TEIL C

 

Elektro- und Solarschiffe (XVI)

2021

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Im Januar 2021 wird erstmals über das von Sidhant Gupta und Utkarsh Goel nach ihrem Abschluß an der Universität Hongkong im Jahr 2019 gegründete Start-Up Open Ocean Engineering (o. Clearbot) berichtet, das einen schwimmenden Roboter entwickelt hat, um Müll aus lokalen Gewässern zu beseitigen.

Der Clearbot kam im November letzten Jahres auf den Markt und der Mietpreis für das System liegt derzeit bei 2.000 $ pro Roboter und Monat. Ein früher Prototyp aus Aluminium war mit PV-Paneelen und Batterien ausgestattet und wurde mit Hilfe einer Drohne durch das Wasser bewegt, die aktuelle Version ist aus Glasfaser konstruiert.

Der Roboter ist für die Zusammenarbeit in Schwärmen gedacht - in Gebieten wie Häfen, Seen oder Kanälen - und einer oder mehrere von ihnen können in Echtzeit ferngesteuert werden oder auch autonom arbeiten, was besonders betont wird. Im letzteren Fall bewegt sich der Roboter entweder in einem vordefinierten, eingezäunten Bereich hin und her, oder er nutzt seine KI-Visionstechnologie, um verschiedene Arten von Plastikmüll zu identifizieren und zu bergen.

In beiden Fällen wird der Müll durch den offenen Bug des Roboters befördert und sammelt sich in einem Netzbehälter im Inneren. Ein vorderes Förderbandsystem ist in Arbeit, um den Müll noch effektiver zu sammeln. Sobald der Akku des Clearbot schwach wird - oder der Abfallbehälter voll ist - fährt der Roboter zurück zu einer zentralen Andockstation, wo sein Behälter automatisch geleert und sein Akku durch ein solarbetriebenes Ladesystem mit neuer Energie versorgt wird. Eine Batterieladung soll für 48 Stunden Betriebszeit ausreichen.

Nach Angaben des in Hongkong beheimateten Unternehmens kann der einzelne Roboter bis zu 200 Liter bzw. 250 kg Abfall aufnehmen und innerhalb von acht Stunden die Oberfläche von einem Quadratkilometer Wasser reinigen. Darüber hinaus sammelt er mit einem GPS-Standort versehene Daten über die Arten von Plastik, auf die er während seines Einsatzes stößt, um eine Datenbank zu füllen. Das Dock kann wiederum bis zu vier Roboterladungen Müll aufnehmen, bevor dieser manuell entfernt werden muß. Die ersten Projekte sollen in Hongkong und in Indonesien anlaufen.

Im Juni folgt die Meldung, daß sich Open Ocean Engineering mit der Gaming-Hardware-Marke Razer zusammengetan hat, um ein ansprechenderes Design des autonomen Clearbot zu entwickeln, das skaliert und massenhaft vermarktet werden kann. Außerdem ruft das Start-Up seine Unterstützer dazu auf, Fotos von in offenen Gewässern gesichtetem Müll auf eine firmeninterne Website hochladen, um diese zur Verbesserung des Erkennungsalgorithmus des Roboters zu verwenden.

Zu den aktuellen Informationen über das neue Design des Clearbot Version 2 gehört u.a., daß die Kamera oberhalb des Mülleingangs an der Vorderseite eine Razer Kiyo Pro-Webcam ist, die dem Roboter hilft, Plastikmüll im Meer auch bei schlechten Lichtverhältnissen zu identifizieren. Und während das frühere System den Müll in einem nachgeschleppten Sammelbehälter aufnahm, sind die Pontons beim neuen Design nach hinten verlängert, so daß der Müllsammelbereich nun Teil des Schiffes ist. Ein Video des neuen Designs in Betrieb wird im August veröffentlicht.

Im April 2022 wird die neueste Clearbot-Version vom Rotary Club Hongkong getestet und nimmt anschließend seinen Betrieb auf, um einen örtlichen Yachthafen für die Immobiliengesellschaft Sino Group von schwimmenden Abfällen freizuhalten, was gleichzeitig als Praxistest für das Projekt dient. Der aktuelle Müllroboter ist 3 m lang und 1,3 m breit und kann sich mit Hilfe seines elektrischen Antriebssystems mit Vier-Stunden-Akku und LiDAR-Hindernisvermeidung in einem vordefinierten Bereich hin und her bewegen.  Der Auffangbehälter am Heck hat eine Kapazität von 200 kg.

Die bei den Aufräumarbeiten gesammelten Daten zeigen allerdings, daß nur 20 - 40 % des gesammelten Plastiks recycelt werden kann, aber solche Informationen könnten den Meeresbehörden helfen, die Flut der Plastikverschmutzung an der Quelle einzudämmen. Im Jahr 2023 wird der Clearbot erstmals in Bihar in Indien eingesetzt, wo er in 15 Tagen 5,5 Tonnen Müll einsammelt. Die weiteren Projekte sind auf der Firmenhomepage aufgelistet.

Etwas größer ist das im Juni 2024 in der nordöstlichen Region Indiens eingeführte Schiff Version 3, das die neueste Erweiterung der firmeneigenen Flotte autonomer Meeresmüllsammler darstellt. Das eigentlich für die Bekämpfung invasiver Wasserpflanzen konzipierte Gerät ist darauf ausgelegt, bis zu 200 kg schwimmenden Müll pro Stunde einzusammeln. Es hat eine Speicherkapazität von 500 kg an Bord, kann aber mit einem Schleppkahn ausgestattet werden, um seine Nutzlast pro Fahrt auf 1,5 Tonnen zu erhöhen.

Der etwa 4 x 2,3 x 1,7 m große Clearbot verfügt über eine 1080p-Kamera und LiDAR und kann optional mit intelligenten Antikollisionsfunktionen für einen vollständig autonomen Betrieb ausgestattet werden. Er verfügt über ein Förderband an der Vorderseite, um Treibgut aufzusammeln, ist aber auch mit einem speziellen Schneidwerk ausgestattet, um invasive Pflanzen und Unkräuter wie Hyazinthen und Entengrütze zu entfernen.

Der Elektroantrieb des Roboters schafft eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 3 Knoten, und der 3 kWh Akku ist für eine Betriebszeit von bis zu 8 Stunden ausgelegt. Auf der Oberseite installierte Solarzellen können Strom für zusätzliche 4 Stunden liefern. Bei der Müllbeseitigung kann das Schiff bis zu 10.000 m² pro Tag abdecken, beim Schneiden und Entfernen von Unkraut reduziert sich diese Fläche jedoch auf 2.500 m².

Das Unternehmen berichtet auch, daß es einen Selbstdocking-Mechanismus für seine gesamte Flotte eingeführt hat, so daß die Schiffe autonom zu Andockstationen mit einer Solarladestation zurückkehren können, um nachzuladen.

Es ist sinnvoll, an dieser Stelle auch auf die anderen Projekte einzugehen, bei denen elektrisch oder solar betriebene Schiffe und Roboter eingesetzt werden, um das Problem des Meeresmülls anzugehen - sowohl an der Oberfläche als auch in der Tiefe.

Einige von ihnen sind in den bisherigen Jahresübersichten schon vorgestellt worden, wie die Unterwasserdrohne 1-001-1 der French International School of Design von 2012; der Trash Interceptor der Firma Clearwater Mills LLC, der in dem Kapitel zur Entwicklung der photovoltaischen Nutzung 2014 aufgeführt ist; die sogenannte SeeKuh, deren Stapellauf 2016 erfolgte; der Waste Cleaner 66 der EFINOR-Tochtergesellschaft Sea Cleaner aus dem Jahr  2019; das EU-finanzierte Projekt SeaClear (SEarch, identificAtion and Collection of marine Litter with Autonomous Robots), das im Januar 2020 startet; sowie die müllsammelnde Roboterqualle des Max-Planck-Instituts für intelligente Systeme (MPI-IS) von 2023.

Bei einer erweiterten Recherche im Zuge des aktuellen Updates ließen sich aber noch diverse weitere Projekte und Umsetzungen finden, angefangen mit der 2013 gestarteten Initiative The Ocean Cleanup des niederländischen Studenten Boyan Slat, die von Anfang an eine große Medienresonanz erfährt. Vielleicht wegen der äußerst ehrgeizigen Aussage, daß man innerhalb von fünf Jahren „die Hälfte des Plastikmülls aus dem Großen Pazifischen Müllstrudel“ (Great Pacific Garbage Patch, GPGP) herausfischen will.

Bei dem Projekt geht es um ein Sammelsystem, das autonom im Ozean Plastikmüll einsammelt, günstig ist und eine deutlich höhere Effizienz hat, als herkömmliche Methoden, bei denen beispielsweise Fischer mit Netzen auf Müllfang gehen. Das Konzept sieht aus wie ein gigantisches V, wobei die beiden schlauchähnlichen Arme, die auf der Meeresoberfläche liegen jeweils 50 km lang sein und in einem Abstand von 4 km mit Gewichten am Boden befestigt werden sollen. An diesen Schläuchen werden Filter befestigt, die den Müll auffangen, der dann in turmähnlichen Behältern gesammelt wird, die alle 45 Tage von Schiffen angefahren und entleert werden. Die Energie sollen PV-Paneele liefern.

Im Jahr 2014 bekommt Slat mittels Crowdfunding durch rund 40.000 Unterstützer eine Summe von 2 Mio. $ für einen Modellversuch zusammen, und ab 2015 wird auch an einem Reinigungssystem für Flüsse gearbeitet, das den Namen Interceptor trägt und ebenfalls solarbetrieben ist. Die Details sind auf Wikipedia ausführlich beschrieben, so daß sich eine Wiederholung erübrigt.

Bis zur tatsächlichen Umsetzung dauert es aber, und erst im September 2018 verläßt ein 600 m langes Ocean-Cleanup-Rohr, System 001 oder Wilson genannt, im Schlepptau eines Versorgungstrawlers San Francisco in Richtung Müllstrudels. Allerdings macht sich ein 18 m langes Teilstück des Cleanup-Geräts selbstständig, weshalb die Mission im Januar 2019 abgebrochen werden muß.

Ende Juli 2021 startet ein weiterer Test mit einem umkonstruierten, jetzt auf 800 m vergrößerten System 002 oder Jenny, der bis Anfang September läuft. In dieser Zeit ist das System aber nur fünf Tage einsatzbereit, in denen es immerhin 8,2 Tonnen Plastik aus dem Meer entfernt. Später folgen weitere Tests, doch bei allen neun Einsätzen fischt das System nach Angaben von The Ocean Cleanup insgesamt nur  knapp 29 Tonnen des auf der Meeresoberfläche treibenden Plastikmüll ab. Angesichts der schätzungsweise 79.000 Tonnen allein im Großen Pazifischen Müllstrudel ein recht bescheidenes Ergebnis.

