Tom Cassauwers
Meer goederen over water vervoeren kan de druk op de wegen verminderen en de uitstoot reduceren, maar de Europese scheepvaartsector wordt tegengehouden door een tekort aan arbeidskrachten. Autonoom varen – op een vergelijkbare manier als bij zelfrijdende auto’s – zou kunnen helpen de capaciteit uit te breiden. Veiligheidseisen en wettelijke obstakels staan deze ontwikkeling nog in de weg.
Stel je een schip voor dat de haven binnenvaart, alleen dan zonder kapitein op de brug en niemand aan boord. In het verleden stond zo’n schip misschien bekend als een spookschip, maar in de toekomst is het misschien wel ons ‘nieuwe normaal’.
Europese onderzoekers sorteren voor op deze ontwikkeling en ontwerpen schepen met verschillende mate van autonomie. Het eerste schip dat ze op het oog hebben, levert visvoer langs de westkust van Noorwegen. Voorbeeld twee is een binnenvaartschip dat opereert in Vlaanderen. Beide schepen krijgen een retrofit om ze geschikt te maken voor autonoom varen als onderdeel van een project met de naam AUTOSHIP.
‘De twee cases zijn nogal verschillend’, zegt Jason McFarlane, Research & Innovation Manager bij het Noorse Kongsberg Maritime dat deelneemt aan AUTOSHIP. ‘Het ene schip vaart langs de kust van Noorwegen, waar de weersomstandigheden nogal uiteenlopen. Een binnenvaartschip vaart op besloten waterwegen, maar vaak in gebieden waar navigeren uitdagender is dan op open zee.’
De technologie die deze schepen autonoom maakt, bestaat uit drie hoofdonderdelen. ‘Het begint bij het vessel control system’, aldus McFarlane. ‘Ten tweede is er digitale connectiviteit van schip tot wal. En tot slot heb je de systemen aan wal.’
Het vessel control system is nodig om het schip autonoom te laten varen. Dit omvat subsystemen voor omgevingsbewustzijn, zoals sensoren, positioneringssystemen of camera’s en andere technologie die het detecteren van obstakels mogelijk maken. De gegevens van deze sensoren worden vervolgens samengevoegd – sensorfusie genoemd – en dienen als input voor het autonome navigatiesysteem van het schip, dat zijn stuurbeslissingen hierop baseert.
Het scannen van de omgeving en het detecteren van obstakels met behulp van op AI gebaseerde computer vision systems gebeurt ook bij zelfrijdende auto’s. Maar er zijn ook verschillen. McFarlane vertelt hoe elk schip van een bepaalde grootte wordt gevolgd met een ‘transponder’ onder een automatisch identificatiesysteem (AIS), dat mogelijk meer informatie biedt aan autonome navigatie van schepen dan beschikbaar is voor auto’s. Op open zee hebben langzaam varende schepen sowieso meer manoeuvreerruimte dan auto’s op de snelweg.
Twee systemen die Kongsberg Maritime heeft ontwikkeld, zijn automatisch aanmeren en een geautomatiseerde oversteek. ‘In wezen drukt de bemanning op een knop om het schip te laten aanmeren’, aldus McFarlane. ‘Een reeks sensoren, die de positie of oriëntatie van het schip kennen, interacteert met ons systeem. Daardoor kan het schip aanmeren zonder kapitein aan boord.’
De bemanning is voorlopig nog aan boord en kan actie ondernemen als er een probleem opdoemt. Het automatische systeem is geïnstalleerd op een passagiers- en autoferry die in de Oslofjord vaart en wordt bij meer dan 80 % van de oversteken gebruikt. Zelfs als een schip dat dit systeem gebruikt volledig onbemand is, zou het nog steeds verbonden zijn met een controlecentrum aan wal. De mensen aan wal bewaken de schepen en hun sensoren op afstand en kunnen de besturing desnoods handmatig overnemen.
Volgens McFarlane zijn er verschillende redenen voor de toepassing van autonoom varen. Een daarvan is het vergroten van de aantrekkelijkheid van vervoer over water, waar arbeid vaak een aanzienlijk deel van de bedrijfskosten uitmaakt. Een andere reden is het verminderen van het wegverkeer en emissiereductie. Een binnenschip met een laadvermogen van 300 ton dat nu in Vlaanderen wordt getest, kan jaarlijks 7500 vrachtwagenritten vervangen. Volgens berekeningen van AUTOSHIP zou dit de CO2-uitstoot per km met 90 procent verminderen. Daarnaast kunnen geautomatiseerde schepen volgens MrFarlane ook efficiënter varen dan wanneer ze menselijke operators zouden hebben, door optimalisatie van motorvermogen en snelheid.
Het bereiken van volledige autonomie is wel erg hoog gegrepen; er zijn nog heel wat tussenvormen van automatisering mogelijk voor we ‘volledig onbemand’ gaan. Zo werkt het NOVIMAR-project aan ‘platooning’ voor binnenlands vervoer en kustvaart, waarbij een gedeeltelijk geautomatiseerd schip een volledig bemand leiderschip volgt.
