In unserer autonomen Fortbewegungsreihe haben wir bereits erforscht, wie Fahrzeuge auf der Straße und Fluggeräte in der Luft autonom navigieren sowie welche Chancen und Herausforderungen sich daraus insbesondere für den Transportsektor ergeben. Doch wie sieht es bei autonomen Schiffen aus? Mit dieser Frage befasst sich der dritte Teil unserer autonomen Fortbewegungsreihe.

Verschiedene Stufen des autonomen Schiffs

Der Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. differenziert bei autonomen Schiffen – auch als Roboterschiffe oder Drohnenschiffe bezeichnet – zwischen vier Autonomiegraden:

  1. Schiffe mit automatisierten Prozessen und Entscheidungsunterstützung, bei denen die Besatzung die Systeme und Funktionen des Schiffes bedient, wobei einzelne Prozesse automatisiert ablaufen können.
  2. Ferngesteuerte Schiffe mit Seeleuten an Bord, bei denen das Bordpersonal jederzeit die Kontrolle übernehmen kann.
  3. Ferngesteuerte Schiffe ohne Seeleute an Bord, die notfalls eingreifen könnten
  4. Vollautonom betriebene Schiffe, die in der Lage sind, Entscheidungen und Aktionen eigenständig auszuführen.

Aktuelle Projekte

Auch wenn die Realität vollautonom fahrender Schiffe wohl noch einige Jahre in der Zukunft liegt, gibt es bereits heute einige Pilotprojekte, die auf eine autonome Schifffahrt hinarbeiten.

So haben sich beispielsweise der Chiphersteller Intel und Rolls-Royce im Jahr 2018 zusammengeschlossen und die Fähre „Falco“ so umgebaut, dass sie im Dezember 2018 selbständig zwischen den finnischen Städten Parainen und Nauvo verkehren konnte. Die Rückfahrt erfolgte per Fernsteuerung vom Festland.

Weit vorangeschritten ist zudem das Projekt „Yara Birkeland“: ein autonomes, elektrisches, emissionsfreies Containerschiff, das Mineraldünger für Yara in Norwegen transportieren soll. Die „Yara Birkeland“ wurde im Frühjahr 2022 in den kommerziellen Betrieb überführt und wird schrittweise auf vollständig autonomes Fahren umgestellt. Ihre erste überwiegend selbständige Fahrt, unter menschlicher Aufsicht, fand bereits im März 2023 statt. Allerdings erfolgt das Anlegen des Schiffes noch manuell.

Doch auch Deutschland macht große Schritte im Bereich der autonomen Schifffahrt. So soll beispielsweise an der Schwentinemündung bis 2028 eine autonome, klimafreundliche Pendelfähre den Betrieb aufnehmen. In Duisburg ist seit 2023 das erste Binnenschiffsmodell „ELLA“ (Entwicklungsplattform im Modellmaßstab für Manöver-Automatisierung), unterwegs, das komplett autonom fahren kann.

Chancen und Herausforderungen

Wie andere autonome Fortbewegungsmittel bringen selbstfahrende Schiffe ebenfalls zahlreiche Chancen jedoch auch einige Herausforderungen mit sich.

Der allgegenwärtige Fachkräftemangel macht auch vor Schiffsführern nicht halt. Bereits heute fehlen in Deutschland rund 1.500 gewerbliche Schiffsführer und die Zahlen steigen. Durch autonome Schiffe werden einerseits weniger Fachkräfte benötigt, andererseits wandeln sich auch die Aufgaben der Schiffsführer. Zudem können autonome und teilautonome Systeme Prozesse effizienter und somit auch kostengünstiger durchführen. Insbesondere CO2- und Schadstoffemissionen sowie der Treibstoffverbrauch werden durch die autonomen Systeme und effizientere Routenführungen gesenkt. Somit kommen sie der Umwelt und einem emissionsfreien Schiffsverkehr zugute. Durch digitale Überwachung könnten die Boote beispielsweise so gesteuert werden, dass sie etwa vor Schleusen oder Hebewerken nicht warten müssen. Außerdem könnten zahlreiche kleine autonome Binnenschiffe insgesamt eine erhebliche Mengen an Containern oder Gütern befördern und hierdurch zu einer Entlastung des Straßennetzes beitragen. Auch könnten beispielsweise die Müllentsorgung oder der Transport von Lebensmitteln durch kleine autonome Schiffe innerhalb von Städten erfolgen.

