Forscherinnen und Forscher setzen sich für Mensch-zentrierte Energieeffizienz auf See ein

Moderne maritime Technologien und KI-basierte Methoden sollen Schiffspersonal bei Entscheidungen unterstützen und so für weniger Schiffs-Emissionen sorgen. Insgesamt 12 Partner aus Industrie und Forschung arbeiten ab sofort zusammen, um einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Energieeffizienz des Schiffsbetriebs und somit zur Verringerung von Emissionen zu leisten.

Denn weltweit sind um die 50.000 Schiffe im Einsatz, die jährlich fast 1 Mrd. t CO2-Äquivalente, größtenteils durch ihren Antrieb, produzieren. Deshalb steht im Zentrum vom Forschungsprojekt „MariData“ ein ganzheitliches Schiffsenergie- und Betriebsmanagementsystem, aus einer Kombination moderner maritimer Technologien und KI-basierten Methoden.

Eine zentrale Herausforderung hierbei ist die Bündelung vielfältiger Informationen in einem Entscheidungsunterstützungssystem, welches das Thema Energieeffizienz optimal in die Handlungsregulation des Schiffspersonals integriert. Simulationsbasierte Module (sogenannte “Digitale Zwillinge”) sollen geometrische Eigenschaften des individuellen Schiffs, sowie hydrodynamische und situationale Faktoren (z.B. Wetter, Wellengang) in Zukunft zusammenbringen und das Schiffspersonal bei Entscheidungen unterstützen.  

Energieeffizienz ist seit Jahrhunderten ein zentrales Anliegen für Schiffbauende und -betreibende. “Früher lag dies ökonomischen Zielen zugrunde - wie spart man Kraftstoff - heute steht auch die ökologische Perspektive stark im Vordergrund.” erklärt Prof. Dr. Thomas Franke vom Institut für Multimediale und Interaktive Systeme der Universität zu Lübeck. “Diese macht eine konsequente und deutliche Reduzierung der Abgasemissionen beim Betrieb von Schiffen unabdingbar.”

Der Mensch steht im Fokus

“Wie bei jedem Mensch-Technik System hängt der tatsächliche Nutzen von zwei Faktoren ab: dem technischen Potenzial und dem Nutzerverhalten. Neben den technischen Herausforderungen müssen also auch unbedingt Faktoren wie Motivation und Vertrauen betrachtet werden” erklärt Jan Heidinger, technischer Koordinator des Projekts in Lübeck.

Dazu werden im Sinne der menschzentrierten Entwicklung Prototypen der MariData-Interfaces auf Basis von ingenieurpsychologisch fundierten Modellen entwickelt und durch Nutzerstudien evaluiert. “Hier wenden wir insbesondere Modellen der Ressourcenregulation und der Informationsverarbeitung an,” sagt Mourad Zoubir, Studienkoordinator des Projekts in Lübeck, “diese liefern uns auch Einblicke in individuellen Ressourcen der Operateure für die Handlungsregulation, die z.B. für den Umgang mit Zielkonflikten oder Phasen hoher Beanspruchung wichtig sind.”

Innovationen von MariData liegen in der genauen Bestimmung und Analyse des aktuellen Schiffswiderstands, der Propulsion und des jeweiligen Kraftstoffverbrauchs unter realistischen Betriebsbedingungen unter Berücksichtigung von Wind und Welleneinflüssen. Auf dieser Basis wird eine rationale Analyse der Einflüsse der Einzelkomponenten durchgeführt und somit die Qualität der Vorhersage und die Grundlage für Navigationsentscheidungen verbessert. Die Integration mit modernsten Geoservices hebt das geplante System auf eine neue Ebene. Hinzu kommen flexible Ansätze, fehlende Daten (z.B. Geometrie) schnell zu generieren und in die Analyse zu integrieren.

Die Lübecker Forschenden sichern die Menschzentrierung innerhalb des Projektes, und generieren damit auch projektübergreifende Erkenntnisse zur menschzentrierten Digitalisierung des Schiffsverkehrs. Das Projekt „MariData“ wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie mit insgesamt 7,6 Millionen € gefördert. Der dazugehörige Forschungsansatz an der Universität zu Lübeck wird mit 565.000 € unterstützt.

 

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Universität zu Lübeck

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