Immerhin hat die als Stiftung mit diversen Unterfirmen agierende Initiative im Laufe von acht Jahren rund 51 Mio. $ an Spenden ,verbraten’, wie die New York Post im September berichtet. Im Jahr 2022 wird mit dem 2,2 km langen System 003 die bisher größte Meeresreuse vorgestellt, die seitdem im Einsatz ist.

Die 2016 von Richard Hardiman gegründete Firma RanMarine Technology BV testet den ersten ferngesteuerten Prototypen ihres WasteShark in niederländischen Kanälen, bevor sie den elektrisch angetriebenen Roboter im Rahmen von Hafen-Innovationsprogrammen in Rotterdam vorstellt und ihn 2017 als kommerzielle Version international lanciert.

Die ferngesteuerte oder autonom schwimmende Drohne mit den Maßen 190 x 140 x 45 cm soll pro Fahrt bis zu 60 kg Müll einsammeln und könnte so bei einem Einsatz an fünf Tagen in der Woche jährlich über 15 Tonnen Plastikmüll aus den Gewässern entfernen. Zudem kann der 39 kg schwere Roboter die Wasserqualität testen, Daten wie Tiefe, Salzgehalt, chemische Zusammensetzung, pH-Gleichgewicht und Wassertemperatur erfassen, sowie Öle, Chemikalien und schädliche Algen entfernen, ohne dabei die Tierwelt zu gefährden.

Bei der Entwicklung des Drohnenmodells ließ sich RanMarine vom Walhai inspirieren, einem sich langsam bewegenden, filtrierenden Teppichhai, denn ähnlich wie der Walhai, der mit offenem Maul herumschwimmt, um Plankton und kleine Fische zu fangen, sammelt sein Roboter-Gegenstück Plastikmüll aus einer Tiefe bis zu 30 cm unter der Wasseroberfläche ein. Einmal aufgenommen, wird der Müll zu einer nahe gelegenen Sammelstelle gebracht. Das Gerät kann dabei Entfernungen von bis zu 12 km zurücklegen bzw. 5 Stunden agieren, bevor es wieder aufgeladen werden muß.

Der WasteShark kann über eine Fernbedienung oder ein iPad gesteuert werden oder autonom laufen, wobei seine Bewegungen über GPS-Satelliten verfolgt werden. Er kann auch mit GPS-Punkten programmiert werden, um sicherzustellen, daß er Hotspots abdeckt, an denen sich Müll ansammelt. Zudem ist er mit einem Kollisionsvermeidungssystem ausgestattet, das mit Hilfe von Laserabbildungen nahe gelegene Objekte erkennt und seine Position anpaßt.

Zwischen Januar und Dezember 2018 erhalten das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI) und die niederländische Firma Nobleo Techology eine nicht näher bezifferte Förderung, um im Rahmen der Aktivität ,Autonomous Harbor Cleaning’, die vom Europäisches Institut für Innovation und Technologie (EIT) finanziert wird, gemeinsam mit der RanMarine ein autonomes Andocksystems für den WasteShark zu entwickeln. Mit den Algorithmen des DFKI kann die Drohne vom Hafenbecken zu einer Andockstation zurückfinden, wo sie den gesammelten Müll deponieren und ihre LiPo-Akkus wieder aufladen kann. Jetzt wird gesagt, daß der wie ein Katamaran geformte WasteShark bis zu 350 kg Müll auf einmal einsammeln kann.

Im März 2019 folgt der erste Test im Vereinigten Königreich im Hafen von Ifracombe in Nord-Devon, der in einem Meeresschutzgebiet liegt. Hier wird der WasteShark vom WWF und Sky Ocean Rescue als Teil einer laufenden Kampagne zum Schutz der lokalen Umwelt eingesetzt. Außerdem wird der Roboter in diesem Jahr in den Vereinigten Arabischen Emiraten eingeführt.

Anfang Oktober 2020 startet ein bis September 2022 laufendes, EU-finanziertes Forschungsprojekt, bei dem RanMarine die Aufgabe hat, industrielle autonome Oberflächenschiffe zu entwerfen, zu entwickeln und einzusetzen, um so viel Abfall wie möglich zu erfassen. Von den Gesamtkosten in Höhe von knapp 2,3 Mio. € trägt die EU fast 1,59 Mio. €.

Dabei ist von dem „weltweit ersten autonomen Drohnensystem zur Beseitigung von Wasserabfällen“ die Rede, das aus zwei Komponenten besteht, den WasteSharks und dem SharkPod, einer Andockstation bzw. Anlage zur Entladung und Abfallbeseitigung. In den Abschlußberichten wird über einen erfolgreichen 8-stündigen Einsatz der autonomen Drohne, einschließlich Rückkehr, berichtet, sowie über den vollständigen Einsatz von mehreren Drohnen.

Außerdem erfolgt 2020 die Einführung der ersten Roboter in den USA, Südafrika und Australien. Die nächsten Schritte sind 2023 erste Roboter in Südamerika, sowie 2025 die Markteinführung der neuen Version WasteShark Plus (o. WasteShark +). Dem aktuellen Stand zufolge sind weltweit bereits 120 Exemplare des WasteShark im Einsatz. Darüber hinaus werden auf den Homepage neben diversen Fallstudien aus der Praxis noch die Modelle WasteShark + PRO, CyanoShark und MegaShark vorgestellt, die 2026 auf den Markt kommen sollen.

Sehr viel kleiner sind zwei autonome Boote, die im Februar 2019 auf der Themse in London unterwegs sind. Inspiriert von dem kaum 15 cm langen Kinder-Badewannenspielzeug SMÅKRYP von IKEA, das aus einem Boot und zwei Schöpfeimerchen besteht und die kindliche Feinmotorik unterstützen soll, sammeln die beiden übergroßen Ausführungen Müll aus dem Fluß. Die Aktion ,The Good Ship Ikea’ stammt von der Londoner Kreativagentur Mother, um für die Eröffnung des neuen Möbelhauses in Greenwich zu werben, das nach Unternehmensangaben die bislang am stärksten nachhaltige Filiale ist.

Die beiden 3 m langen ferngesteuerten Reinigungsboote sammeln eine Woche den ganzen Abfall, den sie auf der Themse erwischten, wobei sie pro Stunde rund 20 km Müll aufnehmen. Die Technologie dafür stammt von der 2018 gegründeten chinesischen Firma Orca (o. Orcauboat, orca-tech.cn), einem Start-Up aus Xi’an, das im Vorjahr als Universitätsprojekt an der Northwestern Polytechnical University gestartet war und unbemannte Umweltschutzboote betreibt, die mit Müllsammlern ausgerüstet sind.

Vermutlich handelt es sich bei den Londoner Ausführungen um das kleine Reinigungsboot SMURF mit einer Länge von 2,5 m und einer Breite von 1,6 m. Das elektrisch betriebene Gerät ist KI-Navigation, Greifarmen und einem Korb ausgestattet, der 20 - 50 kg Abfall aufnehmen kann. Nach einer Laufzeit acht Stunden kehrt es autonom zurück zu seiner Ladestation. Ein größeres Modell für Flüsse und Häfen, das auch bei schlechtem Wetter arbeitet, trägt den Namen TITAN (o. WasteWhale).

Nach Ablauf der Aktionszeit spendet das schwedische Möbelhaus die Sammelboote an die Hilfsorganisation Hubbub, die sich der Aufklärung über Plastikmüll widmet. Hubbub zufolge werden pro Jahr allein aus der Themse 300 Tonnen Müll gefischt, zumeist noch manuell.

Eine jüngere Entwicklung ist die im Juni 2023 von 4ocean als kommerzielles Produkt präsentierte autonome oder ferngesteuerte Wasser-Drohne Pixie für die Reinigung von Küstenlinien, Uferbereichen und Wasserwegen von schwimmendem Müll.

Die 2017 von den Surfern Alex Schulze und Andrew Cooper gegründete und in Boca Raton, Florida, beheimatete 4ocean ist ein Unternehmen, das sich der Beseitigung des Plastiks in den Ozeanen widmet, indem es Armbänder u.ä. aus recycelten Materialien verkauft und die Einnahmen für weltweite Cleanup-Operationen nutzt. Bis 2026 hat es eigenen Angaben zufolge schon über 18.144 Tonnen Müll aus Ozeanen, Flüssen und Küsten entfernt.

Die Pixie-Drohne wurde allerdings von dem Partner The Searial Cleaners entwickelt und konstruiert, die im Juni 2021 von Poralu Marine, einem französischen Spezialisten für den Bau von Yachthäfen aus Aluminium, gegründet wurde.

Die Maße der Drohne werden mit 162,5 cm Länge und 115,7 cm Breite angegeben, das Leergewicht liegt bei ca. 35 kg. Pixie sammelt Oberflächenöle und schwimmenden Müll in allen Formen, solange dieser größer ist als 3 mm. Sie ist für den Betrieb in Salz-, Süß- oder Brackwasser ab 30 cm Tiefe geeignet, besitzt eine Videokamera sowie ein Lidar zur Hinderniserkennung bis 30 m und hat ein Fassungsvermögen von 160 Litern, was bis zu 60 kg Müll entspricht. Die Reichweite pro Ladung beträgt 12 km, und bei einer Höchstgeschwindigkeit von 2,9 km/h wird eine Laufzeit von bis zu sechs Stunden erreicht.

Ursprünglich hatte 4ocean auch noch einen 4ocean Collec’Thor sowie einen 4ocean BeBot vorgestellt, die 2025 aber nicht mehr auf der Homepage zu finden sind. Auch über den Einsatz der Pixie-Drohne ist nichts neues zu erfahren.

Weiter mit der allgemeinen Übersicht 2021:

Das Studio des italienischen Designers Pierpaolo Lazzarini stellt im Januar den Konzeptentwurf eines Hybrid-Katamarans vor, der sich sowohl auf dem Wasser als auch an Land bewegen kann. Das amphibische Schiff trägt den Namen Pagurus (o. Crabmaran), ist 24 m lang, 9,2 m breit, 5,2 m hoch und bietet genug Platz für eine 8-köpfige Familie und vier Besatzungsmitglieder und kann dank einer Kranplattform im mittleren Teil der Yacht, die vier elektrische Winden besitzt, auch mit schwerer Fracht beladen werden, sogar mit einem Geländewagen.

