Konzept für autonomes Baggerschiff steht
In Nordsee-Häfen wird mit der Flut regelmäßig Schlick in den Hafen gespült, der sich am Grund absetzt. Baggerschiffe helfen dabei, den Grund wieder von den Sedimenten zu befreien. Das Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat in einem Verbundprojekt mit Niedersachsen Ports und MAREVAL drei Jahre lang zu umweltfreundlichen und effizienteren Baggerverfahren im Hafen Emden geforscht.
Sowohl die Forschungsergebnisse als auch ein daraus resultierendes Schiffskonzept wurden am 25. September 2024 Gästen aus Politik und Wirtschaft auf der Abschluss-Veranstaltung in Emden vorgestellt. Die Gäste hatten zudem die Gelegenheit das hochautomatisierte DLR-Forschungsboot „Sally“ und einen Arbeitsplatz zur Fernsteuerung von Sally vor Ort besichtigen. Während einer Live-Demonstration konnten sie erleben wie das DLR automatisierte Systeme testet.
Automatisiertes Baggerverfahren und Schiffskonzept
Im Projekt AMISIA wurde nicht nur ein autonomes Baggerschiff erforscht, sondern auch ein dazu passendes Betriebskonzept. AMISIA steht für „Advanced Port Maintenance: Intelligent, Sustainable, Innovative and Automated Dredging“. Niedersachsen Ports hat im Hafen von Emden ein Testfeld zur Verfügung gestellt. Hier konnte das AMISIA-Projektteam mit Hilfe des DLR-Forschungsboots „Sally“ in den letzten drei Jahren verschiedene Automatisierungsgrade erproben und evaluieren.
Die Forschungsergebnisse der Tests im Emder Hafen hat MAREVAL in ein innovatives Schiffsdesign einfließen lassen. Für dieses Schiff ist eine elektrische Antriebsanlage angedacht, was eine Reduktion der CO2-Emissionen zur Folge hätte. Zudem soll es mit automatisierten Systemen ausgestattet werden, die wirtschaftlicher und bedarfsgerechter arbeiten.
Sebastian Feuerstack, Abteilungsleiter am DLR-Institut für Systems Engineering für zukünftige Mobilität, äußert seine Zuversicht: „Heutzutage stehen die Technologien, wie etwa in der Datenverarbeitung, der Kommunikation und Sensorik, für die Automatisierung eines Baggerschiffs umfassend zur Verfügung. Die große Herausforderung ist jedoch diese sicher zu gestalten. Hierzu haben wir im Projekt Testprozesse erarbeitet, um die Vertrauenswürdigkeit der Systeme nachzuweisen. Wir sind zuversichtlich, dass schon in naher Zukunft die ersten Schiffe teilweise automatisiert und von Land überwacht das Hafenbecken unterhalten können.“
Ferngesteuertes Forschungsboot
Auf Sally sind Sensoren und Kameras angebracht, die die Umgebung im Blick behalten. Fahrende Schiffe oder der Abstand zur Kaimauer können so erfasst werden. Zudem ist Sally mit allerhand Assistenzsystemen, zum Beispiel Kollisionsvermeidungssensoren, Autopiloten und Systemen zur Objekterkennung ausgestattet. Im Rahmen des AMISIA-Projekts haben die DLR-Forscherinnen und Forscher auch verschiedene handelsübliche Sensoren getestet. So konnten sie zeigen, wie sich dadurch die Kosten für ein zukünftigen automatisiertes Schiff reduzieren lassen.
Für die Tests wurde Sally mit einer handelsüblichen Fernsteuerung ausgestattet. Radarsensoren unterstützen die Fernsteuerung, indem sie Objekte sowie den Abstand zur Kaimauer erfassen und so Kollisionen verhindern. So konnten die Forschenden die Grenzen dieses Systems und eine zukünftige Zulassung in einem Baggerschiff erproben. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler testeten in Emden drei Automatisierungsstufen. In der ersten Stufe steuerten die DLR-Mitarbeitenden das Schiff von Bord aus. In der zweiten steuerte ein Forscher das Boot aus einem zu einer Schiffsbrücke umgebauten Container fern. In der dritten Stufe sollte das Schiff dann so weit automatisiert sein, dass es selbstständig auf auftretende Probleme reagieren kann.
„Das DLR konnte während der Tests in Emden Methoden zur Identifizierung von Automatisierungsstufen bei gleichzeitiger Minimierung der Risiken im Betrieb entwickeln und somit seine Kompetenz erweitern. Außerdem haben wir unser Forschungsboot Sally mit weiterer Sensorik ausgestattet. Die Forschungsergebnisse lassen wir nun in unser maritimes Testfeld eMir einfließen und können damit weitere Forschungsanfragen unterstützen“, sagt Sebastian Feuerstack.
Spezielles Baggerverfahren in Emden
„Mit der Hafenunterhaltung sorgt Niedersachsen Ports für einen lebendigen Hafenbetrieb und fördert so die Wirtschaftlichkeit der Region“, betont Holger Banik, Geschäftsführer der Niedersachsen Ports GmbH & Co. KG sowie der JadeWeserPort Realisierungs GmbH.
Damit der Hafenbetrieb nicht zum Stillstand kommt, fährt das Baggerschiffschiff, „Anna“ bereits seit den 2000er-Jahren den Hafen Emden bedarfsgerecht ab und mischt das Sediment so, dass flüssiger Schlick, entsteht. Durch diesen Flüssig-Schlick kann ein Schiff solange passieren, bis sich das Gemisch wieder absetzt und verdichtet. Dann beginnt der Kreislauf von Neuem.
„Dieses Verfahren der Hafenunterhaltung, das man Re-zirkulationsverfahren nennt, hat sich im Emder Hafen schon seit über zwanzig Jahren bewährt. Deswegen nennen wir es auch das „Emder Verfahren“. Mit dem Forschungsprojekt AMISIA gehen wir den nächsten Schritt und untersuchen Möglichkeiten der Hafenunterhaltung, die effizienter, nachhaltiger und kostengünstiger sind“, so Banik weiter.
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