MARITIME RESEARCH FORUM 2023 - BLUE SCIENCES WIE GESTALTEN WIR DIE NACHHALTIGE NUTZUNG MARITIMER RESSOURCEN?
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Programm -- Abstracts
MARITIME RESEARCH
FORUM 2023
BLUE SCIENCES
WIE GESTALTEN WIR DIE NACHHALTIGE
NUTZUNG MARITIMER RESSOURCEN?Konzeption
Claus Brandt — Geschäftsführer, Deutsches Maritimes Zentrum
Prof. Dr. Thomas Pawlik — Hochschule Bremen, Prof. Maritime Management
Prof. Dr. Burkhard Lemper — Geschäftsführer, Institut für Seeverkehrswirtschaft und Logistik
Prof. Dipl.-Ing. Gregor Schellenberger — Hochschule Bremen, Prof. Schiffbau und Meerestechnik
Runa Jörgens — Leiterin Themen und Projekte/Referentin Schifffahrt, Deutsches Maritimes Zentrum
Ralf Plump — Referent Schiffs- und Meerestechnik, Deutsches Maritimes Zentrum
Medienpartner
Schiff & Hafen
IMPRESSUM
Maritime Research Forum, Programm – Abstracts, 2023 Gestaltung EPS Agentur für Kommunikation GmbH,
Stand März 2023 Kokkolastr. 2, 40882 Ratingen
Herausgeber Deutsches Maritimes Zentrum e.V., ViSdP Claus Brandt, Dr. Regine Klose-Wolf
Hermann-Blohm-Str. 3, 20457 Hamburg Sitz des Vereins Hamburg, Eingetragen beim Amtsgericht
E-Mail Info@dmz-maritim.de Hamburg, Nr. VR23400
www.dmz-maritim.de Vorstand Dr. Reinhard Lüken, Lutz M. Birke,
Redaktion Dr. Regine Klose-Wolf, Rita Gwardys Daniel Hosseus, Dr. Niels Kämpny, Dr. Martin Kröger
2 Deutsches Maritimes Zentrum | Maritime Research Forum 3PROGRAMM
WISSENSCHAFT TRIFFT WIRTSCHAFT
Wie gestalten wir die nachhaltige Nutzung maritimer Ressourcen?
Maritime Research Forum 2023
Hochschule Bremen, Staffelgeschoss (Neustadtswall 30), 16.03.2023
10:00 | Begrüßung der Gäste WORLD CAFÉ I – PRÄSENTATIONEN
Prof. Dr. rer. pol. Karin Luckey — Rektorin der Hochschule
11:15 bis 12:45 | Fünf zeitgleiche Präsentationen
Bremen
(Wechsel alle 30 Minuten) in drei Durchläufen
10:10 | Eröffnung
Dr. Claudia Schilling — Senatorin für Justiz und Verfassung 1. Hafen & Hinterland
Moderation: Prof. Dr. Iven Krämer — Honorarprofessor an
sowie Wissenschaft und Häfen der Freien Hansestadt Bremen
der Hochschule Bremen/Referatsleiter Hafenwirtschaft
10:25 | Einführung und Schifffahrt bei der Bremer Senatorin für Wissenschaft
Claus Brandt — Geschäftsführer des Deutschen Maritimen und Häfen
Zentrums
Maritime Mobilitätslösungen und deren Anbindung an
IMPULSE I urbane Verkehrssysteme
Moderation: Claus Brandt Paul Gerds — Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der
Produktionstechnik IGP
10:30 | Klimaneutralität aus der Sicht eines Reeders
Sebastian Westphal — Managing Director, Business Unit Feasibility Study for the Application of Pantograph in
Heavy Lift, Harren & Partner Hybrid and E-Straddle Carriers at Container Terminals
10:50 | SimPleShip — eine Simulationsplattform zur Rachit Shrivastava — Fraunhofer-Center für Maritime
digitalen Gesamtsystemanalyse und energetischen Logistik und Dienstleistungen CML
Betriebsoptimierung komplexer Passagierschiffe
Forschungsprojekt zur Entwicklung eines Modells
Conrad Gierow — Team Lead Energy System Simulation,
zur wirksamen Reduzierung der Emissionen einer
Forschungszentrum für Verbrennungsmotoren und Ther-
Hafenstadt
modynamik Rostock
Flóra Zsuzsanna Gulyás — Institut für Seeverkehrswirt-
11:10 | Wechsel zu den Stationen schaft und Logistik
4 Deutsches Maritimes Zentrum | Maritime Research Forum 5PROGRAMM
Simulationsstudie zur Verbesserung der Effizienz der Brandsichere und biobasierte Faserverbundwerk Reduktion des Methanausstoßes von Rindern mithilfe 14:50 | Diskussion – Ergebnisse/Merkposten World
Lagerung in Seehafen-Containerterminals stoffe für den strukturellen Leichtbau in Schiffen von Algen Café (mit den Moderator*innen der fünf World-Café-
Sascha Wiebers — Technische Universität Hamburg Dr.-Ing. Èric Hernández Edo — Fraunhofer-Institut für Fer- Sophie Steinhausen — Universität Hamburg Stationen)
tigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM IMPULSE II
2. Detektion 5. Operativer Schiffsbetrieb
Moderation: Prof. Dr. Ilknur Colmorn — Hochschule Moderation: Claus Brandt
Moderation: Kapt. Runa Jörgens – Leiterin Themen und Entwicklung einer Methode zur betriebsoptimierten
Projekte/Referentin Schifffahrt beim Deutschen Maritimen Netzentwicklung und Quantifizierung der Simulations- Bremen, Fakultät Natur und Technik 15:25 | Blue Sciences – Herausforderung und Chancen
Zentrum komplexität maritimer Energiesysteme Simulationsbasierte Routenplanung auf Wasser- für den gesellschaftlichen Wandel
Timon S. Hartwich/Jana Ihrens — Technische Universität straßen Prof. Dr. Thomas Pawlik – Prof. Maritime Management,
Detektion und Quantifizierung von Seehundpopulatio- Hamburg Hochschule Bremen
David Robl — Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der
nen auf Sandbänken des Wattenmeers
Produktionstechnik IGP 15:55 | Abmoderation
Ann-Christin Hackstein — Jade Hochschule KI-basiertes Energiemanagement für Schiffe mit
Gleichspannungs-Energienetzen Wellenbestimmung von Ozeanwellen mithilfe bord- 16:00 | Ende der Veranstaltung
Evaluation von Labor- und Flugbilddaten zur Weiter- Robert Annuth — Technische Universität Hamburg gebundener Messungen
entwicklung eines multispektralen Fernerkundungs- Constance Ugé —Technische Universität Hamburg
systems mit dem Ziel der Plastikmüll-Detektion in 4. Marine Biologie
Optimal-prädiktive maritime Assistenz- und Auto-
Gewässern mithilfe von künstlicher Intelligenz Moderation: Prof. Dr. Thomas Klefoth — Hochschule
nomielösungen
Kilian Martlage — Jade Hochschule Bremen, Fakultät Natur und Technik
Max Lutz — Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Kleine autonome Unterwasser-Roboter für die Daten- Planungstool: Kosten- und 3-D-Strukturplanung für Energieverbrauch in der Containerschifffahrt: Der
Offshore-Windparks zur Erzeugung von H2 (Power H2) Zielkonflikt zwischen Slow Steaming und Reeferlast
getriebene Überwachung maritimer Umgebungen