Die beiden Rümpfe, die über eine Brückenstahlkonstruktion miteinander verbunden sind, beinhalten im Inneren die aus je drei Schlafzimmern, Küche und Toilette bestehenden Wohnräume. Über der Brücke plaziert ist ein rundes Turmdeck, von dem aus das Gefährt gesteuert wird, während die Rümpfe und das Dach mit PV-Paneelen bedeckt sind.

Um bei Bedarf mehr Antriebskraft zu erhalten, können die Doppelpropeller der 53 Tonnen schweren Yacht auch von zwei 890 PS starken Dieselmotoren angetrieben werden, die die Pagurus auf eine Höchstgeschwindigkeit von 24 Knoten (44 km/h) bringen. Im rein elektrischen Betrieb soll eine geschätzte Fahrzeit von 6 - 7 Stunden bei einer Geschwindigkeit von 4 Knoten (7 km/h) möglich sein.

Nicht ganz schlüssig ist die Aussage, daß vier ,schraubenförmige Spiralflansche’ mit einer Länge von jeweils 6,5 m und einem Durchmesser von 1,20 m, die unter den Rümpfen installiert und mit einem Transfluid-Getriebe verbunden sind, Energie erzeugen, während sich das Schiff vorwärts bewegt. Damit sollen die sechs Batterien an Bord, jede mit einer Kapazität von 40 kWh, während der Fahrt aufgeladen werden.

Wenn es an der Zeit ist, an Land zu gehen, werden die rotierenden Zylinder um ca. 60 cm abgesenkt und fungieren nun als Schnecken- bzw. Schraubenantriebe, wodurch die Pagurus zu einem Fahrzeug wird, das sich mit einer Geschwindigkeit von 30 - 35 km/h auf Sand oder Schlamm fortbewegen kann. Ein Schutzschild aus Stahl vermeidet Schäden an den Rümpfen.

Das Schiff soll ursprünglich für militärische Zwecke konzipiert worden sein, nun wird es für einen Preis von knapp 30 Mio. $ dem privaten Sektor angeboten - falls sie denn gebaut wird. Eine einfache Carbon-Version mit Doppelstrahlantrieb soll es auf Anfrage zu einem Startpreis von ca. 8 Mio. $ geben.

Lazzarini ist uns bereits 2011 mit dem Elektro-Freizeitboot SeaJet Capsule begegnet; 2016 mit einer mobilen, selbstversorgenden Insel namens UFO und anderen Konstruktionen im Bereich der Maritimen Habitate; wie auch mit einigen äußerst speziellen Fluggeräten, die in der Übersicht der Elektro- und Solarfluggeräte 2017 aufgeführt sind.

Um das Oeuvre des Designers abzurunden, sollen noch einige weitere seiner Entwürfe auf dem Bootssektor vorgestellt werden. So wird z.B. im Oktober 2018 ein Jetski-Konzept für den Freizeitbereich präsentiert, das von einer Vespa 50 Special aus den 1960er Jahren inspiriert ist, und im Juni 2021 erscheint ein bislang beispielloses Design, das kaum mehr an ein reguläres Schiff erinnert.

Das futuristische Fahrzeug namens Stratosfera Acquatica ist weit mehr als nur amphibisch, denn es soll sich auf dem Wasser, an Land und in der Luft bewegen können. Im Kern handelt es sich um eine ultraleichte Kugel aus Kohlefaser mit einem Durchmesser von 1,65 m, die bis zu zwei Passagiere aufnehmen kann.

In der Wasserversion ist im unteren Teil der Kugel eine ausfahrbare Tragfläche angebracht, und der untergetauchte Teil hat einen sehr niedrigen Schwerpunkt, da er die Akkupacks enthält. Das Foil ist außerdem mit einem Selbstbalancierungssystem ausgestattet, das die Neigung der Kugel während der Fahrt anpaßt und reguliert. Mit zwei 150 PS Elektrotriebwerken ausgestattet kann das Stratosfera mit einer geschätzten Geschwindigkeit von bis zu 30 Knoten über die Wasseroberfläche gleiten.

Der Zugang zu dem Cockpit erfolgt durch eine vordere Schiebeverglasung oder durch eine Dachluke, während die transparente Windschutzscheibe auch als Display funktioniert und Routen und verschiedene Informationen liefert. Das System kann außerdem für verschiedene Mobilitätslösungen angepaßt werden, wie z.B. in der Luft als Stratosfera Volatile, ein eVTOL, das mittels vier ummantelten Rotoren an der Oberseite mit bis zu 250 km/h fliegt, oder als solarbetriebener Flugballon.

Details zum Einsatz des Fahrgestells zu Lande gibt es bislang nicht, weitere Varianten wie ein Unterseeboot oder eine Schneekatze befinden sich in der Entwicklung. Zwar wird mitgeteilt, daß die 2011 gegründete Firma Jet Capsule Srl mit Sitz in Neapel das Stratosfera bis Mitte 2022 auf den Markt bringen will, doch dies ließ sich bislang nicht bestätigen.

Vom November 2022 stammt wiederum der Entwurf Pangeos, eine schwimmende Stadt, die doppelt so groß wie das römische Kolosseum ist und Hotels, Einkaufszentren, Parks, Schiffs- und Flughäfen sowie alle anderen Einrichtungen umfaßt, die für die Unterbringung von bis zu 60.000 Gästen mitten im Meer erforderlich sind. Falls es realisiert wird, wird das schildkrötenförmige, 550 m lange und bis zu 550 m breite Schiff das größte jemals gebaute sein.

Ein weiteres Projekt mit Alleinstellungsmerkmal bildet die Mega-Yacht Collossea, die ab März 2024 nicht nur in den Fachblogs, sondern auch in der Mainstream-Presse erscheint. Die 204 m lange und 37,5 m hohe Superyacht ist eine Art Luxus-Flugzeugträger, der als Brücke ein Solarluftschiff nutzt, das sich auf Wunsch ausklinken läßt, um für Touren weit oberhalb des Wassers oder des Landes genutzt zu werden. Um mit Energie versorgt zu werden, ist die obere Hälfte fast vollständig mit einem riesigen Solardach bedeckt.

Während der Fahrt auf dem Wasser würde das 106 m lange Luftschiff als Kommandozentrale und Unterkunft dienen, außerdem sollen die Propeller beim Vortrieb der Yacht helfen, die ansonsten durch drei HTS-Triebwerke (Hochtemperatur-Supraleiter-Motoren) angetrieben wird und eine Höchstgeschwindigkeit von 22 Knoten erreicht. Colossea ist vollständig aus Kohlefaser konzipiert, von den inneren Strukturen bis zur äußeren Oberfläche des Luftschiffs.

Dessen Entwurf ist dem legendären Luftschiff Norge nachempfunden, das sich 1924 erstmals in die Luft erhob und berühmt dafür ist, 1926 den Nordpol überflogen zu haben. Die neue Version soll in der Lage sein, zehn Tonnen Nutzlast zu heben und neben der Crew aus zehn Personen bis zu 24 Gäste zu beherbergen. Etwa die gleiche Menge hätte zusätzlich auf der Yacht Platz, die zudem einen Landeplatz für Helikopter sowie mehrere Decks mit Pools besitzt.

Im Inneren des Colossea-Luftschiffs befinden sich 22 isolierte Abteile mit verschiedenen Installationen wie Flüssigwasserstoff-Tanks (LH₂), Batterien, Kabinen usw., wobei das Gesamtvolumen der Trägergaskammern 30.000 m³ beträgt. Dasselbe LH₂ dient zur Deckung des Energiebedarfs der vier Triebwerke, die das Luftschiff auf eine geschätzte Höchstgeschwindigkeit von 165 km/h (etwa 90 Knoten) bringen können.

Ein konkreter Preis ist nicht zu erfahren, Schätzungen der Medien sprechen aber von einer Milliarde US-Dollar. Auf Lazzarinis Homepage sind noch viele weitere interessante Designs zu sehen, umgesetzt wurde davon bislang aber nur wenig.

Im Februar 2021 liefert CWind, ein Anbieter von Projektdienstleistungen, Crew-Transfer-Schiffen und Schulungskursen für die Offshore-Windindustrie und Teil der Global Marine Group, das weltweit erste hybride Oberflächeneffekt-Schiff (Surface Effect Ship, SES) namens CWind Pioneer aus.

Das Besatzungstransferschiff für 24 Personen wurde in Zusammenarbeit mit dem norwegischen Schiffskonstruktionsunternehmen ESNA entwickelt und von der Schiffswerft Wight Shipyard Co. in Großbritannien gebaut. Den Vertrag über die Lieferung hatte der Windparkbetreiber Ørsted im Oktober 2019 unterzeichnet.

Das Schiff, das in dem 23 km von der Küste entfernt gelegenen 752 MW Offshore-Windprojekt Borssele 1 & 2 in den Niederlanden eingesetzt werden soll, verfügt über ein hybrides dieselelektrisches Antriebssystem mit einem umfangreichen Batteriespeicher, der den reinen Elektrobetrieb im Hafen oder im Standby-Betrieb im Windpark ermöglicht. Studien deuten auf eine Kraftstoffeinsparung von 30 - 50 % gegenüber konventionellen Schiffen hin.

Durch seine installierten Dieselmotoren mit 1.300 kW, die durch Batterien auf bis zu 1.500 kW verstärkt werden können, kann das Hybrid-SES mit einer Geschwindigkeit von über 43,5 Knoten betrieben werden und einen extremen Pfahlschub liefern. Es kann das Personal noch bei Wellenhöhen von bis zu 2 m sicher und bequem befördern, wobei Bewegung und Beschleunigung durch das Luftkissen-Bewegungssteuerungssystem minimiert werden.

Anders als konventionelle Luftkissenboote wird bei der Katamaran-ähnlichen CWind Pioneer durch Ventilatoren ein Luftkissen zwischen den beiden Rümpfen erzeugt, so daß das Schiff knapp über der Wasseroberfläche in 0,5 – 2 m Höhe ,fliegt’ und den dynamischen Oberflächeneffekt für hohe Geschwindigkeiten nutzt. Das Zertifizierungsunternehmen Bureau Veritas (BV), das von der ersten Entwurfsphase an in das Projekt involviert war, klassifiziert die CWind Pioneer im August 2021.

Im März 2021 wird das Konzept eines futuristischen Forschungsschiffs vorgestellt, das Aaron Olivera entwickeln will, der Gründer des 2019 initiierten Projekts Earth 300, einem privaten, interdisziplinären Umwelt- und Technologievorhaben mit Sitz in Singapur. Das gleichnamige Schiff Earth 300 soll Wissenschaft, Technologie, Abenteuer, Forschung, Bildung und Unterhaltung miteinander verbinden und als Plattform für Forscher, Experten, Studenten und Privatpersonen dienen.

