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Wie selbstfahrende Schiffe den LKW-Verkehr entlasten sollen

Wann immer es um den Verkehr der Zukunft geht, sind autonome Kraftfahrzeuge im Spiel. Autos und Busse ohne Menschen hinterm Steuer kurven da durch die Stadt - niemals müde, vorausschauend und weitgehend unfallfrei. Wer je selbst am Berliner Straßenverkehr teilgenommen hat, weiß: Bis es so weit ist, wird es noch sehr lange dauern.

Gut möglich, dass die Autonomen auf anderem Wege in die Innenstadt vordringen, nämlich auf dem Wasserweg. Mehrere Forschungsteams arbeiten bereits daran, Binnenschiffe so zu verändern, dass sie ohne Personal auf Fahrt gehen.

Damit sind große Erwartungen verbunden. Die Branche hofft, ihr Personalproblem zu lösen, Verkehrsexperten hoffen auf Entlastung der Straßen, und Techfirmen hoffen auf eine Testumgebung, in der nicht allzu viel passieren kann. Zwei Vorhaben in der Region Berlin-Brandenburg wollen diesen Schiffsverkehr der Zukunft voranbringen, eines im Berliner Westhafen und eines im östlichen Umland.

Dort, auf der Spree-Oder-Wasserstraße zwischen Königs Wusterhausen und Eisenhüttenstadt will das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ab dem kommenden Jahr ein "digitales Testfeld" aufbauen. "Langfristig können Binnenschiffe eine sinnvolle Ergänzung sein, um Großstädte zu versorgen", sagt Ralf Ziebold vom DLR-Institut für Kommunikation und Navigation in Neustrelitz. Er sieht dabei vor allem kleinere Einheiten im Vorteil, die ohne Besatzung unterwegs sind. Die ersten Entwicklungen sollen nun in der Praxis getestet werden, etwa ein Assistenzsystem, das Schiffe automatisch in eine Schleuse bringt.

"Wer sich vorstellt, ein 100 Meter langes und 11,40 Meter breites Schiff in eine zwölf Meter breite Schleuse zu bringen, ahnt, wie schwierig diese Aufgabe ist", sagt Ziebold. Das Navigationssystem aus dem Auto sei hierfür nicht präzise genug, eine Genauigkeit von zehn Zentimetern müsse schon sein.

Um diese zu erreichen, verwenden die DLR-Forscher alle verfügbaren Satellitennavigationssysteme: das amerikanische GPS, das europäische Galileo, das russische Glonass und das chinesische Beidou. Die so errechnete Position variiert aber ständig und muss mit regelmäßig aktualisierten Daten der Landesvermessung korrigiert werden, damit der Computer an Bord die exakte Lage der Schleuse kennt.

"Dafür ist eine stabile Datenverbindung nötig, was auf vielen Bundeswasserstraßen ein großes Problem ist", sagt Ziebold. Daher haben die zuständigen Ämter Stationen für das schifffahrtstypische Kommunikationssystem AIS aufgebaut, das nun dem Datentransfer dient.

Zusätzlich setzen die Forscher auf Radar- und Lasertechnik, um die nähere Umgebung des Schiffs im Blick zu behalten. Schließlich ist auch eine Steuerung nötig, die Maschine, Ruder und Seitenstrahlruder so dirigiert, dass es trotz Wasserströmung die Schleuseneinfahrt trifft.

Was tun, wenn eine Kollision droht?

Noch arbeiten die DLR-Forscher und -Projektpartner an vielen Details. 2021 soll die automatisierte Schleuseneinfahrt gelingen - unter kritischer Beobachtung von Menschen, die notfalls eingreifen. Selbst wenn es noch Jahre dauert, bis autonome Schiffe unterwegs sind, könnte das Assistenzsystem für die Schleuseneinfahrt schon früher eingesetzt werden, um Stress für Schiffsführer zu verringern und Unfälle zu vermeiden, sagt Ziebold. Die nächste Automatisierungsstufe wären dann Schiffe, die zwar ohne Menschen unterwegs sind, aber von fern kontrolliert werden.

"Spätestens dann sind Technologien nötig, um die Umgebung zu beobachten und Sportboote, Schwimmer oder Wasservögel zu erkennen", sagt er. Die Diskussion darüber, was das Schiff oder der ferne Steuermann tun müssen, um etwa eine Kollision zu vermeiden, dürfte spannend werden - vom Straßenverkehr der Zukunft ist sie bereits bekannt.