Oliver Kühn — Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in Jakob Ovens — Institut für Seeverkehrswirtschaft und
Dr.-Ing. Daniel Dücker — Technische Universität München
der Produktionstechnik IGP Logistik
3. Schiffsauslegung/-optimierung
Moderation: Prof. Dr.-Ing. Sebastian Sigmund — Hoch Under Water Monitoring of 3D-printed Reef Structures 12:45 | Mittagspause
schule Bremen, Fakultät Natur und Technik Dr. Kathrin Baumgarten — Fraunhofer-Institut für Kerami- WORLD CAFÉ II – PRÄSENTATIONEN
sche Technologien und Systeme IKTS
How to Accelerate the Design and Performance 13:45 bis 14:45 | Fünf zeitgleiche Präsentationen
Prediction of Ships with Deep Learning Physics Wie fischen wir in der Zukunft? (Wechsel alle 30 Minuten) in zwei Durchläufen
Antoine Reverberi — Extrality Dr. Daniel Stepputtis — Thünen-Institut für Ostseefischerei (Stationen siehe World Café I)
6 Deutsches Maritimes Zentrum | Maritime Research Forum 7ABSTRACTS WORLD CAFÉ
1. HAFEN & HINTERLAND
Maritime Mobilitätslösungen und deren Simulationsmodell basiert auf den vorangegangenen The project‘s goal is to investigate the operational fea- Forschungsprojekt zur Entwicklung
Anbindung an urbane Verkehrssysteme Messungen und Analysen elektrischer Energieflüsse tures of pantograph-equipped straddle carriers and eines Modells zur wirksamen Reduzierung
P. Gerds — Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der und externer Faktoren, wie Strömungs- und Wind- catenary systems. In this context, straddle carriers are der Emissionen einer Hafenstadt
Produktionstechnik IGP verhältnissen. Für die Schiffsbesatzung werden folg- to be connected to the shore power while operating in F. Zs. Gulyás — Institut für Seeverkehrswirtschaft
lich objektivierte Eingriffsmaßnahmen abgeleitet, die the container block. The project also aims to assess und Logistik
Infolge der Urbanisierung steigt das innerstädt über digitale Vorschlagsalgorithmen die elektrischen how well each straddle carrier drive technology per-
ische Verkehrsaufkommen, wodurch der Ausstoß von Verbrauche steuern, um einen umweltfreundlichen forms in combination with the above-stated approach. In den Städten sind Industrie, Heizungen in Privat-
Schadstoff- und Lärmemissionen zunimmt. Die Ent- Schiffsbetrieb im urbanen Raum zu ermöglichen. The project concept is applicable to both existing and haushalten, der öffentliche Nahverkehr und der In-
wicklung und Förderung landseitiger Transportsyste- future cargo ports. dividualverkehr in der Regel die größten Emittenten
Das Bündnis Emissionsfreie Elektromobilität für maritime urbane Transporte (E2MUT) wird
me mit alternativen Antriebssystemen verringert zwar gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen The project approach involves both quantitative and von Luftschadstoffen. In Hafenstädten kommen zu
des Programms RUBIN – Regionale unternehmerische Bündnisse für Innovation. Den
den Ausstoß von Emissionen, hat jedoch nur bedingt 14 Partnern (TAMSEN MARITIM GmbH, Ostseestaal GmbH & Co. KG, Neptun Ship Design qualitative studies, based on state-of-the-art research dieser Grundbelastung noch das hohe Aufkommen
einen Einfluss auf die innerstädtische Beförderungs-
GmbH, NORIS Automation GmbH, tfc tools for composite GmbH, APEX Energy Teterow GmbH,
Torqeedo GmbH, GTC Energy Solutions GmbH, ar engineers GmbH, Krebs Korrosions-
and expert interviews. Diesel-driven straddle carriers an Schiffsverkehren, die im Terminal eingesetzten
situation. Eine verstärkte Einbindung von Wasser-
schutz GmbH, Ingenieurtechnik und Maschinenbau GmbH, ATI Küste GmbH, Universität Ros-
tock und Fraunhofer IGP) steht ein Gesamtvolumen von mehr als 16 Mio. Euro zur Verfügung.
are compared with the stated concept by applying Umschlaggeräte und der Güterverkehr im Hinterland
straßen für den Passagier- und Güterverkehr mit SWOT analysis, cost-benefit analysis and life cycle hinzu. Als Knotenpunkte zwischen Hinterland- und
batterie- und wasserstoffbetriebenen Schiffen zwi- assessment. As the result, the project concept shows Seeverkehr sind sie je nach geografischen Gegeben-
schen und innerhalb von Städten kann die Situation Feasibility Study for the Application of significant emission savings. Amongst all the consid- heiten zusätzlich mit anderen Verkehrsträgern wie
verbessern. Untersucht wird die Entwicklung dieser Pantograph in Hybrid and E-Straddle ered drive technologies, diesel driven straddle carri- Binnenschiffen, Lkw oder Güterzügen verbunden. Die
ers equipped with pantographs appear to be the best
maritimen emissionsfreien Mobilitätslösungen und Carriers at Container Terminals Summe aller Emissionen führt zu teilweisen oder lang-
promising solution. The project concept is versatile.
deren Anbindung an die urbanen Verkehrssysteme. Die R. Shrivastava — Fraunhofer-Center für Maritime Logistik fristigen Grenzwertüberschreitungen.
Therefore, further research could cover pantograph
schiffsseitigen Herausforderungen bestehen in der und Dienstleistungen CML Eine Emissions-Reduzierung kann in den Häfen durch
application in straddle carrier service lanes.
begrenzten Speicherkapazität sowie den Schwankun- eine Vielzahl von Maßnahmen erreicht werden. Es gibt
gen der Energieumwandlung im Bordnetz. Letztere soll The growing demand for maritime transportation genügend Best-Practice-Beispiele, die jedoch von der
mithilfe eines digitalen Anforderungsmanagements means there is a need for ecologically friendly ope überwiegenden Mehrheit der Häfen nicht umgesetzt
gelöst werden. Unter Berücksichtigung des Fahrge- rations in ports. This makes electrification a viable werden. Die Maßnahmen sind aber nur dann wirksam,
bietes, der ladungsabhängigen Beanspruchung und solution. Since the terminal grid electricity could be wenn sie von einer signifikanten Anzahl von Häfen
der elektrischen Ausstattung des Schiffes werden in generated using various renewable and low carbon übernommen werden.