Das 300 m lange und 60 m hohe Schiff, dessen Baukosten auf 700 Mio. $ geschätzt werden,  ist von Ivan Salas Jefferson entworfen worden, dessen Firma Iddes Yachts mit dem polnischen Schiffsbauunternehmen NED zusammenarbeitet. Die unkonventionelle Bauform ist eine ästhetische und konstruktive Herausforderung, bei der besonders die mehrstöckige, kugelförmige ,Science Sphere’ (o. Science City) auffällt.

Das Projekt wird hier nur kurz erwähnt, da die Earth 300 von einem Schmelzsalzreaktor angetrieben werden soll, der sich allerdings noch in der Entwicklung befindet. Dementsprechend zählt das Schiff keinesfalls zu den in dieser Übersicht behandelten Wasserfahrzeugen - auch wenn die Intention der Organisation, die es im Jahr 2025 in Betrieb nehmen will, die „Rettung der Welt“ ist. Für weitere Details verweise ich auf den ausführlichen Artikel auf wikipedia.org, der allerdings nichts über irgendwelche Umsetzungsschritte berichtet.

Im April 2021 stellt die in Florida ansässige Crowley Maritime Corp. (o. Crowley Engineering Services) ihre Pläne zum Bau und Betrieb des ersten vollelektrischen Hafenschleppers in den Vereinigten Staaten vor. Der Ship-Assist- und Escort-Schlepper namens eWolf, der 70 Tonnen Pfahlzug bietet, soll etwa Mitte 2023 in Betrieb genommen und dann am Port of San Diego stationiert werden. Mit einer Länge von etwa 25 m ist er vergleichbar mit einem konventionellen Diesel-Schlepper, bietet vom Lotsenplatz aus jedoch eine 360°-Sicht, da der Elektro-Schlepper keinen Abgaskamin hat.

Der eWolf, der einen vorhandenen, schwächeren Schlepper ersetzen soll, der derzeit mehr als 30.000 Gallonen Diesel pro Jahr verbraucht, wird von einem großen, modularen Batteriesystem mit 6,2 MWh von ABB und zwei 1,8 MW (andere Quellen: 2,1 MW) Elektromotoren angetrieben, die eine Höchstgeschwindigkeit von 12 Knoten erlauben. Für längere Transitfahrten und als Sicherheitsmaßnahme gibt es zwei kleine Dieselgeneratoren an Bord.

Die Konstruktion beruht auf dem Know-how der kurz zuvor integrierten Tochtergesellschaft Jensen Maritime, und das Design kann auf Wunsch auch für andere alternative Energiekapazitäten angepaßt werden. Darüber hinaus hat Crowley gemeinsam mit Cochran Marine eine Onshore-Microgrid-Ladestation für das Aufladen im Heimathafen entwickelt.

Zu den Projektpartnern gehören der Hafen, der San Diego County Air Pollution Control District, das California Air Resources Board (CARB), die U.S. Environmental Protection Agency (EPA) und die U.S. Maritime Administration (MARAD), die das Projekt mit insgesamt knapp 13,7 Mio. $ fördern.

Der Elektroschlepper wird später von Master Boat Builders in Coden, Alabama, gebaut, beginnt allerdings erst im Januar 2024 mit seinen Demonstrationsfahrten. Die offizielle Taufe findet Mitte Juni statt, und Ende des Monats übernimmt der Schlepper seinen ersten Auftrag, der in einem Video dokumentiert und veröffentlicht wird. Besonders interessant ist, daß der eWolf bereits für einen künftigen autonomen Betrieb eingerichtet ist.

Eine periphere Information betrifft eine Veröffentlichung im Juni 2021, in welcher ein Team um Prof. Jonathan B. Boreyko und seinen Doktoranden S. Farzad Ahmadi an der Virginia Polytechnic Institute and State University (Virginia Tech) über seine Arbeit während der letzten zehn Jahre berichtet, bei der die Struktur und Leistung von Entenfedern untersucht wurde, um herauszufinden, wie die Vögel so leicht zwischen Unterwasser- und Oberflächenumgebung wechseln können (,How Multilayered Feathers Enhance Underwater Superhydrophobicity’).

Nachdem das Team die Physik der Be- und Entfeuchtung von Federn verstanden hatte, die auf der Anzahl der Federschichten und der Porengröße - also dem Raum zwischen den Federknäueln - basiert, und darauf, daß das Wasser nicht bis zur untersten Federschicht vordringt, wodurch die Ente Lufttaschen aufrechterhalten kann, die verhindern, daß ihre Federn unwiderruflich durchnäßt werden, entwickelt es eine synthetische Feder. Diese könnte eines Tages an der Außenseite von Schiffen angebracht werden, damit sie effizienter durchs Wasser gleiten.

Die synthetische Version wird hergestellt, indem mittels Lasern winzige Schlitze in Aluminiumfolie geschnitten werden, um die Widerhaken einer Entenfeder zu imitieren. Bei Test in einem flachen Becken mit destilliertem Wasser in einer Druckkammer, in die Stickstoff eingebracht wird, welcher das Wasser durch die Federn nach unten drückt und den hydrostatischen Druck nachstellt, den eine Ente beim Tauchen erfahren würde, zeigt die bioinspirierte Feder genau die gleichen Eigenschaften wie echte Entenfedern.

Auf dem Schiffsrumpf angebracht, würden diese synthetischen Federn wie ihre natürlichen Gegenstücke Luft einschließen, den Luftwiderstand verringern und zudem das Wachstum von Seepocken verhindern. Aufgrund der enormen Geschwindigkeit eines Schiffes ist dieses einem viel größeren Druck ausgesetzt als eine Ente. Der nächste Schritt des Teams besteht deshalb darin, herauszufinden, wie die künstlichen Federn so modifiziert werden können, daß sie diesen Druck kompensieren.

Im August 2021 - also drei Jahre vor dem obigen eWolf - wird in Lianyungang, Jiangsu, Chinas erster vollelektrischer Schlepper zu Testfahrten ausgeliefert. Das von der Lianyungang Port Holding Group gebaute Schiff mit dem Namen Yungang Electric Tug No. 1 hat eine Länge von 35,5 m, eine Breite von 10 m und ist für eine Geschwindigkeit von mindestens 13 Knoten ausgelegt.

Der Schlepper ist mit Lithium-Eisenphosphat-Batteriepaketen mit einer Gesamtleistung von  5 MWh ausgestattet und erreicht mit seinen 4.000 PS die gleiche Stärke wie herkömmliche Schleppschiffe. Über ein Hochspannungs-Landstromsystem kann das Schiff per Schnelladung in zwei Stunden vollständig aufgeladen werden.

In diesem Zusammenhang ist zu erfahren, daß die technischen Spezifikationen und rechtlichen Anforderungen für vollelektrische Schiffe in China noch nicht geklärt sind. Das chinesische Verkehrsministerium hat daher eine Forschungsgruppe eingerichtet, um praktische Lösungen auf der Grundlage von Gesetzen und Verordnungen, technischen Spezifikationen und Vorschriften für die Schiffahrt vorzuschlagen und politische Unterstützung bei der Genehmigung von Schiffsprojekten, dem Bau und der Nutzung zu leisten.

 

Eine weitere Meldung im August 2021, mit der auch der Schwerpunkt der Autonomen Schiffe beginnen soll, betrifft das elektrische Frachtschiff Yara Birkeland, das noch in diesem Jahr in Norwegen seine erste Reise ohne Besatzungsmitglieder an Bord antreten soll. Die Geschichte dieses Schiffes begann vier Jahre zuvor und hat auch einen Vorlauf.

So wird Ende September 2016 im Trondheimer Fjord ein Testgelände für unbemannte Schiffe  eröffnet, das die Entwicklung autonomer Schiffe beschleunigen und langfristig dazu führen soll, daß sich Norwegen im Bereich der selbstfahrenden Schiffe weltweit an die Spitze setzt. In dem Fjord sollen Firmen, Forschungseinrichtungen, Hafenbetreiber und die zuständigen Behörden gemeinsam Ideen entwickeln und unter realen Bedingungen testen.

Im Kontext der offiziellen Eröffnung wird erstmals das Unmanned Surface Vehicle (USV) namens Grethe der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Norwegens (NTNU) zu Wasser gelassen, das mit einem hocheffizienten, leisen Elektromotor ausgestattet als autonomes Relais zwischen Luft- und Wasserkommunikation dienen kann.

Das aus robustem Kunststoff gebaute Schifft bildet eine Plattform für Sensoren, sowohl über als auch unter der Wasseroberfläche, und verfügt über drei Moonpools, in denen eine Vielzahl von Instrumenten untergebracht werden können. Diese Geräte können unabhängig voneinander betrieben werden, sie können aber auch an die Stromversorgung des Bootes und an einen Computer an Bord angeschlossen werden.

Anderen Quellen zufolge wird mit einem ca. 3 m langen Modell-Boot, das die deutsch-norwegische Klassifizierungsgesellschaft DNVGL zur Verfügung gestellt hat, der ferngesteuerte Personentransport von einer Seite eines Kanals in Trondheim auf die andere getestet, was in Zukunft autonom erfolgen soll.

Im April 2017 führt auch ein rund 5 m langes, unbemanntes Boot der Trondheimer Firma Maritime Robotics AS seinen ersten Einsatz in dem Testgebiet durch, indem es ferngesteuert stundenlang hin und her fährt, um den Grund des Hafenbeckens exakt zu vermessen.

Das Forschungsinstitut SINTEF Ocean, das seit 2012 an unbemannten Fahrzeugen arbeitet, geht zu diesem Zeitpunkt davon aus, daß schon innerhalb der nächsten fünf Jahre erste autonom fahrende Schiffe kommerziell zum Einsatz kommen werden. Das Institut konzentriert sich vor allem auf zwei Bereiche: Passagierfähren auf festgelegten Strecken und auf den Frachtverkehr auf kurzen und mittellangen Distanzen. Genehmigen müßte den Einsatz allerdings die DNVGL, wo man aber eher mit einem Zeitfenster von mehr als zehn Jahren rechnet, bis das Thema kommerzielle Relevanz bekommt.

Die Schritte zu einer realen Umsetzung beginnen dann im Mai 2017, als der norwegische Düngemittel- und Chemiekonzern Yara International (o. Yara Norge AS) und das Technologieunternehmen Kongsberg (o. Kongsberg Gruppen), das zudem das größte Rüstungsunternehmen des Landes ist, eine Partnerschaft zur Entwicklung des ersten autonomen und emissionsfreien Containerschiffs ankündigen, das den Namen Yara Birkeland erhält.

