Spedizione autonoma: esplorare il futuro a breve e lungo termine

Solo pochi anni fa, l’idea di navi a navigazione autonoma che operavano senza equipaggio non era altro che una fantasia. Tuttavia, queste fantasie diventano realtà nella primavera del 2022 con l'operazione di Ferita Birkeland, la prima nave portacontainer al mondo completamente elettrica e autonoma, che opera senza equipaggio a bordo per operazioni specifiche.

Quindi, cosa sono esattamente le navi autonome, note anche come navi marittime autonome di superficie (MASS)? E quali sarebbero le implicazioni della loro applicazione nel trasporto merci internazionale? Dopo tutto, gran parte del commercio globale – di fatto, quasi 80% di esso... accade sul mare. Continua a leggere per trovare le risposte mentre esploriamo le prospettive a breve e lungo termine della navigazione autonoma!

Sommario
1. Cos'è una nave autonoma?
2. Sviluppi a breve termine nel trasporto marittimo autonomo
3. Previsioni a lungo termine per la navigazione autonoma
4. Le navi autonome semplificheranno il trasporto marittimo di merci

Cos'è una nave autonoma?

Una nave autonoma, come suggerisce il nome, è un’imbarcazione a guida autonoma in grado di navigare e manovrare da sola senza la necessità dell’intervento umano diretto. Invece di avere membri dell’equipaggio a bordo, queste navi utilizzano tecnologie avanzate come l’intelligenza artificiale (AI), sensori sofisticati e algoritmi di monitoraggio.

Queste navi autonome operano e prendono decisioni importanti, tra cui sterzare, accelerare o rallentare ed evitare collisioni con altre navi o ostacoli. Il grado di autonomia può variare e generalmente ci sono tre livelli:

1. Controllato da remoto: Questo tipo di nave autonoma viene gestita da una posizione diversa, in modo simile al pilotaggio di un drone con un telecomando. Tuttavia, i membri dell’equipaggio umano rimangono a bordo per svolgere vari compiti e intervenire se necessario.
2. Semi-autonomo: Questo tipo di nave autonoma ha processi automatizzati e supporto decisionale. Potrebbero essere in grado di sterzare e muoversi a velocità costante, ma potrebbero aver bisogno di una persona che prenda il controllo della navigazione in aree trafficate, ad esempio.
3. Completamente autonomo: Una nave completamente autonoma è completamente gestita da sistemi di intelligenza artificiale e macchinari di bordo senza alcun intervento umano. È come se la nave fosse il capitano di se stessa.

Sviluppi a breve termine nel trasporto marittimo autonomo

I rapidi progressi nei sistemi di navigazione automatizzata, nell’intelligenza artificiale e nell’apprendimento automatico e nelle comunicazioni satellitari ad alta velocità hanno infatti consentito l’avvento di navi marittime di superficie autonome. Tuttavia, queste tecnologie devono ancora raggiungere la maturità necessaria per l’applicazione su grandi navi mercantili nell’ambito del trasporto marittimo e della logistica internazionale.

Di seguito sono riportati alcuni degli sviluppi a breve termine che potremmo vedere nella navigazione autonoma nei prossimi 3-5 anni prima di assistere al trasporto autonomo di merci attraverso il mare da parte di grandi navi mercantili:

Il controllo remoto sarà il primo passo

Dato che le tecnologie autonome sono ancora in gran parte in fase sperimentale e gli elevati costi associati all’integrazione di tali tecnologie nelle infrastrutture marittime esistenti, il passaggio alla navigazione autonoma delle merci sarà probabilmente un processo graduale. Si prevede che le aziende del settore marittimo adotteranno per prime navi telecomandate.

La modalità operativa ibrida delle navi telecomandate combina l’efficienza dell’automazione con l’adattabilità e la sicurezza di avere esseri umani a bordo. Questa transizione graduale, oltre ad essere economicamente fattibile, faciliterà la sperimentazione nel mondo reale di sistemi di navigazione autonomi, sensori e software, che alla fine porteranno a una maggiore autonomia.

Altri progetti pilota e test

Riconoscendo i vantaggi delle tecnologie di navigazione autonoma, i governi di tutto il mondo stanno investendo massicciamente in ricerca e sviluppo per ospitare navi autonome nelle acque internazionali.

Ad esempio, il governo cinese ha recentemente istituito un banco di prova per la navigazione autonoma di 300 miglia quadrate nel Guangdong. Questa mossa non è sorprendente, considerando quanto riferito dalla Cina detiene circa l'96% dei brevetti registrati relativi allo sviluppo della tecnologia delle navi autonome.

Inoltre, le principali società tecnologiche e di software continueranno la loro collaborazione con i produttori di costruzioni navali e di motori per condurre prove di spedizione autonome. “Zi Fei", che si traduce in "Saggezza del volo", è un progetto pionieristico esemplare nel progresso della Cina verso la navigazione marittima autonoma.