einer translatorischen Simulation typische Lastfall- emission sources, the use of shore power offers the Im Rahmen unseres Forschungsprojekts wurde ein
szenarien nachgebildet, anhand derer Energiedefizi- prospect of being highly sustainable and environmen- Modell zur Erstellung eines Emissionsinventars auf
te für die Fahrtroute aufgedeckt werden sollen. Das tally beneficial. Basis des gesamten See- und Hinterlandverkehrs am
8 Deutsches Maritimes Zentrum | Maritime Research Forum 9ABSTRACTS WORLD CAFÉ
2. DETEKTION
Beispiel der Bremischen Häfen entwickelt. Die Emis- In einer Simulationsstudie wird untersucht, wie stark Detektion und Quantifizierung von hender neuronaler Netze zu Schwierigkeiten kommt,
sionen werden quantifiziert und die Immissionen an sich die fehlenden und unzutreffend angenommenen Seehundpopulationen auf Sandbänken da eine einfache Adaptierbarkeit bereits beim Er-
ausgewählten Aufkommensschwerpunkten in Hafen- Informationen auf den Terminalbetrieb auswirken. Hier- des Wattenmeers zeugen eines solchen bedacht werden muss. Jedoch
nähe modelliert. Diese Modellierung ermöglicht die bei werden die Produktivität der Stapelkrane und die A.-C. Hackstein — Jade Hochschule Wilhelmshaven/Olden- stellt die Verwendung eines kombinierten Verfahrens
Simulation und Identifizierung möglicher Maßnahmen Anzahl der umzustapelnden Container pro auszulagern- burg/Elsfleth (Wilhelmshaven), Fachbereich Ingenieur- eine vielversprechende Alternative dar, hierbei werden
mit besonders großem Potenzial zur Reduzierung der dem Container betrachtet. Als Simulationsparameter wissenschaften durch Bildsegmentierung nur die Bildausschnitte er-
Umweltbelastung. Das Ziel ist es, das entwickelte Kon- werden die Menge der fehlenden Informationen wie zeugt, welche Seehunde zeigen. In diesem Fall dient
zept auf Häfen weltweit anwenden zu können. auch die Qualität der Schätzung variiert. Die beiden Si- Luftgestützte Fernerkundungsmethoden sind ein es- das neuronale Netz primär zur Bestätigung, ob der
mulationsparameter werden in jeweils drei Abstufungen senzieller Bestandteil der Monitoring-Strategien im Bildausschnitt wirklich einen Seehund zeigt und nicht
Das Projekt Emissions- und Immissionsmodellierung in maritimen Transportketten (MaritIEm)
wird gefördert vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) im Rahmen von unterteilt und in allen neun Kombinationen simuliert. Als Wattenmeer. Sie werden zur großräumigen Detektion zur Ortung der Tiere.
mFUND. Neben dem Institut für Seeverkehrswirtschaft und Logistik ist die IVU Umwelt GmbH
an dem Projekt beteiligt. Kontrollgruppe diente eine weitere Simulation mit voll- von Flora und Fauna eingesetzt. Zeitliche Veränderun-
ständigen und fehlerfreien Daten. gen können exakt dokumentiert werden und helfen bei
Die Ergebnisse der Simulationsstudie zeigen, dass der Anpassung von Schutzregionen. Automatisierte Evaluation von Labor- und Flugbilddaten
Simulationsstudie zur Verbesserung der fehlende Daten die Produktivität der Stapelkrane nur Bildanalyse-Methoden dienen hierbei zur effizienten zur Weiterentwicklung eines multispektra-
Effizienz der Lagerung in Seehafen- geringfügig beeinträchtigen, solange die Qualität der Auswertung von Fernerkundungsdaten. Sie sind jedoch len Fernerkundungssystems mit dem Ziel
Containerterminals Schätzung hinreichend gut ist. Die Schätzung kann meist mit einem hohen Maß an Rechenleistung und der Plastikmüll-Detektion in Gewässern
durch den Einsatz KI-gestützter Prognoseansätze ver- technischem Verständnis verbunden. Die Studie soll mithilfe von künstlicher Intelligenz
S. Wiebers — Technische Universität Hamburg, Institut für
bessert werden. Mit sinkender Prognosegüte fällt die ein existierendes neuronales Netz zur automatischen K. Martlage1, T. Schmid1, C. Tholen2, M. Wolf2, M. Kumm1, J.
Maritime Logistik; Hamburg Port Consulting
Lagerkranproduktivität; im gewählten Szenario sind
Detektion auf Seehund-Populationen im intertidalen Wellhausen1 — 1Jade Hochschule Wilhelmshaven/Olden-
dies 2,5%, was auf einen Anstieg der Umstapelvorgän-
Containerterminal-Betreiber sind häufig damit kon- Wattenmeer adaptieren. Diese Methode wird vergli- burg/Elsfleth (Wilhelmshaven), Fachbereich Ingenieur-
ge von 10% zurückzuführen ist.
frontiert, dass sie von den Reedereien nicht alle Infor- chen mit einer klassischen Bildsegmentierung unter wissenschaften; 2Deutsches Forschungszentrum für
mationen erhalten, die sie für einen effizienten Betrieb Berücksichtigung von geometrischen und farblichen Künstliche Intelligenz (Oldenburg), Marine Perception
benötigen. Bei zu löschenden Containern helfen Infor- Merkmalen. Hierzu werden mit dem Fernerkundungs-
mationen zum Weitertransport, einen guten Stellplatz system des Forschungsflugzeugs der Jade Hochschule Plastikmüll in den Gewässern stellt ein globales Pro-
für diese auszuwählen. Wenn die Informationen fehlen generierte Bilddaten verwendet. Ein Schwerpunkt die- blem dar, das Mensch und Umwelt zunehmend in Mit-
oder nicht zutreffend geschätzt werden können, kommt ser Untersuchung besteht in dem Vergleich der Work- leidenschaft zieht. Die Lokalisierung des Plastikmülls
es in der Folge immer wieder zu unnötigen Umstapel- flows beider Methoden, hinsichtlich ihrer Genauigkeit, und die Bestimmung, um welche Art von Müll es sich
vorgängen, die zu zeitlichen Verzögerungen und Ener- Rechenperformanz und Applikabilität. Die Anwendung handelt, sind für dessen Beseitigung unerlässlich.
gieverschwendung führen. zeigt, dass es bei der Wiederaufnahme bereits beste- Beides zeitgleich zu erheben, ist das Forschungsziel
10 Deutsches Maritimes Zentrum | Maritime Research Forum 11ABSTRACTS WORLD CAFÉ
des PlastikObs+-Projektes. Mithilfe eines Forschungs- Kleine autonome Unterwasser-Roboter für Das Ziel ist der Einsatz unserer Methoden und Algo-
flugzeugs der Jade Hochschule wird das PlastikObs+- die Daten-getriebene Überwachung rithmen außerhalb von Laborbedingungen bei Auf-
System in verschiedenen Situationen getestet. Die maritimer Umgebungen klärungs- und Überwachungsmissionen in „räum-
Bilddaten zum Reflektionsverhalten werden mit wei- D.-A. Dücker1, N. Bauschmann2, T. L. Alff2, R. Seifried2 — lich beschränkten“ Wasservolumen (engl. Confined
teren Daten aus Laborversuchen und Drohnenflügen 1
Technische Universität München, Munich Institute of Spaces) wie Hafengebieten, Seen und Industrietanks.