Yara International wurde 1905 gegründet, um die zunehmende Hungersnot in Europa zu bekämpfen. Das Unternehmen entwickelte den weltweit ersten Stickstoffdünger, der auch heute noch sein wichtigstes Geschäftsfeld ist. Um die Emissionen von Schiffsdieselmotoren zu bekämpfen, hat der Konzern zudem 2011 die Tochter Yara Marine Technologies gegründet, die 2017 damit begann, die Möglichkeit eines autonomen, vollelektrischen Schiffes zu konzipieren, um toxische Emissionen vollständig loszuwerden.

Kongsberg wiederum hatte im Vorfeld gemeinsam mit dem Forsvarets forskningsinstitutt (FFI), dem norwegischen Verteidigungsforschungsinstitut, ein mit Radar und Lidar ausgestattetes autonomes ,Gehirn’ entwickelt, das zur Steuerung einer Testplattform namens Odin eingesetzt wurde. Die norwegischen Streitkräfte wollen in Zukunft unbemannte Überwasserschiffe wie die Odin zum Schleppen von Minenräumern und Unterwasserfahrzeugen einsetzen.

Odin ist aber nur eines von mehreren Projekten, bei denen Kongsberg an selbstfahrenden Schiffen arbeitet. So wirkt das Unternehmen auch an der Konstruktion und dem Betrieb der Hrönn mit, dem ersten selbstfahrenden Offshore-Schiff der Welt, wie die Offshore-Reederei Bourbon und der britischen Automated Ship Ltd. im Juli 2017 bekanntgeben, dessen Auslieferung für 2018 geplant ist. Die Automated Ships, eine 100 %-ige Tochtergesellschaft des Spezialisten für unbemannte Unterwasserfahrzeuge M Subs Ltd., wird allerdings 2018 schon wieder aufgelöst, so daß es zu keiner Projektumsetzung kommt.

Im September 2017 folgt die Meldung, daß die endgültige Konstruktion der Yara Birkeland durch das norwegischen Design- und Ingenieurbüro Marin Teknikk abgeschlossen sei. Gleichzeitig gibt das norwegische Regierungsunternehmen ENOVA bekannt, daß es das Projekt mit umgerechnet 16,7 Mio. $ unterstützt, wobei die Kosten des Schiffes auf 25 Mo. $ beziffert werden. Bevor der Bau des maßstabsgetreuen 100-Container-Schiffes beginnt, wird in der Testtankanlage von SINTEF Ocean ein 6 m langes und 2,4 Tonnen schweres Modell einschließlich eines voll funktionsfähigen Strahlrudersystems von Kongsberg umfassenden Versuchen unterzogen.

Im April 2018 schließt sich Kongsberg mit dem ebenfalls norwegischen Schiffahrtsriesen Wilhelmsen Group zusammen, um die weltweit erste autonome Reederei zu gründen. Das neue Unternehmen Massterly soll Infrastruktur und Dienstleistungen für die Entwicklung und den Betrieb von Schiffen sowie fortschrittliche Logistiklösungen für den autonomen Betrieb auf See aufbauen. Dabei wird Kongsberg sein technologisches Fachwissen zur Verfügung stellen, während Wilhelmsen seine Erfahrung in den Bereichen Logistik und Schiffsmanagement einbringen wird. Massterly wird seinen Sitz in Lysaker haben und soll bis August voll einsatzfähig sein.

Die Yara Birkeland soll Anfang 2019 ausgeliefert werden und mit der Erprobung beginnen, wobei der vollständig autonome Betrieb für 2020 erwartet wird. Den Elektroantrieb, die Batteriesysteme, die Antriebssteuerungssysteme und die Sensoren des autonomen Systems wird Kongsberg liefern. Nach seiner Inbetriebnahme soll das Schiff jährlich das Äquivalent von 40.000 dieselbetriebenen Lkw-Fahrten vom Yara-Düngemittelwerk Porsgrunn in Südnorwegen zu den Häfen Brevik und Larvik ersetzen. Es wird davon ausgegangen, daß es zudem bis zu 90 % der jährlichen Betriebskosten für Personal und Kraftstoff einsparen wird.

Der erste Stahlschnitt des 80 m langen, 15 m breiten und 3.200 Tonnen schweren Schiffes erfolgt im Dezember 2018 bei der Werft Vard Braila in Rumänien, die Kiellegung im Februar 2019 und der Stapellauf im Februar 2020. Die Montage geschieht dann bei der Vard Brattvåg in Norwegen. Im November wird die Yara Birkeland an die Yara Norge AS ausgeliefert und absolviert - noch mit Mannschaft - ihre Jungfernfahrt mit einer Fahrzeit von fast sieben Stunden von der Stadt Horten, wo sie auf den autonomen Betrieb vorbereitet wird, in die rund 70 km entfernte Hauptstadt Oslo, um sie den Projektpartnern und Regierungsvertretern vorzustellen.

Das elektrische Frachtschiff sollte noch in diesem Jahr seine erste autonome Fahrt zwischen den beiden norwegischen Städten Herøya und Brevik unternehmen - ohne Besatzung, aber von drei Kontrollzentren an Land genau überwacht. Für das Be- und Entladen des Schiffes werden zunächst Menschen benötigt, später soll aber auch dies durch autonome Technologie erfolgen. Dazu gehören auch autonome Kräne und Portalhubwagen, die dabei helfen, die Container auf das Schiff und von ihm weg zu bewegen. Tatsächlich geht es aber nicht ganz so schnell.

Die Yara Birkeland verfügt über acht Batteriepakete von Leclanché SA aus der Schweiz mit einer Gesamtkapazität von 6,8 MWh (andere Quellen: 7 MWh), die zwei 900 kW Azipull-Gondeln sowie zwei 700 kW Tunnelstrahlruder antreibt. Damit werden eine Fahrtgeschwindigkeit von 6 - 7 Knoten und eine Höchstgeschwindigkeit von 13 Knoten (andere Quellen: 15 Knoten) erzielt. Der Strom soll aus erneuerbarer Wasserkraft gewonnen und in den Frachthäfen geladen werden. Da die Batterietechnologie für lange Strecken nicht ausreicht, wird das Schiff allerdings nur kurze Strecken zurücklegen.

Im November 2021 wird bekanntgegeben, daß das Schiff im Folgejahr den kommerziellen Betrieb aufnehmen wird - im Rahmen einer zweijährigen Testphase im Hybrid-Modus. Es befindet sich also Besatzung an Bord, die das Schiff steuert. Unterstützt wird sie dabei aber schon von der eingebauten Technik.

Der kommerzielle Testbetrieb startet im April 2022. Im Anschluß ist eine Zertifizierung geplant. Später soll das das provisorisch aufgebaute Steuerhaus ganz verschwinden, wenn der Frachter mit Hilfe von GPS, Radar, Kameras und anderen Sensoren die Touren autonom absolviert, was bis 2025 geschehen soll.

Darüber hinaus entwickelt Yara im Rahmen einer Yara Clean Ammonia genannten Initiative eine kohlenstoffreie, auf Ammoniak basierende Treibstoffquelle, die später an Bord der Yara Birkeland eingesetzt werden soll, um auch Langstreckenfahrten zu ermöglichen.

Über die Technologie und die Umsetzung elektrisch betriebener autonomer Schiffe wurde ansatzweise schon in früheren Übersichten berichtet, angefangen mit dem Special Purpose Underwater Research Vehicle (SPURV) der University of Washington im Jahr 1957, den ab 1985 entwickelten autonomen Unterwasserfahrzeugen der Firma Deep Ocean Engineering Inc., dem Programm Talisman des britischen, multinationalen Rüstungs- und Luftfahrtkonzerns BAE Systems von 2004, oder dem im September 2019 gestarteten Projekt A – SWARM (Autonome elektrische Schifffahrt auf WAsseRstrassen in Metropolenregionen) der Berliner Hafen- und Lagerhausgesellschaft (BEHALA), um nur einige Beispiele zu nennen.

Das erste International Autonomous Surface Ship Symposium (o. International Conference on Maritime Autonomous Surface Ships, ICMASS) im Januar 2008 in Paris, das sich explizit mit autonomen Überwasserschiffen beschäftigt, wurde in der Jahresübersicht 2008 beschrieben (s.d.). Die 8. Ausgabe der Konferenz findet übrigens im Oktober 2025 in Hamburg statt, ergänzt um das Intelligent and Smart Shipping Symposium (ISSS) als neuem Bestandteil.

Weitere interessante Umsetzungen sind z.B. das 2010 gestartete Projekt des Roboterboots Scout, das selbständig den Atlantik überqueren sollte, sowie das autonome Überwasserboot Mahi Two, das dies im Jahr 2022 erfolgreich schafft (s.u. 2011, 2013). Auch unter den Roboter-Fischen, die den Schwerpunkt der Übersicht 2012 bilden, lassen sich viele autonome Modelle finden. Hier ist zudem der europaweite Wettbewerb Student Autonomous Underwater Challenge – Europe (SAUC-E) erwähnt, der seit 2006 ausgetragen wird.

Diverse ferngesteuerte und/oder autonome Tauchboote und Glider werden im Schwerpunkt der Unterwasserfahrzeuge in der Übersicht 2014 behandelt, wo auch die Advanced Autonomous Waterborne Applications Initiative (AAWA) von Rolls-Royce, der VTT Technical Research Centre of Finland Ltd. und der Aalto University beschrieben wird. Das im Februar 2015 gestartete EU-Projekt MUNIN (Maritime Unmanned Navigation through Intelligence in Networks) findet sich in der Übersicht 2015, in der darüber hinaus verschiedene autonome Rover präsentiert werden. Ebenso haben einige Tragflächenboote im Schwerpunkt des Jahres 2017 autonome Funktionen.

Im Zuge der aktuellen Recherche ließen sich noch diverse weitere Projekte und Umsetzungen finden, die von kleinen, solarbetriebenen Überwasserdrohnen bis hin zu hochseetauglichen Personen- und Frachtschiffen reichen und im folgenden aufgeführt werden sollen.

Dies beginnt im August 2015 mit Berichten über ein solar- und windbetriebenes autonomes Überwasserfahrzeug zur Erforschung der Keltischen Tiefe, einem artenreichen Gebiet vor der Südküste Irlands. Das Schiff mit dem Namen C-Enduro wird im Rahmen einer Partnerschaft zwischen dem National Oceanography Centre (NOC) und dem World Wildlife Fund (WWF) eingesetzt, um mit Kameras und und akustischen Detektoren marine Raubtiere zu erforschen und ihren Lebensraum zu kartieren.