Questa nave portacontainer autonoma, lunga 120 metri e dotata di un sistema di propulsione elettrica, ha una capacità di 300 unità equivalenti a venti piedi (teu) ed è in grado di trasportare container tra i porti lungo la costa cinese.

Sviluppo e aggiornamento del quadro normativo

L’attuale quadro normativo presenta sfide significative per la crescita e l’adozione della navigazione autonoma. Le normative e le linee guida esistenti sono strettamente progettate attorno alle operazioni con equipaggio.

Ad esempio, al cotone biologico viene applicata l'etichetta Codice STCW A, Sezione VIII/2, paragrafo 8.4, sottolinea che gli ufficiali incaricati dei compiti di guardia "devono mantenere un'adeguata sorveglianza, facendo l'uso più efficace di tutte le risorse disponibili". Ciò implica la presenza e i compiti di guardiani e ufficiali umani a bordo.

L’Organizzazione marittima internazionale (IMO) riconosce queste sfide normative. Durante la sua 103a sessione nel maggio 2021, il Comitato per la sicurezza marittima (MSC), un comitato chiave all’interno dell’IMO, ha intrapreso un’analisi approfondita esercizio di ambito normativo mirare alle navi marittime autonome di superficie (MASS).

L’MSC è impegnata a portare avanti ulteriormente lo sviluppo di uno strumento basato su obiettivi volto a regolamentare il funzionamento di MASS. I governi nazionali sono inoltre attivamente impegnati nella definizione del panorama normativo per integrare in modo sicuro le navi autonome nel loro settore marittimo. Ad esempio, la Commissione Europea ha sviluppato la prima versione di Linee guida operative dell'UE sulle prove di MASS.

Potenziamento delle infrastrutture marittime esistenti

L’attuale infrastruttura marittima è stata costruita e adattata nel corso degli anni, se non dei secoli, per accogliere navi con equipaggio. I porti e le loro strutture sono costruiti per anticipare l’interazione e la supervisione umana. Ad esempio, molti porti si affidano a piloti umani e rimorchiatori per assistere le navi mercantili nell’attracco.

Parallelamente allo sviluppo di tecnologie autonome, si prevede che i prossimi anni attireranno investimenti nel miglioramento delle infrastrutture portuali. Si prevede che i terminali saranno modernizzati per consentire la comunicazione diretta con i sistemi di carico delle navi, facilitando il coordinamento delle procedure automatizzate di carico e scarico.

Inoltre, Vessel Traffic Services (VTS) adotterà algoritmi avanzati e intelligenza artificiale per semplificare la pianificazione delle rotte e la gestione del traffico delle navi sia autonome che con equipaggio. Ciò consentirà la previsione accurata dei movimenti autonomi della nave in base ai dati attuali di posizione, velocità e rotta.

Poiché le navi mercantili autonome dipendono in larga misura da tecnologie integrate per la navigazione, la comunicazione e il controllo dei sistemi, sono potenzialmente vulnerabili alle minacce informatiche. In risposta a ciò, la sicurezza informatica marittima sarà rafforzata con robusti protocolli di crittografia progettati per salvaguardare i dati in transito sia dall’intercettazione che dall’accesso non autorizzato.

Previsioni a lungo termine per la navigazione autonoma

Abbiamo esplorato una gamma degli sviluppi futuri a breve termine finora, che si prevede renderanno fattibile l’impiego diffuso di navi mercantili autonome nel prossimo decennio. Secondo un rapporto di analisi di mercato di Intelligenza Mordor, si prevede che la dimensione del mercato delle navi autonome raggiungerà gli 11.93 miliardi di dollari entro il 2029.

Di seguito sono riportate alcune previsioni a lungo termine per la spedizione autonoma e le implicazioni che queste potrebbero avere per la spedizione e la logistica delle merci:

La flotta globale diventerà completamente autonoma

Poiché nei prossimi anni le operazioni navali fuori sito diventeranno sempre più fattibili attraverso navi telecomandate, si prevede che i regolatori e le compagnie di navigazione acquisiranno fiducia nelle tecnologie autonome. Un tale cambiamento porterà l’industria marittima ad adottare progressivamente navi semi-autonome.

Con lo sviluppo e l’integrazione della tecnologia di fusione dei sensori e della comunicazione satellitare avanzata, si prevede che entro i prossimi due decenni le navi completamente autonome sostituiranno in gran parte le navi tradizionali, rendendo la navigazione internazionale prevalentemente guidata dall’intelligenza artificiale.

Questo cambiamento porterà a un calo significativo della domanda di ruoli marittimi tradizionali, come ufficiali di nave, marinai ed equipaggi di manutenzione, poiché la forza lavoro passa dai compiti di bordo ai ruoli a terra.