verglichen, um die Konfiguration aus Messplattform, Robotics and Machine Intelligence; 2Technische Universität Die dortigen räumlichen Einschränkungen erfor-
operativen Parametern und Messsystem zu optimie- Hamburg, Institut für Mechanik und Meerestechnik dern kleine autonome Unterwasserroboter (Micro
ren. Ein Laborteststand mit bildgebender Sensorik Autonomous Underwater Vehicles/μAUVs), wie die
wurde zu diesem Zweck entwickelt. Hierbei wurde Die Aufklärung und Überwachung maritimer Umwelt- von uns entwickelte HippoCampus-μAUV-Plattform.
auf ein komplexes, hyperspektrales Kamerasystem felder, etwa bei Schadstoffaustritten, erfordert er- Die μAUVs mit ihren spezifischen Anforderungen und
verzichtet. Der Teststand basiert stattdessen auf ex- heblichen Aufwand und Kosten. Gleichzeitig sind die Einschränkungen wie limitierter Onboard-Rechen-
ternen schmalbandigen Lichtquellen, welche Licht in Aufgaben oft sehr gefährlich für die durchführenden leistung und ihrer kleinen Bauform erfordern neue
elf Farbkanälen vom sichtbaren Spektrum bis in den Personen. Wir entwickeln Algorithmen für maritime Wege in der Entwicklung von Guidance-, Naviga-
NIR- (Nah-Infrarot) Bereich (in den Wellenlängen 400 Robotersysteme mit dem Ziel, die autonomen Fähig- tion- und Control-Methoden. Wir unterstützen aus-
nm bis 1000 nm) emittieren. Mittels einer monochro- keiten dieser Systeme zu erweitern. Dies ist wichtig, drücklich den Gedanken von „Open Science“ und
men Kamera wird die Intensität des von der Probe weil die Fernsteuerung von Unterwasserfahrzeugen machen die Algorithmen unserer Forschung frei ver-
reflektierten Lichts detektiert. Aufgrund vorliegender durch Menschen schnell an Komplexitätsgrenzen fügbar auf: https://hippocampusrobotics.github.io
Forschungsergebnisse werden für Kunststoffe spezifi- stößt - gerade wenn nicht nur Einzelfahrzeuge, son-
sche Reflektionsmerkmale im NIR-Bereich erwartet.[1] dern ganze Roboterschwärme koordiniert werden
Vorgestellt wird die Evaluation der Messdaten, zudem sollen. Dies erfordert einen hohen Grad an Autonomie
wird ein Überblick über die geplanten Entwicklungen sowohl für das einzelne Fahrzeug als auch für das ge-
am Messsystem auf Basis der Erkenntnisse der ersten samte Multi-Roboter-System. Die Koordination mobiler
Flugmesskampagne sowie von Laboruntersuchungen Roboter-Sensorknoten kann als Fragestellung der in-
gegeben. formationsgetriebenen Roboter-Pfadplanung (engl.
[1] Garaba S P, Dierssen H M. An airborne remote sensing case study of synthetic hydrocarbon
Informative Path Planning) interpretiert werden. Wir
detection using short wave infrared absorption features identified from marine-harvested
macro- and microplastics. In: Remote Sensing of Environment 205 (2018); S. 227-231
kombinieren verschiedene Methoden der datenba-
Das Forschungsprojekt wird vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare
sierten Bewegungsplanung (z.B. Deep Reinforcement
Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) unter Projektträgerschaft der ZUG gGmbH Learnings) mit einer stochastischen Modellierung von
gefördert.
Umweltfeldern, wie etwa von Schadstoffverteilungen.
12 Deutsches Maritimes Zentrum | Maritime Research Forum 13ABSTRACTS WORLD CAFÉ
3. SCHIFFSAUSLEGUNG/-OPTIMIERUNG
How to Accelerate the Design and Perfor- Brandsichere und biobasierte Faserver- sowie -toxizität sind gering. Nachhaltige Verbund Neben Effizienzsteigerungen durch Einzelmaßnahmen
mance Prediction of Ships with Deep bundwerkstoffe für den strukturellen werkstoffe wurden in monolithischer und in Holzkern- ist das Schiffsenergiesystem die Hauptstellschrau-
Learning Physics Leichtbau in Schiffen Sandwichbauweise entwickelt. Sie sollen nicht nur be zur Emissionssenkung. Ein ideales Energiesystem
A. Reverberi, J. A. Mazari, P. Yser — Extrality È. Hernández Edo, K. Koschek — Fraunhofer-Institut für die Brandschutzanforderungen, sondern auch die ge- verbindet geeignete emissionsfreie Energiequellen
Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM forderten mechanischen Eigenschaften ausgewählter und wird auf optimierte Weise betrieben. Die Umstel-
Design question: Can deep learning physics be used to Anwendungsfälle auf Kreuzfahrtschiffen erfüllen. lung auf Gleichstromnetze ermöglicht dabei höhere
design and predict the performance of ships? Im Schiffbau können mit der Verwendung von faser- Effizienzen durch geringere Wandlungsverluste. In
Das Projekt GreenLight wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klima-
Approach: Extrality used deep learning physics to verstärkten Kunststoffen (FVK) im Vergleich zu Stahl schutz (BMWK); Förderkennzeichen: 03SX515E, Projektträger: Projektträger Jülich (PtJ). den Simulationen und Laboruntersuchungen zur Ent
create a generic model for the hydrodynamic study der Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen ver- Projektpartner: Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Material- wicklung, Optimierung und Validierung wird eine hohe
forschung IFAM, MEYER WERFT GmbH & Co. KG, INVENT GmbH - Assoziierte Partner:
of tankers. This model was trained and validated on a ringert und der Instandhaltungsaufwand reduziert Huntsman Advanced Materials, Saertex GmbH & Co. KG, Lloyd‘s Register, nova-Institut für Genauigkeit bei niedriger Rechen- und Entwicklungs-
politische und ökologische Innovation GmbH, Wacker Chemie AG, svt Products GmbH
database of 1,000 CFD (Computational Fluid Dynamics) werden. FVK kombinieren Eigenschaften wie Bauteil- zeit angestrebt, um Risikobereitschaft und System-
simulations, it learned on full 3D volume information, steifigkeit, Chemikalien- und Korrosionsbeständigkeit überdimensionierung gegeneinander abwägen zu
and it was made available on Extrality‘s platform. The und geringes Gewicht. FVK, die auf nachwachsenden können.
