte Schiffe unterzubringen. Häfen und ihre Einrichtungen sind so gebaut, dass sie menschliche Interaktion und Aufsicht vorwegnehmen. Viele Häfen sind beispielsweise auf menschliche Lotsen und Schlepper angewiesen, um Frachtschiffen beim Anlegen zu helfen.
Parallel zur Entwicklung autonomer Technologien werden in den kommenden Jahren voraussichtlich Investitionen in die Verbesserung der Hafeninfrastruktur anziehen. Es wird erwartet, dass die Terminals modernisiert werden, um eine direkte Kommunikation mit den Frachtsystemen der Schiffe zu ermöglichen und so die Koordinierung der automatisierten Be- und Entladevorgänge zu erleichtern.
Darüber hinaus wird Vessel Traffic Services (VTS) fortschrittliche Algorithmen und künstliche Intelligenz einsetzen, um die Routenplanung und das Verkehrsmanagement sowohl autonomer als auch bemannter Schiffe zu optimieren. Dies ermöglicht die genaue Vorhersage autonomer Schiffsbewegungen auf der Grundlage der aktuellen Positions-, Geschwindigkeits- und Kursdaten.
Da autonome Frachtschiffe in hohem Maße auf integrierte Technologien für Navigation, Kommunikation und Systemsteuerung angewiesen sind, sind sie potenziell anfällig für Cyber-Bedrohungen. Als Reaktion darauf wird die maritime Cybersicherheit durch robuste Verschlüsselungsprotokolle verbessert, die die Daten während der Übertragung sowohl vor Abhören als auch vor unbefugtem Zugriff schützen sollen.
Langfristige Vorhersagen für die autonome Schifffahrt
Wir haben eine Reihe erkundet Bisherige kurzfristige Zukunftsentwicklungen, die den flächendeckenden Einsatz autonomer Frachtschiffe im kommenden Jahrzehnt ermöglichen sollen. Laut einem Marktanalysebericht von Mordor IntelligenceLaut Schätzungen soll die Marktgröße für autonome Schiffe bis 11.93 2029 Milliarden US-Dollar erreichen.
Im Folgenden finden Sie einige langfristige Prognosen für die autonome Schifffahrt und die Auswirkungen, die diese auf die Frachtschifffahrt und -logistik haben könnten:
Die globale Flotte wird vollständig autonom
Da der Betrieb von Schiffen außerhalb des Standorts in den nächsten Jahren zunehmend durch ferngesteuerte Schiffe möglich wird, wird erwartet, dass Regulierungsbehörden und Reedereien Vertrauen in autonome Technologien gewinnen. Ein solcher Wandel wird dazu führen, dass die Schifffahrtsindustrie nach und nach halbautonome Schiffe einführt.
Es wird prognostiziert, dass mit der Entwicklung und Integration von Sensorfusionstechnologie und fortschrittlicher Satellitenkommunikation innerhalb der nächsten zwei Jahrzehnte vollständig autonome Schiffe traditionelle Schiffe weitgehend ersetzen werden, wodurch die internationale Schifffahrt überwiegend KI-gesteuert wird.
Diese Verschiebung wird zu einem erheblichen Rückgang der Nachfrage nach traditionellen Seefahrtspositionen wie Schiffsoffizieren, Decksleuten und Wartungsteams führen, da die Belegschaft von Aufgaben an Bord zu Aufgaben an Land übergeht.
Gleichzeitig wird der Aufstieg des autonomen Betriebs den Bedarf an neuen Rollen erhöhen, die Spezialisten für autonome Fahrzeuge und Spitzentechnologien erfordern, um die komplexen Systeme der autonomen Schifffahrt zu verwalten, zu warten und Fehler zu beheben.
Erhebliche Reduzierung der maritimen Betriebskosten
In einer vollständig autonomen Schifffahrtsindustrie werden Frachtschiffe mit innovativen Antriebs- und Energiesystemen ausgestattet. Solche Systeme werden auf umweltfreundlicher und erneuerbarer Energie basieren und dazu beitragen, die maritimen Emissionen auf nahezu Null zu reduzieren. Gleichzeitig werden KI-gestützte Wartungssysteme in der Lage sein, Daten von Sensoren in Echtzeit zu analysieren.
Diese autonomen Algorithmen können vorhersagen, wann Systeme ausfallen könnten, oder bestimmen, wann Teile ausgetauscht werden müssen – und das alles ohne Besatzungsmitglieder an Bord. Dank dieser Fortschritte könnten die Gesamtkosten der Reedereien um ein Vielfaches sinken geschätzte 20%.