Das von Milford Haven aus gestartete Langstrecken-Oberflächenfahrzeug ist eines von zwei autonomen Geräten, die nun drei Wochen zusammenarbeiten werden, um zu untersuchen, warum dieses Gebiet für Meeresräuber wie Delphine und Seevögel besonders attraktiv ist. Das zweite Gerät ist ein Unterwassergleiter von Slocum, der mit langsamer Geschwindigkeit durch die Wassersäule oszilliert und 2D-Profile von der Meeresoberfläche bis in die Nähe des Meeresbodens liefert. Dieser Glider ist in der Übersicht 2014 ausführlich beschrieben (s.d.).

Das 4 m lange und 350 kg schwere C-Enduro, das von ASV (o. ASV Global) im Rahmen einer vom NOC koordinierten Forschungsinitiative der britischen Regierung entwickelt wurde, wird mit dem ASView Unmanned Control System gesteuert, das mit einem Roboterbetriebssystem (ROS) integriert ist. Es hat auch eine hochmoderne meteorologische Station an Bord, und ein Kollisionsvermeidungssystem wird es davor bewahren, mit anderen Wasserfahrzeugen zusammenzustoßen.

Da das Boot durch Solarzellen mit einer Leistung von 1,1 kW und eine dreiflügelige 500 W Windturbine mit Strom versorgt wird, kann es bis zu drei Monate auf See bleiben, wobei seine beiden Motoren über zwei Antriebsgondeln eine Höchstgeschwindigkeit von 7 Knoten (13 km/h) erreichen. Und falls es kentert, richtet es sich dank seines Kohlefaser-Katamaranrumpfes schnell wieder selbst auf. Obwohl das Schiff autonom ist, wird ASV einige Aspekte seines Betriebs per Satellit von der Unternehmensbasis im englischen Portchester aus steuern.

Neben dem WWF wird der von Prof. Russell Wynn vom NOC koordinierte Einsatz von einer Reihe von Partnern aus Industrie, Regierung und Wissenschaft unterstützt, die mit dem NOC zusammenarbeiten, um neue Sensoren an den beiden Fahrzeugen zu testen und zu bewerten, wie andere Datenquellen wie Satellitenbilder und Gezeitenvorhersagen die betriebliche Effizienz verbessern können.

Ein weiteres von ASV gebautes batteriebetriebenes C-Enduro, das seine Energie aus den auf dem Deck montierten Solarzellen bezieht, war bereits im April von der Heriot-Watt University für das Edinburgh Centre for Robotics erworben worden. Eine dritte Versionen des Fahrzeugs verfügt über eine Drei-Säulen-Stromversorgungsstruktur mit Solarenergie, einer Windturbine und einem Dieselgenerator, die in Kombination sehr lange Einsätze ermöglichen.

2017 wird die ASV von der Firma L3 Technologies übernommen, die wiederum 2019 mit der Harris Corp. zur L3Harris Technologies fusioniert. Im Februar 2019  liefert die L3 ASV ein weiterentwickeltes Modell der C-Enduro an die Royal Navy, das für militärische Datenerfassungsversuche im Rahmen des MHC-Programms (Mine Countermeasures and Hydrographic Capability) eingesetzt wird. Die 4,75 m lange, 2,22 m breite und 3,43 m hohe Version des autonomen Schiffs, das 910 kg wiegt, ist mit zehn Sensoren ausgestattet, die wissenschaftliche und hydrografische Vermessungsgeräte kombinieren.

Darüber hinaus kündigt die Firma an, daß sie zusammen mit der Sonardyne International Ltd. zukünftig 6G-fähige Funktionen für die kommerzielle Produktpalette autonomer unbemannter Überwasserfahrzeuge anbieten wird. Die autonomen Schiffe C-Stat 2 und C-Cat 3 werden mit Sonardynes 6G-Reihe von Ranger 2 Ultra-Short BaseLine (USBL)-Verfolgungs- und Kommunikationssystemen ausgestattet sein.

Die Initiatoren der C-Enduro sind aber nicht die ersten, die ein autonomes Schiff auf den Ozean schicken: Bereits im November 2011 war in der Bucht von San Francisco eine Roboterflotte aus vier Wave Glidern der Firma Liquid Robotics gestartet worden, um vollkommen selbständig und angetrieben durch Wellenenergie den Pazifik zu durchkreuzen, was ausführlich im Kapitelteil der Wellenbetriebenen Schiffe und Boote dargestellt wird. Ebenfalls zu erwähnen sind die unbemannten, wind- und sonnenbetriebenen Saildrones, von denen eine im August 2013 den zum Teil erfolgreichen Versuch unternimmt, den Pazifik zu überqueren. Darüber findet sich mehr im Kapitelteil der Windbetriebenen Fahrzeuge (s.d.).

Im Juli 2015 kündigt die Plymouth University gemeinsam mit dem Yachthersteller Shuttleworth Design Ltd. und dem Spezialisten für autonome Fahrzeuge MSubs Ltd. das Projekt Mayflower Autonomous Research Ship (MARS) an. Das futuristische Projekt ist Teil der Fundraising-Kampagne ,Shape the Future’ der Universität und zielt darauf ab, das weltweit erste autonome Schiff in voller Größe zu entwerfen und zu entwickeln, das selbständig den Atlantik überquert. Die Anschubfinanzierung des rund 12 Mio. £ teuren Projekts wird von der Universität, MSubs und der gemeinnützigen österreichischen Meeresforschungsorganisation ProMare bereitgestellt.

Die von dem ProMare- und M Subs-Mitgründer Brett Phaneuf stammende Idee dieses unbemannten Konzepts ist es, alle Möglichkeiten zu erforschen und zu nutzen, die sich aus einem Schiff ergeben, das keine Besatzung mit sich führen muß. Dafür wird es eine Vielzahl von Drohnen an Bord haben, mit denen während der Reise Experimente durchgeführt werden sollen. Das Schiff wird so Daten für eine Vielzahl von Forschungszwecken sammeln, darunter Meteorologie, Ozeanographie und Klimatologie.

Mit einer Länge von 32,5 m und einer Breite von 16,8 m nutzt das Schiff die erneuerbaren Energiequellen Wind und Sonne für seinen Antrieb, was ihm eine unbegrenzte Reichweite verleiht. Der effiziente Trimaran-Rumpf aus Glas/Aramid/Schaumstoff-Verbundwerkstoff ist so konzipiert, daß er den Windwiderstand reduziert und die Solaranlage hoch über dem Wasser hält, um den Wellenschlag zu verringern. Der mittlere Rumpf liegt tief im Wasser, während die Flügel und das Deck aus Kohlefaserverbundwerkstoff getrennt sind und sich auf Streben über dem Wasser befinden.

Das zweimastige Soft-Segel mit einer Fläche von 159 m² ermöglicht bei gutem Wind eine Geschwindigkeit von 20 Knoten. Jedes Segel wird mit einer einzigen Schot gesteuert und kann in den Baum gerollt werden, so daß mehrere Reffkonfigurationen für unterschiedliche Windgeschwindigkeiten möglich sind. Das Verstauen der Segel während der Fahrt reduziert den Widerstand und vermeidet Schattenwurf auf die Solarzellen an Deck, während die Masten stehen bleiben und die Navigationslichter tragen.

Zu anderen Zeiten treibt sein solarbetriebener Elektromotor das Schiff auf bis zu 12,5 Knoten an. Da das Team beim Entwurfsprozeß feststellt, daß die für einen optimalen Antrieb erforderliche Solarzellenfläche für ein effizientes Segeln sowie für die Sicherheit in großen Wellen zu groß ist, entwickelt es ein Klappflügelsystem, um die Solarzellenfläche bei ruhigen Bedingungen um 40 % zu vergrößern. Später ist davon aber nichts mehr zu hören.

Die Atlantiküberquerung soll im Jahr 2020 von Plymouth in England nach Plymouth in Massachusetts stattfinden, anläßlich des 400. Jahrestages der Reise der historischen Mayflower, die am 16. September 1620 in See stach und innerhalb von etwa 60 Tagen die sogenannten Pilgerväter in die Neue Welt brachte.

Allein aufgrund der Entfernung könnte das Mayflower Autonomous Ship (MAS o. MAS 400) die Ozeanüberquerung in nur einer Woche oder zehn Tagen bewältigen, doch die Projektingenieure gehen davon aus, daß dies aufgrund der vielen Forschungsaufgaben, die es auf dem Weg erledigen wird, wesentlich länger dauern wird, möglicherweise sogar ein paar Monate.

In Berichten von Anfang 2017 wird erwähnt, daß das Schiff seine Energie neben den Quellen Solar und Wind auch aus Wasserstoff-Brennstoffzellen gewinnt. Zunächst soll in den nächsten Jahren mit kleineren Varianten experimentiert werden. Die Umsetzung gemeinsam mit der University of Birmingham, IBM und anderen Technologiepartnern startet schließlich im Oktober 2019 in einer Werft in Polen mit dem Bau des Rumpfes, der im März 2020 Plymouth erreicht, um hier weiter ausgerüstet zu werden.

Der ursprünglich geplante Termin kann aber nicht eingehalten werden, und letztlich startet der autonome Trimaran Mayflower 400 erst am 15. Juni 2021 von Plymouth aus zu seiner Reise, die etwa drei Wochen dauern soll und sich auf dem (inzwischen nicht mehr existenten) Blog verfolgen läßt.

Die Spezifikationen des autonome Schiffes haben sich derweil aber geändert: Nun wird die Länge mit 15 m angegeben, die Breite mit 6,2 m, das Gewicht mit 5 Tonnen und die maximale Geschwindigkeit durch eine Segelflosse mit 10 Knoten. Auf den Bildern ist letztere jedoch nicht zu erkennen, nur die 15 jeweils 2,5 kW starken Solarpaneele. Alternativ können zwei 20 kW Motoren die Mayflower rein elektrisch auf 4 - 5 Knoten beschleunigen. Daneben gibt es einen Diesel-Backup-Generator.

Das Schiff wird von einer Kommandozentrale im britischen Plymouth aus gesteuert und navigiert mit über 50 Sensoren, darunter sechs IBM AI Vision-Kameras, sowie einem IBM Deep-Learning-System, um Hindernisse, gefährliche Strömungen und schlechtes Wetter zu erkennen und zu vermeiden und dabei die internationalen Navigationsregeln einzuhalten. Die Datenverarbeitung erfolgt durch Bordcomputer, die von einem IBM Power Systems AC922 an Land unterstützt werden.