initial hull form was modified by changing the position Rohstoffen basieren, zeichnen sich gegenüber kon- Entwicklung einer Methode zur betriebs Im Projekt wird ein Modell entwickelt, das die Art
of the longitudinal centre of buoyancy (LCB) using the ventionellen, erdölbasierten Werkstoffen in der Regel optimierten Netzentwicklung und Quanti- der Energieträger optimiert und mithilfe der aus der
Lackenby method. [1] Then, predictions were performed durch einen über den gesamten Produktlebenszyklus fizierung der Simulationskomplexität Kraftwerkseinsatzplanung bekannten gemischt-
on these shapes to achieve the minimum resistance. betrachtet geringeren CO2-Fußabdruck aus. Wenn die maritimer Energiesysteme ganzzahligen linearen Programmierung die wirt-
Results: The optimal position of the LCB was deter- polymeren Werkstoffe chemisch und thermisch stabil Timon S. Hartwich*, J. Ihrens*, T. A. Kern — Technische schaftlich optimale Betriebsweise ermittelt. Daraus
mined using Extrality’s model. The wave height in the und damit außerordentlich beständig sind, handelt es Universität Hamburg, Institut für Mechatronik im können anschließend allgemeingültige Betriebs- und
bow portion of the new vessel is significantly smaller, sich um hochwertige Produkte mit langen Lebens- und Maschinenbau Regelkonzepte für verschiedene Schiffstypen und
resulting in a reduced wave resistance. Betriebszeiten. Energiesysteme abgeleitet werden. Es werden Me-
Added value: CFD calculations require tremendous Unter Berücksichtigung des ökologischen Fußab- Die Schifffahrt verantwortet ca. 3% der globalen Treib- thoden aufgezeigt, Gleichstromnetze auf Schiffen zu
time and effort without generalisation and learning drucks wurden im Projekt biobasierte Kunststoffe hausgasemissionen. Damit ist sie von maßgeblicher entwickeln, die Komplexität von Netzsimulationen zu
ability. Deep learning physics can predict fluid behav- (Benzoxazine) für recyclinggerechte FVK-Konstruk- Relevanz für die Klimakrise. Mit Einführung von Kenn- quantifizieren und geeignete Energiequellen und de-
iour to assess the hydrodynamic performance of new tionen synthetisiert und entwickelt. Polybenzoxazine zahlen wie dem Carbon Intensity Indicator existiert ein ren optimierte Betriebsweise zu ermitteln.
hull designs. This result can easily be obtained by one zeigen hinsichtlich des präventiven Brandschutzes Instrument, die CO2-Emissionen von Schiffen zu er- *Die Autoren haben zu gleichen Anteilen an der Veröffentlichung mitgewirkt und teilen sich
engineer within one working day! vielversprechende Eigenschaften: Es werden keine fassen und perspektivisch zu senken. Damit baut sich die Erstautorenschaft.
[1] Lackenby H. On the systematic geometrical variation of ship forms. In: Transaction of halogenierten Flammschutzmittel verwendet, die für die Reeder das Spannungsfeld auf, die Emissionen
Royal Institute of Naval Architects (92) 1950; S. 289–316
Wärmefreisetzungsraten und die Rauchgasdichte möglichst kostenoptimal zu senken.
14 Deutsches Maritimes Zentrum | Maritime Research Forum 15ABSTRACTS WORLD CAFÉ
4. MARINE BIOLOGIE
KI-basiertes Energiemanagement für Netzeinspeisung) in Form einer Droop-Regelung, zum Planungstool: Kosten- und 3-D-Struktur die Grobplanung des Gesamtsystems (bestehend aus
Schiffe mit Gleichspannungs- anderen die Optimierung der mit dem Netz ausge- planung für Offshore-Windparks zur Offshore-Windpark, Elektrolyseanlagen und Energie-
Energienetzen tauschten Leistungen der genannten Quellen. Erzeugung von H2 (Power H2) infrastruktur) unterstützt. In einer anwendungsnahen
R. Annuth, F. Nußbaum, C. Becker — Technische Universität Durch die Anpassung der Spannungsniveaus lassen O. Kühn — Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der 3-D-Entwicklungsumgebung kann das Gesamtsystem
Hamburg, Institut für Elektrische Energietechnik sich die Aufteilung der Lasten zwischen den Quellen Produktionstechnik IGP visualisiert werden, der Anwender kann individuelle
variieren, eine Überlastung einzelner Quellen verhin- Konfigurationen vornehmen. Mit einem hinterlegten
Die Veränderung des Klimas verdeutlicht u.a. die glo- dern und die Lebensdauer der Komponenten im Netz Offshore-Windparks bieten das Potenzial, Energie aus Kostenmodell werden die Gestehungskosten berech-
bale Relevanz des emissionsarmen Betriebs maritimer maximieren. Die Studie leistet einen Beitrag bei der Er- regenerativen Quellen mittels hoher Volllast-Stun- net, anhand derer die Wirtschaftlichkeit des gewählten
Systeme. Für diesen bedarf es einer nachhaltigen mittlung des Potenzials von KI-Anwendungen für das den zur Verfügung zu stellen. Sie leisten damit einen Standorts bestimmt werden kann.
Energieversorgung an Bord, die durch die Integra- Energiemanagement. großen Beitrag zur klimaneutralen Stromproduktion. Das IGF-Vorhaben 36LBR/1559 „Integriertes Planungstool für die Kosten und 3-D-Struktur-
tion erneuerbarer Energiequellen erreichbar ist. Durch Aufgrund der Volatilität der Energieerzeugung wird planung für Offshore-Windparks zur Erzeugung von H2“ der FOSTA (Forschungsvereinigung
Stahlanwendung e.V.) wird über die AiF (Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungs-
diese entstehen zusätzliche Freiheitsgrade für das eine kosteneffiziente Energiespeicherung benötigt. vereinigungen „Otto von Guericke“ e.V.) im Rahmen des Programms zur Förderung der
industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und
Energiemanagement eines Schiffs gegenüber dem Wasserstoff bietet die Möglichkeit, Produktion und Klimaschutz (BMWK) auf Grundlage eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Das Vorhaben wird am Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP
Stand der Technik, bei dem alle Anlagen über große Verbrauch von Energie räumlich sowie zeitlich zu ent- durchgeführt. Projektpartner ist das Institut für Regenerative EnergieSysteme (IRES) der
Hochschule Stralsund
zentrale Generatoren versorgt werden. Da an Bord gro- koppeln. Hierdurch erhöht sich jedoch die planerische
ßenteils Gleichstrom (DC) verwendet wird, wird eine Komplexität, da zusätzliche Systemkomponenten
DC-Energieversorgung betrachtet, welche gegenüber in der Auslegung betrachtet werden müssen. Inner- Under Water Monitoring of 3D-printed Reef
Wechselstrom (AC)-Netzen Umwandlungsverluste re- halb des Forschungsvorhabens Power H2 wird eine Structures
duziert. Planungsmethodik für das kombinierte System aus K. Baumgarten — Fraunhofer-Institut für Keramische Tech-
In der Studie wird mit Reinforcement Learning als Offshore-Windpark sowie Wasserstoffproduktions- nologien und Systeme IKTS; Forschungsgruppe Smart Ocean
Methodik für eine mehrdimensionale Optimierung anlagen konzipiert und in einem Planungswerkzeug Technologies SOT Rostock; Jugend-forscht-Team 2022:
untersucht, welche zusätzlichen Freiheitsgrade im umgesetzt. Dazu wurden zunächst die Wirkbezie- H. Pfeiffer, H. Bülow – Jenaplanschule Rostock
Energienetz ausgeschöpft werden können. Dazu hungen des Gesamtsystems sowie die wesentlichen
werden ein exemplarisches Kabinennetz eines Kreuz- Einflussfaktoren (Wassertiefe, Windgeschwindigkeit, Unternehmen machen sich die Technik des 3-D-
fahrtschiffes realitätsgetreu in MATLAB (Software) mo- Übertragungsverluste etc.) mithilfe eines systemdyna- Drucks für die Umgebung unter Wasser zunutze, z.B.