Ziebold sieht hier einen Vorteil bei der Schifffahrt. "Im Straßenverkehr muss sofort reagiert werden, auf dem Wasser geht alles langsamer, sodass mehr Reaktionszeit bleibt, und es gibt weniger Entscheidungen, die getroffen werden müssen." Maßstab müsse aber sein, dass das automatische Schiff mindestens so sicher unterwegs ist wie eines mit Führer an Bord. In 20 Jahren, schätzt er, könnten solche fernüberwachten Schiffe einsatzfähig sein.

Christian Masilge von der Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam und sein Team haben einen anderen Ansatz. Sie wollen schwimmende Transporteinheiten bauen, die sich weitgehend allein zurechtfinden und nur sehr wenige Daten von außen bekommen. "Weil es in absehbarer Zeit wohl kein 5G-Netz auf Gewässern geben wird", sagt Masilge.

Außerdem sei für viele Manöver eine Nahfeldnavigation erforderlich. Daher setzen sie auf Radar- und Lasersensoren sowie Kameras, deren Daten mithilfe von künstlicher Intelligenz ausgewertet werden, um beispielsweise einen Schwan vom Kopf eines Schwimmers oder einer Boje zu unterscheiden. "Mit Infineon haben wir führende Sensorexperten gewonnen", sagt Masilge. "Die Firma hat erkannt, dass die langsame Schifffahrt mit langen Reaktionszeiten ein gutes Testfeld für spätere Anwendungen im Straßenverkehr ist."

Während der DLR-Forscher Ziebold allenfalls teilautonome Schiffe mit Personal in einer zugeschalteten Kontrollzentrale für machbar und sinnvoll hält, ist Masilge zuversichtlich, dass eines Tages vollständig autonome Einheiten rund um die Uhr unterwegs sind. Nicht zu groß, stattdessen viele an der Zahl, die energiesparend im Schwarm fahren sind und sich bei Bedarf aufteilen.

"Für die Ver- und Entsorgung Berlins könnten sie eine große Rolle spielen", sagt der Wissenschaftler. "Von Paketdiensten und Warenhandel, die Lieferungen an kleine Hubs bringen, bis zum Abtransport von Abfall könnten viele Fahrten, die bisher auf der Straße erfolgen, aufs Wasser verlegt werden."

Erste Tests für das Konzept sollen Ende 2020 im Berliner Westhafen und auf dem Charlottenburger Verbindungskanal erfolgen. Dann soll ein Demonstrator, etwa so groß wie Schiffscontainer und mit elektrischem Antrieb versehen, auf Fahrt gehen, kündigt Masilge an. "Selbstverständlich wird ein Begleitboot dabei sein, um bei Gefahr schnell reagieren zu können."

Nicht nur im Berliner Raum werden die Wasserwege als Entlastung für Straßen gerade neu entdeckt. Im Ruhrgebiet widmet sich das Projekt "DeConTrans" dem gleichen Thema. "Wir haben drei große Brücken über den Rhein, von denen sind zweieinhalb für Lkw gesperrt, auch die Schiene ist oft überlastet - beides beeinflusst das Logistikgeschäft massiv", sagt Cyril Alias vom Entwicklungszentrum für Schiffstechnik und Transportsysteme in Duisburg.

DeConTrans untersucht, wie das vorhandene Kanalnetz für Transporte besser ausgenutzt werden kann. Hinzu komme, dass die Binnenschifffahrt ohnehin im Wandel sei, sagt der Wissenschaftler. Massentransporte, etwa von Kohle, gingen zurück, Stückgut nehme zu.

Alias und Kollegen setzen auf kleine, standardisierte Schiffe mit elektrischem Antrieb und automatisierte Umschlagsysteme. Letztlich geht es auch darum, den Personaleinsatz zu reduzieren. Einerseits, weil damit der Wasserweg wirtschaftlicher und somit konkurrenzfähiger wird. Aber auch, weil die Binnenschifffahrt Nachwuchsprobleme hat. "Das Leben an Bord ist wenig komfortabel und der Beruf für viele unattraktiv."

Automatisierte Ladehilfen oder Systeme zum Festmachen eines Schiffs würden die Arbeit angenehmer machen . Völlig autonome Schiffe hält auch Alias für wenig wahrscheinlich. "Im Flugzeug nimmt der Autopilot viele Aufgaben ab, aber trotzdem sind Menschen im Cockpit, die sich dann aufs Wesentliche konzentrieren können."


Erschienen am 12. Dezember 2019 im Tagesspiegel.

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