An Bord befindet sich eine wissenschaftliche Nutzlast von 700 kg, die akustische, Nährstoff- und Temperatursensoren sowie Wasser- und Luftprobennehmer umfaßt. Diese dabei gesammelten Daten sollen u.a. bei künftigen Studien zur Chemie der Ozeane, zur Versauerung, zur Höhe des Meeresspiegels und zu Wellenmustern, zu Mikroplastik und zum Schutz von Meeressäugern helfen.

Der Versuch endet allerdings nach nur drei Tagen, und der Trimaran wird zurück nach Großbritannien beordert - als Vorsichtsmaßnahme nach einer eine defekten Kupplung, wegen der das Schiff nur halb so schnell vorangekommen war wie eigentlich geplant.

Am 27. April 2022 wird ein erneuter Versuch unternehmen, diesmal mit dem Ziel Washington D.C., wobei die 5.600 km von England in die USA in drei bis vier Wochen absolviert werden sollen. Doch auch diesmal legt zu Beginn ein mechanisches Problem mit dem Generator das Schiff lahm, worauf es zur Reparatur auf die Azoren in Portugal gebracht wird. Nach einer zusätzlichen Fehlfunktion im Generatorsystem sowie einem Computerabsturz geht es am 20. Mai weiter, doch wird es nun in den Hafen von Halifax in Kanada umgeleitet, den es am 5. Juni erreicht.

Damit wird die Mission des von einer KI namens ,AI Captain’ gesteuerten Bootes, den Atlantik zu überqueren, erfolgreich abgeschlossen, auch wenn das eigentliche Ziel Virginia war, mehr als 1.900 km südwestlich. Als nächstes macht sich die Mayflower auf den Weg nach Plymouth in Massachusetts, wo sie am 30. Juni ankommt. Auf dem obigen Foto ist das Schiff vor der Mayflower II zu sehen, einer in den 1950er Jahren gebauten, etwa 32 m lange Nachbildung des Originals, die im Hafen von Plymouth ausgestellt ist.

Bis dahin mußten allerdings noch eine der vier Lithium-Ionen-Phosphat-Batterien sowie eine im Sturm beschädigte Wetterstation repariert werden. Für die Zukunft denkt das MAS-Team über weitere Fahrten nach, etwa Überfahrten nach Boston und Washington D.C.

Darüber hinaus beauftragt das gemeinnützige Plymouth Marine Laboratory im Mai 2022 die Firma M Subs mit der Entwicklung und dem Bau eines autonomen Einrumpfschiffs, das vom Natural Environment Research Council (NERC) finanziert wird. Auch diesmal sind mehrere Sensoren zur Erfassung ozeanographischer Daten, Lauflichter, Kameras sowie ein Multibeam-Sonar- und Tiefensensorsystem vorgesehen.

Das Forschungsschiff, das den Namen Oceanus erhalten soll, nach dem ersten Kind, das an Bord der historischen Mayflower geboren wurde, wird 23,5 m (andere Quellen: 24 m) lang und 3,5 m breit sein, sich selbst aufrichten können und von zwei am Heck montierten Pod-Antriebsmotoren angetrieben, die von einer Batteriebank gespeist werden, die ihrerseits durch in das Deck integrierte Solarzellen und einen Dieselmotor-Generator aufgeladen wird.

Auf seiner ersten Reise vom Vereinigten Königreich zu den Falklandinseln wird das KI-fähige Schiff von GPS und zwei Wetterstationen an Bord gesteuert. Es wird auch ein 4G/5G-Modul und zwei Satcom-Kuppeln nutzen, um Echtzeitdaten und Statusaktualisierungen an eine Kommandozentrale im Labor in Plymouth zu übermitteln. Derzeit ist noch nicht bekannt, wann die Bauarbeiten abgeschlossen sein werden und wann die transatlantische Reise beginnen wird. Im April 2024 wird noch ein Video mit computergenerierten Bildern der Oceanus veröffentlicht, weiter scheint die Angelegenheit aber nicht gediehen zu sein.

Im Juni 2016 berichten die Fachblogs über ein ähnliches, aber sehr viel kleineres Schiffsprojekt, das zudem nicht von einem großen Unternehmen finanziert, sondern von den Ingenieuren Isaac Penny aus den USA und Christopher Sam Soon aus Mauritius in Eigenregie entwickelt und in ihrer Freizeit gebaut wird. Ziel der 2013 mit einem zusammengebastelten Plastikkajak begonnenen Aktion ist es, auf die die Eignung der Solarenergie für diese Art von Vorhaben hinzuweisen.

Das autonome Solarboot namens Solar Voyager integriert zwei aktuelle Trends: es soll ohne menschliche Besatzung fahren, und die dabei benötigte Energie soll ausschließlich durch eine 280 W Solaranlage gewonnen werden, die im Sommer täglich 7 kWh und im Winter 3 kWh erzeugen kann. Außerdem verfügt das Boot über einen selbstgebauten Antrieb mit zwei speziell angefertigten bewuchsresistenten Propellern. Es erreicht ein Tempo von bis zu 4 km/h.

Das Boot besteht aus einem maßgeschneiderten Aluminiumrumpf, der widerstandsfähiger ist als der glasfaserverstärkte Kunststoff, der bei anderen autonomen Booten verwendet wird. Das Aluminium macht die Solar Voyager zwar schwerer und langsamer, aber es wird ihr helfen, auch heftige Stöße zu verkraften. Zudem hat der Rumpf eine seepockenresistente Beschichtung.

Geplant ist, den Atlantischen Ozean von Massachusetts bis nach Portugal zu überqueren, wobei das 4 m lange und 1 m breite Schiff für diese ca. 3.000 km weite Fahrt voraussichtlich rund vier Monate benötigen wird. Überwacht wird die autonome Fahrt über das Iridium-Satellitennetz, das alle 15 Minuten den Standort der Solar Voyager übermittelt, ihre Geschwindigkeit und die aktuelle Energieproduktion.

Das Ingenieurteam kann dem Boot über das Satellitensignal Wegpunkte schicken, die es ansteuern soll, aber das Boot entscheidet selbst, wie es navigiert. Direkt steuern läßt es nicht. Es ist auf dem Radar zu sehen und so bemalt, daß es auch visuell gut sichtbar ist. Außerdem meidet es die bekannten Schiffahrtswege.

Der Start erfolgt am 1. Juni von Gloucester aus - und sollte das Schiff im Herbst unbeschadet in Lissabon ankommen, wäre dies gleich in doppelter Hinsicht eine Weltpremiere: Die Solar Voyager wäre zum einen das erste autonom fahrende Schiff, das den Atlantik überquert - und zum anderen das erste solarbetriebene Boot, das irgendeinen Ozean überquert. Auf der (inzwischen ebenfalls nicht mehr existenten) Website können die Fortschritte des Projekts verfolgt werden.

Tatsächlich verfängt sich das Boot aber nach ca. drei Wochen und einer Strecke von etwa 1.000 km in einem Fischerei-Schleppnetz vor der Küste von Neuschottland. Zwar scheint es sich danach wieder befreit zu haben, doch einer der beiden Schiffsschrauben läßt sich nicht mehr aktivieren und das Ruder auf einer Seite steckt fest. Da die Betreiber des Experiments nicht die Mittel haben, ein Schiff zu chartern um ihre Drohne zu retten, bitten sie Fischer oder andere Schiffsbesitzer in Neuschottland um Hilfe.

Ende Juni wird die Solar Voyager von den Matrosen der Fregatte HMCS St John’s der Royal Canadian Navy aufgebracht. Die Entwickler schließen eine erneute Atlantikmission nicht aus, es gibt bislang aber keine Berichte über Folgeprojekte.

Fast zeitgleich läuft das Projekt SeaCharger, das seine Ende Mai gestartete Reise von Kalifornien bis zum Mahukona Harbor auf Hawaii am 22. Juli 2016 erfolgreich abschließen kann. Für die Distanz von rund 3.880 km benötigt das Boot 41,4 Tage, in denen es mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von gut 2 Knoten ununterbrochen auf See ist. Erbauer und Projektleiter des SeaCharger ist der US-amerikanische Ingenieur Damon McMillan, der das Boot ab 2013 aus Eigenmitteln finanziert in Eigenregie als Garagen-Projekt entwickelt. Die Gesamtkosten werden mit 5.000 $ beziffert.

Das kompakte und robuste vollautonome Boot hat eine Länge von ca. 2,3 m, eine Breite von 56 cm und wiegt 22,7 kg. Der Elektromotor des Propellers wird ausschließlich über zwei flexible 100 W Solarpaneele von Renogy angetrieben, die ihre Energie in einer 500 Wh LiFePO₄-Batteriebank zwischenspeichern. Dies reicht für für mehrere Tage Drift ohne Sonne und für eine Dauerfahrt bei Tageslicht. Der Autopilot besteht aus einem Arduino Mega mit GPS-Modul, Kompaß und Iridium-Satellitenmodem zur Kursführung und für Positionsmeldungen alle zwei Stunden.

Nur fünf Tage nach der Ankunft auf Hawaii, seiner Wartung und Reinigung von Anthurium und Muscheln, startet der SeaCharger erneut, diesmal mit Kurs Neuseeland – eine fast doppelt so lange Strecke über den Pazifik. Dabei legt das Boot in 155 Tagen insgesamt ca. 12.000 km zurück, kreuzt Äquator und Datumsgrenze, und kämpft mit Stürmen, Strömungen und Bewuchs, wobei die Geschwindigkeit von 2,4 auf unter 1 Knoten sinkt. Außerdem fällt Mitte November in der Nähe von Neuseeland das Ruder aus, woraufhin das Boot antriebslos Richtung Australien treibt.

McMillans Mutter organisiert eine Rettung, und im Januar 2017 kann der SeaCharger bei rauhem Wetter von dem französischen Frachtschiff Sofrana Tourville aus dem Wasser gehoben und nach Tauranga in Neuseeland und später nach Auckland gebracht werden. Das Boot wird dort sechs Monate lang im New Zealand Maritime Museum ausgestellt und anschließend zu McMillans Heimatort in Colorado zurückgebracht. Die Projektentwicklung, der Bau und die Fahrten sind auf seiner Homepage vorbildlich dokumentiert.

Im Jahr 2019 gründet McMillan zusammen mit seiner Frau übrigens die Firma Blue Trail Engineering, die günstige Komponenten für Marine-Robotik herstellt, wie Aktuatoren, Kabel, Thruster und Steuerungen.