delliert und eine optimierte Regelung für das Energie- mischen Ansatzes modelliert. Zudem wurden verfüg- zur Herstellung künstlicher Riffe, um gegen die Zer-
management simuliert. Dabei werden zwei Regelziele bare Datenquellen zur Anreicherung des Datensatzes störung aquatischer Lebensräume vorzugehen, aber
verfolgt: zum einen die Optimierung der Spannungs- mit realen Informationen identifiziert. Auf Grundlage auch für Gründungsstrukturen oder als Geräteträ-
niveaus der Quellen (Batteriespeicher, Fotovoltaik, des Modells wurde eine Methodik entwickelt, welche gerplattform für Unterwasserfahrzeuge. Dabei stellt
16 Deutsches Maritimes Zentrum | Maritime Research Forum 17ABSTRACTS WORLD CAFÉ
sich immer die Frage, welche Materialien sich dafür Wie fischen wir in der Zukunft? nur die Fanggeräte betreffen. Ein völlig neues Konzept Auch Braunalgen der Gattung Dictyota sp. enthalten
eignen und welche nicht. Dazu wurden im Zuge eines D. Stepputtis1, T. Noack1, T. Damme2 — 1Thünen-Institut für für Fischereifahrzeuge ist dringend notwendig, um viele den Wirkstoff Bromoform und zeigen in vitro ebenfalls
Jugend-forscht-Projekts zusammen mit einem jun- Ostseefischerei, 2Navitecture GmbH der Probleme überhaupt adressieren zu können. Dabei das Potenzial zur Methanhemmung in Rindern.[3] Durch
gen Forscherteam vier Strukturen, die sich in Form, ist ein neues Antriebskonzept nur ein kleiner Baustein ihr Vorkommen in der Nordsee (Helgoland) bietet Dic-
Material und Herstellung voneinander unterscheiden, Die Fischerei ist eines der ältesten Handwerke der auf dem Wege, die Fischerei ökologisch und ökono- tyota dichotoma im Vergleich einfachere Aussichten
an je drei Standorten in der Warnow sowie dem Digital Menschheit und hat in den letzten Jahrzehnten grund- misch nachhaltiger zu gestalten. auf eine wirtschaftliche Kultivierung in Deutschland.
Ocean Lab in der Ostsee versenkt. Die Bedingungen an legende Umwälzungen erfahren. Während im 20. Da die Studienlage für die Wirkung der Braunalgen
den Standorten variierten in Faktoren wie der Wasser- Jahrhundert die Steigerung der Fangeffizienz im Mit- noch sehr begrenzt ist, soll als zweiter Ansatz die
temperatur, dem Salzgehalt, der Strömung usw. Über telpunkt der Entwicklung stand, sind es heute ganz Reduktion des Methanausstoßes von Quantifizierung des Bromoformgehalts unter verschie-
einen Zeitraum von fünf Monaten wurde die Integra- andere Herausforderungen vor denen die Fischerei in Rindern mithilfe von Algen denen Wachstumsparametern kontrolliert werden, um
tion der Strukturen in die lokalen Ökosysteme mittels Deutschland, aber auch weltweit steht. Dazu gehören S. Steinhausen, N. Wagener, L. Hauck, S. Mörke, D. Hanelt — anschließend eine eigene in-situ-Versuchsreihe mit
eines ferngesteuerten Tauchroboters untersucht. Die- schwankende Fischbestände und damit auch variieren- Universität Hamburg, Aquatische Ökophysiologie und Rumenfluid zur Wirkung der Braunalge durchzuführen.
ser sammelte Daten über den Erhaltungszustand und de Fang- und Einkommensmöglichkeiten. Dies betrifft Phykologie [1] Kinley R D et al. Mitigating the carbon footprint and improving productivity of ruminant
den Bewuchs der Strukturen und ermöglichte es da- aktuell z.B. die Fischer in der Ostsee, deren Fangmög- livestock agriculture using a red seaweed. In: Journal of Cleaner Production 259 (2020);
Roque B M et al. Effect of the macroalgae Asparagopsis taxiformis on methane production
mit, Aussagen über die Eignung der Materialien für die lichkeiten für Dorsch und Hering in den letzten Jahren Die Zugabe von 0,2% bis 0,5% der marinen Rotalge and rumen microbiome assemblage. In: Animal Microbiome 1.1 (2019); S. 1-14
[2] Beauchemin K A et al. Control of Methanogenesis in Dairy Animals. In: Encyclopedia of
jeweiligen Standorte zu treffen. Neben dem Anlegen eingebrochen sind. Daneben ist auch eine Reihe wei- Asparagopsis taxiformis zur täglichen Futtermenge Dairy Sciences (Third Edition), Academic Press (2022); S. 65-78; Li X et al. Asparagopsis
taxiformis decreases enteric methane production from sheep. In: Animal Production
künstlicher Riffe entwickelte sich die Fragestellung terer ökologischer und ökonomischer Probleme zu be- von Rindern kann deren Methanausstoß um bis zu 99% Science 58.4 (2016); S. 681-688; Roque B M et al. Red seaweed (Asparagopsis taxiformis)
supplementation reduces enteric methane by over 80 percent in beef steers. In: Plos One 16.3
nach der Standhaftigkeit und den Zustandsverände- wältigen. Dazu zählen unerwünschter Beifang (Fische, hemmen.[1] Grund dafür ist der bioaktive Wirkstoff Bro- (2021); Stefenoni et al. Effects of the macroalga Asparagopsis taxiformis and oregano leaves
on methane emission, rumen fermentation, and lactational performance of dairy cows. In:
rungen einzelner verwendeter Materialien. Durch die- Meeressäuger, Seevögel, sonstige Meereslebewesen), moform, ein volatiles Halogen im Stoffwechselkreis- Journal of Dairy Science 104 (2021); S. 4157-4173
[3] Machado L et al. Effects of marine and freshwater macroalgae on in vitro total gas and
se war es möglich, neue Monitoring-Methoden in das andere Auswirkungen auf die Meeresumwelt und ein lauf ausgewählter Makroalgen. Während die Wirkung methane production. In: Plos One 9.1 (2014); Min B R et al. The role of seaweed as a potential
dietary supplementation for enteric methane mitigation in ruminants: Challenges and
Projekt einzubinden und zu erproben. Im Anschluss teilweise hoher Energiebedarf. von A. taxiformis - auch in vivo - bereits ausführlich opportunities. In: Animal Nutrition 7 (2021); S. 1371-1387
an das Pilotprojekt werden nun Partner für das Testen In der Arbeitsgruppe Fischerei- und Surveytechnik des untersucht und belegt worden ist,[1,2] gilt eine kontrol- Das Forschungsprojekt wird gefördert durch die Universität Hamburg (Transferfonds 2022)
größerer im 3-D-Verfahren gedruckter Riffstrukturen Thünen-Instituts werden z.B. verschiedene nachhal- lierte, landbasierte Kultivierung der Rotalge mit hohem und die Maßnahme Calls for Transfer (C4T) der Hamburg Innovation GmbH.