‘We varen niet volledig autonoom’, zegt Danitsja van Heusden-van Winden, projectcoördinator van NOVIMAR en innovatiemanager bij Netherlands Maritime Technology. ‘Voorlopig is er altijd ten minste één persoon aan boord.’
In dit model zet een leidend vaartuig een ‘lijn’ of koers uit langs een waterweg, die vervolgens wordt nagebootst door de volgschepen. In plaats van volledige autonomie kopiëren de volgschepen de route die het leidende schip aflegt, waarbij de afstand tot het volgende schip behouden blijft. Het is een concept dat NOVIMAR eind dit jaar in Nederland wil demonstreren (en dat al is getest met modelschepen van schaal 1:16 in een proefbassin in Duisburg).
Deze gedeeltelijke automatisering kan van belang zijn om kosten te besparen en een tekort aan arbeidskrachten op te vullen. In plaats van een aantal schepen met volledige bemanning aan te houden, zou een rederij toe kunnen met één volledig bemand leidend schip en een paar volgschepen met beperkt personeel. ‘De scheepvaart zit te springen om arbeidskrachten’, zegt Van Heusden-van Winden. ‘Het is moeilijk om gekwalificeerde mensen te vinden.’
In 2016 publiceerde BIMCO, de grootste vereniging van wereldwijd actieve rederijen, een studie die voorspelde dat er in 2025 een tekort zou zijn aan 150.000 maritieme officieren. Automatisering – of het nu volledige autonomie is of een gedeeltelijk systeem zoals dat van NOVIMAR – kan die leemte helpen opvullen.
Het is ook de reden waarom van Heusden-van Winden stelt dat NOVIMAR geen grote invloed zal hebben op de toekomst van werknemers in de scheepvaart. ‘Onze technologie vormt geen bedreiging voor hen. Het zal waarschijnlijk van werknemers vereisen dat ze over meer kwalificaties moeten beschikken, maar het betekent ook dat hun vaardigheden en inzet efficiënter zullen worden gebruikt.’
Een onderzoek naar de sociale impact maakt ook deel uit van AUTOSHIP. McFarlane stelt dat er banenverlies kan optreden voor werknemers in de binnenvaart en zelfs voor vrachtwagenchauffeurs. Maar hun technologie vervangt niet altijd werknemers. Bij de Noorse transporteur van visvoer wil de werkmaatschappij vooral autonome systemen gebruiken voor efficiëntie, bijvoorbeeld door de bemanning te laten rusten vlak voor het aanmeren en lossen van het schip. Tegelijkertijd kunnen er nieuwe banen worden gecreëerd, bijvoorbeeld voor het ombouwen van schepen voor autonome operaties of het op afstand besturen ervan.
‘Onze schepen hebben een beperkte vorm van autonomie’, zegt McFarlane. ‘Er zal altijd een controlecentrum zijn. Ik verwacht een verschuiving van banen. In plaats van wonen en werken op een binnenvaartschip, wat jongeren soms niet meer willen, komen er meer kantoorbanen.’
Er moeten nog wel enkele hindernissen worden genomen voordat autonoom varen van de grond komt. ‘Werken met minder mensen aan boord brengt risico’s mee, die de business case kunnen ondermijnen’, aldus van Heusden-van Winden. Een treintje van schepen kan in een storm terechtkomen, wat gevaarlijker is als er maar één persoon aan boord is in plaats van een volledige bemanning. Voor dit een probleem is NOVIMAR momenteel op zoek naar oplossingen.
Regelgeving blijft ook een belangrijk obstakel. Veel rechtsgebieden vereisen dat een bepaald aantal mensen aan boord van een schip is, wat het doel van automatisering teniet doet. Beide projecten hebben contact met toezichthouders in de scheepvaart. ‘Sommige voorschriften vereisen bijvoorbeeld dat schepen een wacht op de brug hebben’, zegt McFarlane. ‘Maar betekent dit dat er altijd een fysiek persoon moet zijn? Of kunnen we specificeren dat het geen wachthoudend persoon hoeft te zijn?’
Voorlopig gaan beide projecten met volle kracht vooruit. NOVIMAR wil eind 2020 een real-life test doen. En AUTOSHIP komt met een eigen demonstratieproject in 2022. Na deze proeven, waaronder een oversteek van Noorwegen naar Denemarken voor AUTOSHIP, komt een meer autonome scheepvaart dichterbij, al zal er veel afhangen van hoe snel wijzigingen in de regelgeving worden doorgevoerd. Over een paar jaar zijn spookschepen dus misschien het nieuwe normaal in de Europese wateren.
Het onderzoek in dit artikel is gefinancierd door de EU. Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd in Horizon, the EU Research and Innovation Magazine