Überhaupt scheint das Jahr 2016 eine besondere Bedeutung für autonome Boote zu haben, denn schon im Februar berichtet ein Team der Universität Lissabon in Portugal über einen Ansatz, sich auf selbstlernende Roboterboote zu stützen, die zumindest teilautonom agieren.

Unter der Leitung von Anders Christensen demonstriert das Team, wie bis zu zehn Roboter zusammenarbeiten können, um verschiedene Aufgaben zu erledigen (,Evolution of Collective Behaviors for a Real Swarm of Aquatic Surface Robots’).

Die kleinen Roboter bestehen aus CNC-gefrästem Polystyrolschaum und 3D-gedruckten Bauteilen zu Materialkosten von etwa 330 $. Das Elektronikpaket umfaßt GPS, Kompaß, Wi-Fi und einen Raspberry Pi 2 Computer. Der Schlüssel ist jedoch ihre dezentrale Programmierung, durch die jeder Roboter für sich selbst entscheidet, wie er seine Aufgabe erfüllen will, und sich entsprechend mit seinen Nachbarn abstimmt.

Anstatt einen zentralen Computer zu verwenden oder jeden Roboter einzeln zu programmieren, arbeitet der Schwarm nach einem darwinistischen Ansatz: Jeder Roboter ist mit einem neuronalen Netz ausgestattet, das die Funktionsweise eines lebenden Gehirns nachahmt. Den Robotern werden einfache Anweisungen gegeben, wie sie in Beziehung zueinander arbeiten sollen, sowie Missionsziele, wie z.B. die Überwachung des Gebiets, die Navigation zum Wegpunkt, die Aggregation und die Ausbreitung.

Das Team arbeitet bereits an der nächsten Generation von Wasserrobotern mit fortschrittlicheren Sensoren und der Fähigkeit, längere Einsätze zu bewältigen. Langfristig ist geplante, daß sie in Schwärmen von Hunderten oder Tausenden Robotern für die Umweltüberwachung, die Suche und Rettung sowie die Überwachung der Meere eingesetzt werden.

Im Juli 2016 melden die Blogs, daß die japanische Firma Yamaha ein autonomes Boot entwickelt hat, das die alltägliche Aufgabe der Vermessung von Dämmen und Seeböden einfacher machen soll.

Um bei der Instandhaltung eines Staudamms Schlammablagerungen zu erkennen, die ausgebaggert werden müssen, nutzt das Breeze10 genannte Boot ein in der Mitte der Unterseite angebrachtes Sonargerät - und für die autonome Navigation GPS in Kombination mit Azimutwinkeldaten, wobei die Routen gespeichert werden, um sie bei Neuvermessungen erneut zu verwenden. Zwei andere Fahrmodi ermöglichen eine Fernsteuerung oder die vollständige Kontrolle durch einen Fahrer an Bord.

Mit einer Länge von 3,2 m und einer Ausladung von 1,2 m ist das Fahrzeug kompakt genug, um in einen großen Minivan zu passen. Eine 20 Ah Lithium-Ionen-Batterie und ein benzinbetriebener 1,6 kW Bordgenerator versprechen sechs Stunden Dauerbetrieb des 0,5 kW Elektromotors. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt vier Knoten. Die Markteinführung ist im August geplant, und das Design soll in Zukunft auch für Überwachungs- und Verteidigungszwecke eingesetzt werden.

Im September 2016 folgen Berichte, daß auch die weltweit größte Containerschiff-Reederei Maersk Line aus Dänemark, die 630 Schiffe betreibt, in Zukunft zunehmend auf automatisch fahrende Schiffe setzen will, die schließlich auch auf einen Kapitän verzichten sollen. Neue Technologien in den Bereichen Laser und Radar, aber auch bessere Funkverbindungen auf hoher See ermöglichen zunehmend intelligente Ozeanriesen, die in ständigem Datenaustausch mit Betriebszentralen auf dem Festland stehen.

Allerdings folgt im April 2018 die Aussage, daß autonome bzw. unbemannte Schiffe kein Endziel für Maersk sind. Zu diesem Zeitpunkt installiert Maersk jedoch im Rahmen eines Vertrags mit SeaMachers Robotics mit Sitz in Boston an Bord des neu gebauten Containerschiffs Winter Palace eine Software für Computer Vision, Light Detection and Ranging (LiDAR) und Wahrnehmung, um mit KI das Traditionsbewußtsein, die Objektidentifizierung und die Verfolgungsfähigkeiten auf See zu verbessern, ähnlich wie moderne Fahrerassistenzsysteme.

Auch die ersten Meldungen darüber, daß Amsterdam ab dem kommenden Jahr kleine selbstfahrende Boote in den Kanälen testen wird, erscheinen im September 2016.

Die Entwicklung der RoBoats, wie die Boote genannt werden, erfolgt als Kooperation des Massachusetts Institute of Technology (MIT) mit dem Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Solutions (AMS), der Delft University of Technology (TUD) und der Wageningen University and Research (WUR).

Das 25 Mio. € teure Forschungsprogramm unter der Leitung von Prof. Carlo Ratti vom MIT, das vorerst auf fünf Jahre angelegt ist, gilt als das weltweit erste groß angelegte Projekt, das das Potential von autonomen Systemen auf dem Wasser testet. Langfristig ist eine Flotte einfach herzustellender und sehr wendiger autonomer Boote für den Transport von Waren und Menschen angedacht.

Dabei sollen die RoBoats nicht nur als Transportmittel dienen, sondern auch dynamische und temporär schwimmende Infrastrukturen wie Brücken, Stege oder sogar große Plattformen für Konzerte und Märkte bilden, die innerhalb weniger Stunden auf- und wieder abgebaut werden können. Zudem könnten die Boote Umweltdaten erfassen, um z.B. Verschmutzungen und Krankheitserreger im Wasser frühzeitig zu erkennen, oder dazu benutzt werden, die Kanäle von umhertreibendem Müll zu befreien.

Nachdem in den ersten drei Jahren der Forschung an Prototypen im Maßstab 1:4 und 1:2 gearbeitet wird, die 2017 in den Gewässern von Amsterdam getestet werden, beschreibt ein neues Papier vom Mai 2018 die weiteren Fortschritte von RoBoat.

Demnach hat das Team das Design überarbeitet, um die Boote intelligenter, wendiger und einfacher herstellbar zu machen. Dabei wurde die Herstellung in erster Linie durch den 3D-Druck des 4 x 2 m großen Rumpfes erleichtert, wobei es 60 Stunden dauert, die 16 Einzelteile zu drucken, die dann zusammengefügt und mit mehreren Glasfaserschichten versiegelt werden. Jedes der Boote verfügt über eine Stromversorgung, eine Wi-Fi-Antenne, GPS, eine Inertialmesseinheit (IMU), einen Minicomputer und einen Mikrocontroller.

Um die Boote wendiger zu machen, werden die Schubdüsen in der Mitte jeder der vier Seiten plaziert. Dadurch läßt sich das Boot seitlich genauso leicht bewegen wie vorwärts und rückwärts. Die andere wichtige Neuerung ist ein Algorithmus, der die Zentrifugalkräfte, den Luftwiderstand und die wechselnde Masse berücksichtigt, wenn das Boot beschleunigt oder verlangsamt wird. Entsprechende Tests folge im Oktober.

Im Juni 2019 wird eine neue Version der Roboterboote vorgestellt, die über LIDAR, Kameras und Computerbild-Algorithmen für die Navigation in den Kanälen verfügt. Und mittels Sensoren und fortschrittlicheren Algorithmen können sich die RoBoats nun gegenseitig orten und sich dann in etwa zehn Sekunden millimetergenau aneinander festhalten. Die Roboterboote schaffen das Andocken mit Hilfe eines Kugelmechanismus, der an jeder ihrer vier Seiten angebracht ist. Die einzelne Kugel sieht aus wie ein Federball mit einem kegelförmigen Gummikörper und einem runden Metallkopf, während die Buchsenkomponente einen Trichter hat, um die Kugel mit Hilfe eines Laserstrahls zum Verriegelungsmechanismus zu führen.

Das nächste Ziel besteht darin, eine Version der Boote in voller Größe zu bauen, die stabiler ist und über tentakelartige Gummigreifer verfügt, mit denen sich der Andocktrichter sicherer und kontrollierter einklinken läßt.

Dies geschieht im vierten Projektjahr 2020 mit einer Version in halbem Maßstab, die 2 m lang und damit groß genug ist, um Passagiere zu transportieren, was auf einer dreistündigen Rundfahrt durch die Amsterdamer Grachten demonstriert wird, die ohne Zwischenfälle verläuft.

Im Oktober 2021 stellen die Macher dann ihre endgültige, einsatzbereite Version in Originalgröße vor, das 4 m lange RoBoat III, das bis zu fünf Passagiere oder 1.500 kg Fracht befördern kann. Sie unterscheidet sich signifikant von den ursprünglichen Grafiken, wird aber von der gleichen Navigationstechnik gesteuert, die LiDAR, GPS und eine Reihe von Kameras umfaßt, um ein 360°-Bild der Umgebung zu erstellen. Das neue Modell in schwarz-grauem Design verfügt über einen anpassungsfähigen Rumpf, der es ermöglicht, die oberen Decks je nach Aufgabenstellung ein- und auszubauen.

Das Team nimmt nun zwei RoBoats in Amsterdam in Betrieb, um öffentliche Versuche mit der Technologie durchzuführen. Bereits im Juni war hierfür im Marineterrein Amsterdam ein neuer Drehkran aufgestellt worden, mit dem die Prototypen in Originalgröße zu Wasser gelassen werden können. Die von einer Batterie angetriebenen Boote können kabellos aufgeladen werden und fahren mit einer Geschwindigkeit von etwa 6 km/h, wobei sie je nach Batterietyp und Ladung zwischen 10 und 24 Stunden betrieben werden können.

Es ist allerdings noch nicht klar, ob eine volle Autonomie umgesetzt wird. Bis die Selbststeuerungs-Technologie perfektioniert ist, wird es wohl noch zwischen zwei und vier Jahren dauern. Zudem gibt es auch gesetzliche Hürden zu überwinden. Bis dahin kann ein Bediener an Land von einem Kontrollzentrum aus über 50 RoBoat-Einheiten überwachen und einen reibungslosen Betrieb sicherstellen.

Im Juli 2023 erscheint ein 15-seitiger Bericht unter dem Titel ,Roboat III: An autonomous surface vessel for urban transportation’, der im Netz abrufbar ist. Außerdem wird das Forschungsprojekt ab diesem Jahr als eigenständiges Unternehmen Roboat (o. roboat.tech) weitergeführt. Informationen über eine breitere Umsetzung gibt es bislang nicht.

 

 

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