sowie für die Weiterentwicklung von Riff-Monitoring- tige Fischereimethoden entwickelt. Dazu zählen u.a. Biomasseertrag bislang als schwierig.
Technologien gesucht. innovative Schleppnetze zur Beifang-Vermeidung und Für die Entwicklung eines Futtermittelzusatzstoffes
Das Fraunhofer IKTS ist Teil der Fraunhofer-übergreifenden Forschungsgruppe Smart Ocean Stellnetze, die für echoortende Schweinswale besser er- (langfristig zur Herstellung von klimafreundlichen
Technologies SOT, die sich speziell mit der Entwicklung smarter Meerestechnik befasst. Die
anschließende Verwertung der Ergebnisse sowie die Zusammenarbeit mit Unternehmen und kennbar sind. Die dringend notwendige Transformation Milchprodukten) werden derzeit die optimalen Wachs-
Start-ups wird vom Leistungszentrum Sustainable Ocean Business unterstützt. Das Digital
Ocean Lab im Riff Nienhagen ist ein zentraler und besonders geeigneter Ort zur Erprobung der deutschen Fischereiflotte mit ihren zum großen Teil tumsbedingungen für eine landbasierte Kultivierung
neuartiger Unterwassertechnologien und meerestechnischer Anwendungen.
stark überalterten Fahrzeugen kann und darf aber nicht der Rotalge erforscht.
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5. OPERATIVER SCHIFFSBETRIEB
Simulationsbasierte Routenplanung auf Potenziale zur Reduktion des Individualverkehrs und werden bisher durch die visuelle Wahrnehmung des Ein Schwerpunkt der Forschung des Lehrstuhls
Wasserstraßen die ermittelten natürlichen Restriktionen berücksich- nautischen Offiziers erhoben. Die subjektive Beobach- für Automatisierungs- und Regelungstechnik ist
D. Robl — Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der tigt. Um eine Verbindung zum landseitigen Verkehr zu tung durch den Menschen weist allerdings erhebliche das Feld der hoch-automatisierten und auto-
Produktionstechnik IGP ermöglichen und so die Nutzerakzeptanz zu steigern, Abweichungen, v.a. bei der Bestimmung von Umge- nomen Schifffahrt. Motiviert durch praktisch re-
werden Anbindungskonzepte abgeleitet und in ver- bungswellen, auf.[2] Besonders bei höheren Wellen levante Forschungsfragen, die u.a. aus direkten
Die Urbanisierung führt zu einer steigenden Bevölke- schiedenen Testszenarien bewertet. werden durch ausschließliche optische Beobachtung Industriekooperationen und Verbundprojekten ent-
rungsdichte in Städten und somit zu einer Zunahme generell Unterschiede von 1-1,5 m in der Wellenhöhe standen sind, werden neue Bausteine für maritime
Das Bündnis Emissionsfreie Elektromobilität für maritime urbane Transporte (E2MUT) wird
des Transportaufkommens. Hohe Wartezeiten auf- gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen und mehreren Metern in der Wellenlänge festgestellt. Autonomielösungen entworfen. Diese werden aktuell
grund von Staus sowie Umweltbelastungen durch ver-
des Programms RUBIN – Regionale unternehmerische Bündnisse für Innovation. Den
14 Partnern (TAMSEN MARITIM GmbH, Ostseestaal GmbH & Co. KG, Neptun Ship Design
Eine möglichst genaue Bestimmung dieser Wellen- auf einem Versuchsträger im Labormaßstab validiert.
mehrten Ausstoß von Treibhausgasen sind die Folge.
GmbH, NORIS Automation GmbH, tfc tools for composite GmbH, APEX Energy Teterow GmbH,
Torqeedo GmbH, GTC Energy Solutions GmbH, ar engineers GmbH, Krebs Korrosions-
charakteristik ist jedoch für die Navigation sowohl von Dabei werden insbesondere die Gesichtspunkte
Einen Ansatz zur Reduktion stellt eine Verlagerung der schutz GmbH, Ingenieurtechnik und Maschinenbau GmbH, ATI Küste GmbH, Universität Ros-
tock und Fraunhofer IGP) steht ein Gesamtvolumen von mehr als 16 Mio. Euro zur Verfügung.