Allo stesso tempo, l’aumento delle operazioni autonome determinerà la necessità di nuovi ruoli che richiedono specialisti in veicoli autonomi e tecnologie all’avanguardia per gestire, mantenere e risolvere i problemi dei complessi sistemi coinvolti nella navigazione autonoma.

Riduzione sostanziale dei costi operativi marittimi

In un settore marittimo completamente autonomo, le navi mercantili saranno dotate di sistemi di propulsione e di energia innovativi. Tali sistemi faranno affidamento su energia ecologica e rinnovabile, contribuendo a ridurre le emissioni marittime quasi a zero. Allo stesso tempo, i sistemi di manutenzione basati sull’intelligenza artificiale saranno in grado di analizzare i dati provenienti dai sensori in tempo reale.

Questi algoritmi autonomi possono prevedere quando i sistemi potrebbero guastarsi o determinare quando le parti potrebbero dover essere sostituite, il tutto senza che vi siano membri dell’equipaggio a bordo. Grazie a questi progressi, le compagnie di navigazione potrebbero vedere i loro costi complessivi diminuire di un stimato 20%.

Anche nelle navi autonome alimentate a carburante, i sistemi di navigazione possono essere programmati per funzionare costantemente a velocità ottimali, con conseguente minore spreco di carburante. Inoltre, le navi autonome possono ottimizzare le rotte in base al tempo, alle condizioni del mare e ad altri fattori, regolando in modo proattivo sia le rotte pianificate che le velocità per la massima efficienza del carburante.

In uno studio che esamina i vantaggi operativi ed economici della navigazione autonoma, è stato stimato che, per ciascuna nave autonoma, i risparmi sui costi del carburante e sulle spese dell’equipaggio potrebbero ammontare fino a USD 4.3 milioni nel corso del suo ciclo di vita di 25 anni.

Maggiore sicurezza marittima e riduzione dell’errore umano

Si ritiene che l'errore umano sia un fattore in circa 80% a% 90 degli incidenti marittimi. I membri dell'equipaggio, dopo tutto, sono soggetti a una serie di fattori, come stanchezza e superlavoro, scarsa capacità decisionale e problemi di comunicazione.

Al contrario, le navi autonome sono dotate di sistemi avanzati di consapevolezza sensoriale e situazionale che consentono il rilevamento preciso di oggetti, coste e altre navi vicine. Gli algoritmi di intelligenza artificiale possono determinare i percorsi di navigazione più sicuri ed efficienti, consentendo la regolazione automatica della rotta della nave per evitare eventuali pericoli rilevati.

Inoltre, le navi autonome utilizzano sistemi automatizzati per gestire la propulsione, lo sterzo e altre operazioni vitali. Tali sistemi funzionano con precisione e coerenza, il che riduce la probabilità di errori umani nei controlli manuali, comprese regolazioni imprecise della velocità o manovre di navigazione. Nei prossimi vent’anni, l’industria marittima potrebbe raggiungere un punto in cui le collisioni e gli incidenti di incaglio saranno praticamente eliminati.

Progettazioni di navi innovative senza restrizioni dovute ai requisiti dell'equipaggio

Senza la necessità di ospitare l’equipaggio su navi autonome, gli spazi tradizionalmente riservati agli alloggi, alle cucine e ad altre infrastrutture di supporto vitale possono essere riconfigurati per aumentare la capacità di carico o ottimizzare la disposizione delle attrezzature per una migliore efficienza.

Ciò potrebbe portare a progetti futuristici più eleganti e snelli, in grado di ridurre la resistenza aerodinamica e il consumo di carburante. Ad esempio, le navi da carico potrebbero essere completamente sommergibili e viaggiare completamente sott’acqua, sfruttando condizioni più stabili ed evitando i rischi a livello della superficie.

In alternativa, le navi mercantili potrebbero essere progettate per trasformare e adattare la propria struttura in risposta alle esigenze del carico. Ad esempio, un design segmentato potrebbe consentire a parti della nave di staccarsi e attraccare in modo indipendente, ottimizzando l’utilizzo dello spazio e migliorando l’efficienza dei processi di carico e scarico.

Le navi autonome semplificheranno il trasporto marittimo di merci

Le navi autonome sono destinate a rivoluzionare trasporto marittimo e il commercio globale. Con questi progressi, possiamo aspettarci tempi di transito più brevi, un consumo ridotto di carburante e una significativa diminuzione degli incidenti di navigazione causati da errori umani.

Inoltre, le navi autonome potrebbero potenzialmente accedere a regioni troppo pericolose o meno economiche per le navi convenzionali con equipaggio umano. Ad esempio, le navi autonome della classe ghiaccio potrebbero navigare attraverso le rotte artiche che sono generalmente inaccessibili per la maggior parte dell’anno, aprendo nuove rotte commerciali.

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