Eco-Crossing: KI-gestützter Kurs zu weniger Emissionen in der Schifffahrt
Deutsche Bundesstiftung Umwelt unterstützt Forschungsprojekt zur Entwicklung eines intelligenten Assistenzsystems für einen nachhaltigen und treibstoffsparenden Fährbetrieb
Wilhelmshaven.Elsfleth. Wie kann ein nachhaltiger und gleichzeitig wirtschaftlicher Schiffsbetrieb insbesondere unter dem Einfluss von Strömung und Tide sichergestellt werden? Mit dieser Frage beschäftigt sich das neue Forschungsprojekt Eco-Crossing, das von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt mit rund 500.000 Euro gefördert wird. In den kommenden zweieinhalb Jahren arbeitet ein Konsortium der Jade Hochschule, dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) sowie dem Fährbetreiber FBS Bremen an einer Lösung.
Ziel des Projekts ist es, mithilfe künstlicher Intelligenz und innovativer Sensortechnik den Treibstoffverbrauch von Fähren zu reduzieren, ohne dabei aufwändige Umrüstungen vorzunehmen. „Der Fokus liegt in unserem Projekt auf einem praktikablen und wirtschaftlich nachrüstbarem Assistenzsystem“, erklärt Projektkoordinator Prof. Dr. Nick Rüssmeier vom Fachbereich Ingenieurwissenschaften der Jade Hochschule. In einer fachübergreifenden Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Christian Denker vom Fachbereich Seefahrt und Logistik bringen die beiden forschungserfahrenen Wissenschaftler gemeinsam mit dem DFKI-Forschungsbereich Marine Perception durch Dr. Frederic Stahl vorhandene Kompetenzen in das Kooperationsprojekt ein.
Denker konnte bereits 2021 in einer Vorstudie ein Einsparpotenzial von 23,8 Prozent bei einer vorausschauenden Routenplanung in Gewässern mit starker Strömung und Tidenhub identifizieren. Nun soll auf dieser Grundlage weiter geforscht werden: „Der Vorteil von Eco-Crossing ist, dass wir die tidenabhängigen Änderungen der Strömungsrichtung nutzen wollen, um den Treibstoffverbrauch zu reduzieren.“
Kern des Projekts ist die Entwicklung einer sogenannten Eco-Box, die ein Navigationssystem, ein Umweltsensorsystem und ein KI-Modell vereint. Diese drei Komponenten bilden gemeinsam ein intelligentes Assistenzsystem zur Verbrauchsoptimierung, das jederzeit Routenempfehlungen auf Basis der vorherrschenden Umweltbedingungen geben kann. Die finale Entscheidung und Verantwortung über Kurs und Geschwindigkeit verbleibt dabei bewusst bei den Schiffsführer_innen. „Wir sind davon überzeugt, dass dieser Ansatz die praktische Anwendbarkeit deutlich erhöht“, erklärt Rüssmeier.
Neben der Analyse bereits vorhandener Umwelt- und Strömungsdaten des Wasserstraßen- und Schifffahrtsamts soll auch ein neues optisches Messverfahren mit zusätzlichem Sensor zur Echtzeit-Strömungserfassung entwickelt werden. Ein darauf trainiertes KI-Modell erkennt Verbrauchsmuster und Unregelmäßigkeiten und bildet die Grundlage für einen Routen-Algorithmus, der auf aktuelle Veränderungen der Umweltbedingungen eingehen kann.
Hintergrund
Eco-Crossing: Entwicklung, Untersuchung und Demonstration eines intelligenten routenoptimierenden Systems zur Reduzierung des Brennstoffverbrauchs von Fähren.
Eco-Crossing knüpft an das Vorgängerprojekt Eco-Crossing Lab an und nutzt dessen Erkenntnisse sowie die Ergebnisse aus einer Vorstudie von Dr. Christian Denker, um weiterhin an einem Weg zur klima- und umweltschonenden Nutzung bestehender Schiffsantriebe zu forschen.
Neben der Jade Hochschule und dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz, die als Projektpartner agieren, konnten die Fähren Bremen-Stedingen GmbH, die marinom GmbH, das Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Weser-Jade-Nordsee und das Maritime Cluster Norddeutschland e. V. als assoziierte Projektpartner gewonnen werden.
Die Jade Hochschule mit ihren drei Studienorten im Nordwesten Deutschlands sieht sich in der Verantwortung für die Entwicklung der Region, in der sie stark verwurzelt ist. Hier trifft ein breites und modernes Fächerangebot auf innovative Formen der Lehre. Die Forschungstätigkeiten der Jade Hochschule zeichnen sich durch einen hohen Praxisbezug aus, die in Kooperation mit Unternehmen, Verbänden und anderen Institutionen sowie Hochschulen und Forschungseinrichtungen durchgeführt werden.