bemannten, ferngesteuerten als auch autonom navi- • Reduktion von Lärm- und ggf. Schadstoff
Transporte auf Wasserstraßen dar. Die Entwicklung gierenden Schiffen essenziell. Das Fortschreiten der emissionen
klimaneutraler Transportmittel ist hierbei essenziell. Digitalisierung und weiteren Automation ermöglicht • Energieoptimaler und verschleißminimaler Einsatz
Das Verbundprojekt Emissionsfreie Elektromobilität Wellenbestimmung von Ozeanwellen es, Schiffe so zu betreiben, dass keinerlei menschli- des Antriebssystems
für maritime urbane Transporte (E2MUT) befasst sich mithilfe bordgebundener Messungen che Interaktion mehr notwendig ist, da das „Betriebs- • Verbesserte Sicherheit und Vermeidung von
mit dieser Thematik und erforscht u.a. die Entwick- C. Ugé, C. Jahn — Technische Universität Hamburg, Institut system” in der Lage ist, Entscheidungen selbst zu Unfällen mit Sach- und Personenschäden
lung neuartiger Antriebs- oder Energiebereitstellungs- für Maritime Logistik treffen und Aktionen eigenständig auszuführen. Eine • Optimierte und verlässlich planbare Manöverzeit-
systeme. In den Teilprojekten werden die Themen- möglichst präzise, vom Menschen unabhängige Daten- dauer
inhalte in enger Zusammenarbeit mit der Industrie Die Möglichkeiten und die Entwicklung autonomer grundlage ist hierfür unabdingbar. • Flexible Anwendbarkeit auf verschiedenste
und potenziellen Nutzern der Software bearbeitet. Es Schiffe erfordern eine Verlagerung der menschlichen [1] Burmeister H C, Constapel M, Ugé C, Jahn C. From Sensors to MASS. Digital Representation Schiffstypen
of the Perceived Environment enabling Ship Navigation. In: IOP Conference Series. Materials
werden Ansätze zur simulationsbasierten Routenpla- Informationserlangung, -verarbeitung und -reaktion Science and Engineering 929 (2020) mittels optimierungsbasierter Planung und Regelung
[2] Dies wurde bereits in einem meteorologischen Kontext geschrieben: Gulev S K, Grigorieva
nung entwickelt. Im Vergleich zur landseitigen Rou- hin zu automatisierten Funktionen. Während bereits V, Sterl A, Woolf D. Assessment of the reliability of wave observations from voluntary für komplexe Manöver (z.B. das An- und Ablegen)
observing ships. Insights from the validation of a global wind wave climatology based on
tenplanung existieren schärfere Restriktionen und Sensoren und Datenverarbeitung die menschliche Na- voluntary observing ship data. In: Journal of Geophysical Research Oceans. 108 (2003), Nr. C7 adressiert.
Abhängigkeiten in Form von Naturschutzgebieten oder vigation durch automatisierte Informationserfassung Zentral ist hierbei die Entwicklung eines leistungsfä-
natürlichen Einwirkungen (etwa Windstärke, Fließrich- und -aufbereitung unterstützen, gibt es v.a. in der higen, hybriden Pfadplanungsalgorithmus,[1] welcher in
tung). Basierend auf Umwelteinfluss-Szenarien und Abbildung der visuellen menschlichen Wahrnehmung Optimal-prädiktive maritime Assistenz- Kombination mit einem dedizierten Lösungsverfahren
Verkehrsdaten werden mittels Data Analytics Lastfälle noch Forschungsbedarf. und Autonomielösungen für das zugrunde liegende Optimierungsproblem eine
für die Routensimulation entwickelt. Durch Evaluation Für eine ganzheitliche Darstellung der Schiffsumwelt M. Lutz, S. Helling, T. Meurer — Christian-Albrechts-Universität echtzeitfähige, optimierungsbasierte Automatisie-
der Ergebnisse werden Aspekte der Energieeffizienz, werden Umgebungsparameter benötigt.[1] Einige davon zu Kiel, Lehrstuhl für Automatisierungs- und Regelungstechnik rung maritimer Systeme ermöglicht.[2] Weiterhin wird
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intensiv an der hocheffizienten mathematischen Be- werden kann, stehen Bunkerverbrauchsreduzierungen
schreibung von statischen und dynamischen Hinder- in überproportionaler Beziehung zur Reduktion der
nissen sowie von deren Umfeld gearbeitet, die einen Geschwindigkeit. Eine um 20% geringere Geschwin-
wichtigen Baustein für die reale Anwendbarkeit[3] der digkeit halbiert den Bunkerverbrauch, wodurch die
resultierenden Algorithmen darstellt. Bunkerkosten sowie die Emissionslast eines Schiffes
[1] Lutz M, Meurer T. Optimal Trajectory Planning and Model Predictive Control of erheblich verringert werden können.
Underactuated Marine Surface Vessels using a Flatness-Based Approach. In: American
Control Conference (2021); S. 4667-4673
[2] Helling S, Lutz M, Meurer T. Flatness-based Based MPC for underactuated surface vessels
Im Zuge der Containerisierung werden temperatur-
in confined areas. In: IFAC World Congress. 53 (2021), Nr. 2; S. 14686-14691; Helling S, Lutz M,
Meurer T. A combined guidance and control concept for autonomous ferries. In:
geführte Produkte v.a. in Kühlcontainern (Reefer)
at-Automatisierungstechnik 70 (2022), Nr. 5; S. 444-455; Bartels S, Helling S, Meurer T.
Rope-Assisted Docking Maneuvers for Autonomous Surface Vessels, In: American Control
transportiert, deren Energieverbrauch durch Hilfs-
Conference (2022); angenommen; Bartels S, Helling S, Meurer T. Inequality Constrained
Optimal Control for Rope-Assisted ASV Docking Maneuvers, In: Conference on Control
dieselaggregate gedeckt wird. Der Energieverbrauch
Applications in Marine Systems, Robotics, and Vehicles (2022); angenommen
[3] Helling S, Roduner C, Meurer T. On the Dual Implementation of Collision-Avoidance
hängt von den Eigenschaften des Reefers, der Ziel-
Constraints in Path-Following MPC for Underactuated Surface Vessels. In: American Control
Conference (2021); S. 3366-3371; Helling S, Meurer T. A Culling Procedure for Collision
temperatur und den Umgebungsbedingungen ab. Sind
Avoidance Model Predictive Control with Application to Ship Autopilot Models. In: Conference
on Control Applications in Marine Systems, Robotics, and Vehicles (2021); S. 43-50; Lutz M,
diese Variablen konstant, ist es auch der tägliche
Meurer T. Efficient formulation of collision avoidance constraints in optimization based
trajectory planning and control. In: IEEE Conference on Control Technology and Applications
Energieverbrauch. Hierdurch entsteht ein Zielkonflikt
(2021); S. 228-233
mit der Slow-Steaming-Strategie, der sowohl im wis-
senschaftlichen als auch im praxisorientierten Diskurs
Energieverbrauch in der Containerschiff- bislang nur bedingt adressiert wurde: je langsamer die
fahrt: Der Zielkonflikt zwischen Slow Schiffsgeschwindigkeit ist, desto geringer der Bun-
Steaming und Reeferlast
kerverbrauch der Hauptmaschine, umso höher jedoch
J. Ovens — Institut für Seeverkehrswirtschaft und Logistik
der Gesamtenergieverbrauch der Reefer aufgrund der
längeren Seezeit.
Slow Steaming ist ein Thema, dass die Schifffahrt seit
Im Rahmen der Forschungsarbeit wird eine Methodik
der Schifffahrtskrise im Jahr 2008 prägt und eine
Strategie im Flottenmanagement beschreibt, Schiffe zur Modellierung des Problems entwickelt, mit der
mit reduzierter Geschwindigkeit zu betreiben. Ziel ist unterschiedliche Lösungsansätze für den Zielkonflikt
ein reduzierter Bunkerverbrauch der Hauptmaschine, zwischen der energieeffizientesten Geschwindigkeit
um verschiedene Effekte zu erreichen. Da das Ver- und dem Energieverbrauch der Kühlcontainer an Bord
hältnis zwischen Schiffsgeschwindigkeit und Bunker- entworfen werden.
verbrauch mit einer kubischen Funktion beschrieben
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