Selbst in kraftstoffbetriebenen autonomen Schiffen können Navigationssysteme so programmiert werden, dass sie konstant mit optimalen Geschwindigkeiten arbeiten, was zu weniger Kraftstoffverschwendung führt. Darüber hinaus können autonome Schiffe Routen basierend auf Wetter, Seebedingungen und anderen Faktoren optimieren und sowohl geplante Routen als auch Geschwindigkeiten proaktiv anpassen, um eine maximale Treibstoffeffizienz zu erreichen.
In einer Studie, die die betrieblichen und wirtschaftlichen Vorteile der autonomen Schifffahrt untersucht, wurde geschätzt, dass sich die Einsparungen bei Treibstoffkosten und Besatzungsausgaben für jedes autonome Schiff auf bis zu belaufen könnten USD 4.3 Mio. über seinen 25-jährigen Lebenszyklus.
Erhöhte Sicherheit im Seeverkehr und weniger menschliches Versagen
Man geht davon aus, dass menschliches Versagen eine Rolle spielt 80% bis 90% von Schiffsunfällen. Schließlich sind Besatzungsmitglieder anfällig für eine Reihe von Faktoren wie Müdigkeit und Überlastung, schlechte Entscheidungsfindung und Missverständnisse.
Im Gegensatz dazu sind autonome Schiffe mit fortschrittlichen Sensor- und Situationserkennungssystemen ausgestattet, die die präzise Erkennung von Objekten, Küstenlinien und anderen Schiffen in der Nähe ermöglichen. KI-Algorithmen können die sichersten und effizientesten Navigationspfade bestimmen und ermöglichen so eine automatische Anpassung des Schiffskurses, um erkannte Gefahren zu vermeiden.
Darüber hinaus nutzen autonome Schiffe automatisierte Systeme, um Antrieb, Steuerung und andere wichtige Vorgänge zu verwalten. Solche Systeme arbeiten präzise und konsistent, was die Wahrscheinlichkeit menschlicher Fehler bei manuellen Steuerungen, einschließlich ungenauer Geschwindigkeitsanpassungen oder Navigationsmanöver, verringert. In den nächsten 20 Jahren könnte die maritime Industrie einen Punkt erreichen, an dem Kollisionen und Grundberührungen praktisch ausgeschlossen sind.
Innovative Schiffsdesigns ohne Einschränkungen durch Besatzungsanforderungen
Ohne die Notwendigkeit, die Besatzung in autonomen Schiffen unterzubringen, können Räume, die traditionell für Wohnräume, Kücheneinrichtungen und andere lebenserhaltende Infrastruktur reserviert sind, neu konfiguriert werden, um die Frachtkapazität zu erhöhen oder die Ausrüstungsanordnung für eine bessere Effizienz zu optimieren.
Dies könnte zu futuristischen Designs führen, die schlanker und stromlinienförmiger sind und den Luftwiderstand und den Kraftstoffverbrauch verringern. Beispielsweise könnten Frachtschiffe vollständig tauchfähig sein und sich vollständig unter Wasser bewegen, um stabilere Bedingungen zu nutzen und Gefahren an der Oberfläche zu vermeiden.
Alternativ könnten Frachtschiffe so konzipiert werden, dass sie ihre Struktur entsprechend den Bedürfnissen der Ladung verändern und anpassen. Ein segmentiertes Design könnte es beispielsweise ermöglichen, dass Teile des Schiffes unabhängig voneinander abgenommen und angedockt werden können, wodurch die Raumnutzung optimiert und die Effizienz der Be- und Entladeprozesse verbessert wird.
Autonome Schiffe werden die Seefrachtschifffahrt rationalisieren
Autonome Schiffe werden revolutionieren Seefracht und globaler Handel. Mit diesen Fortschritten können wir kürzere Transitzeiten, einen geringeren Kraftstoffverbrauch und einen deutlichen Rückgang menschlicher Navigationsunfälle erwarten.
Darüber hinaus könnten autonome Schiffe möglicherweise Regionen erreichen, die für konventionelle Schiffe mit menschlicher Besatzung zu gefährlich oder weniger wirtschaftlich sind. Beispielsweise könnten autonome Schiffe der Eisklasse durch arktische Routen navigieren, die normalerweise die meiste Zeit des Jahres unzugänglich sind, und so neue Handelswege eröffnen.
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