Doch bevor es so weit ist, steht die autonome Schifffahrt noch vor einigen Herausforderungen. So gibt es derzeit noch keinen Rechtsrahmen für den autonomen Schiffsbetrieb, weder weltweit noch innerdeutsch. Wie auch auf der Straße oder in der Luft müssten zunächst zahlreiche Rechtsfragen, insbesondere hinsichtlich Verantwortung und Zurechnung, beantwortet werden. Zwar arbeiten seit einigen Jahren die internationale Seeschifffahrtsorganisation IMO sowie innerhalb Deutschlands das Bundesministerium für Digitales und Verkehr an Richtlinien für die autonome Schifffahrt; eine einheitliche gesetzliche Grundlage gibt es aber noch nicht. Auch die Technik ist noch nicht ausreichend entwickelt, um bei Problemen oder Notfällen vollständig autonom reagieren zu können. Autonome Schiffe benötigen eine Vielzahl komplexer technischer Systeme: Hochpräzise Sensoren wie Radar und Kameras zur Umgebungserfassung, während KI-basierte Navigationssysteme Entscheidungen treffen – etwa zur Routenwahl oder zur Vermeidung von Kollisionen. Gleichzeitig ist eine ständige Kommunikation mit Landstationen nötig, meist über Satelliten– oder Mobilfunkverbindungen. Solche Systeme müssen nicht nur zuverlässig, sondern auch vor Cyberangriffen geschützt sein. Bei fehlenden Sicherheitsstandards gestaltet sich dies jedoch als schwierig. Zudem können gerade auf dem Wasser bei extremen Wetterbedingungen schnell Probleme auftreten, die von den Navigationsinstrumenten zuverlässig und selbständig gelöst werden müssen. Zudem bedarf es eines lückenlosen maritimen Verkehrsüberwachungssystems, das erst noch eingerichtet werden muss. Ein autonomes Schiff muss aber auch auf unvorhersehbare Faktoren, wie beispielsweise Wassersportler, die sich nicht an die Vorfahrtsregeln halten, schnell und sicher reagieren können. Viel größere Probleme bringen aber die eigentlichen Handarbeiten mit sich. Aufgaben wie das An- und Ablegen oder das Festmachen am Hafen oder in der Schleuse oder das Ankern sind sehr komplex. Bis diese Aufgaben autonom erfolgen können, ist es wohl noch ein langer Weg.

Aussicht

Insbesondere in der Binnenschifffahrt bieten autonome Schiffe viele Vorteile. Der immer größer werdende Personalmangel, der Klimawandel und der allgemeine technische Fortschritt machen es erforderlich aber auch empfehlenswert, Resourcen und Forschung in autonom fahrende Schiffe zu stecken. Im Logistikbereich können dadurch erhebliche Kosten für etwa Personal eingespart werden und auch die Lieferfristen können sich deutlich verkürzen. Durch Software könnten autome Schiffe miteinander sowie mit der Infrastruktur (bspw. Schleuse) kommunizieren, um beispielsweise Schleusenzeiten und Umschlagszeiten zu optimieren, wodurch sich vermeidbare Wartezeiten verhindern ließen.

Auch wenn es noch einige Herausforderungen gibt – insbesondere bezüglich rechtlicher Rahmennedingungen, technischer Schwierigkeiten und Sicherheitslücken -, sind die bereits bestehenden Projekte ein guter Start und versprechen eine autonome Zukunft.

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