NIJMEGEN Er is nog veel voor nodig om schepen in het geheel autonoom over de wereldzeeën of de binnenwateren te laten varen. De eerste kleine schepen die zelf hun weg op het water kunnen vinden, zien we wellicht al over vijf jaar varen, maar voor de grotere schepen duurt het nog zeker 10, en wellicht 30 jaar voordat deze autonoom kunnen varen. De techniek is er overigens al wel, maar de grote rederijen zien er voorlopig nog geen sluitende businesscase in en zijn amper bezig met autonoom varen. De vraag is nu of bijvoorbeeld autofabrikant Tesla of Amazon, als grootste winkelbedrijf van de wereld, het voortouw gaan nemen.
In de whitepaper ‘Smart ships and the changing maritime ecosystem’ van het Havenbedrijf Rotterdam, de TU Delft, ICT-dienstverlener CGI en SmartPort, een samenwerking tussen de haven van Rotterdam, Deltalinqs, de gemeente Rotterdam, TNO, Deltares, de Erasmus Universiteit en de TU Delft, zijn 20 experts uit de zee- en binnenvaart gevraagd hun mening te geven over autonoom varen. Dat gebeurde in twee rondetafels. Dat de autonoom varende schepen eraan komen, daar waren de experts het wel over eens. Want de komst van container heeft zo’n 60 jaar geleden wel het laden en lossen van schepen verandert, het transport van de container is in die jaren vrijwel onveranderd gebleven. Nog steeds varen schepen met bemanning van A naar B, worden eventuele bruggen en sluizen gepasseerd en worden havens aangedaan waar de goederen worden geladen en gelost. Daarna wordt het schip klaar gemaakt voor de volgende reis. De taken die gepaard gaan met het varen met het schip en het coördineren van de reis vanaf het moment van vertrek tot aankomst op de plaats van bestemming wordt nu nog steeds voornamelijk door mensen uitgevoerd.
Veel voordelen
Verregaande automatisering aan boord biedt echter nieuwe mogelijkheden voor betere, veiligere en goedkopere operaties met minder menselijke betrokkenheid. Zo leidt het varen met minder of helemaal geen bemanning tot minder inactieve uren en lagere kosten voor het besturen van het schip. Door autonoom te gaan varen is er dus minder personeel nodig, maar een deel van de werkgelegenheid verplaatst zich naar de wal, naar de zogenoemde control centers. Van daaruit kan in het geval van calamiteiten toch worden ingegrepen op de schepen.
Behalve het voordeel van minder bemanning, zou met autonoom varen ook de planning kunnen verbeteren. Realtime inzicht in het schip en zijn omgeving kan voor een optimale real-time geautomatiseerde planning en operaties zorgen. Het is mogelijk om te anticiperen en scheepsoperaties te plannen op basis van de beste huidige situatie, bijvoorbeeld bij het wijzigen van de estimated time of arrival (ETA), de beschikbaarheid van de haven en de situatie van het schip.
Aangezien de schepen hun vaarsnelheid dynamisch aanpassen, efficiënter worden, stilstand wordt verminderd en de capaciteit beter wordt benut, wordt een flinke vermindering van het brandstofverbruik per schip verwacht. Veiligheid is een ander belangrijk potentieel voordeel dat kan voortvloeien uit de invoering van geautomatiseerde systemen. Verbeterde sensortechnologie en schip-tot-schip-communicatie kunnen de betrouwbaarheid en beschikbaarheid van het schip ten goede komen en incidenten voorkomen.
Drie scenario’s
In de whitepaper worden drie verschillende toekomstige scenario’s beschreven. De eerste fase is de tijd dat steeds meer sensoren aan boord komen te staan, dit is bij de moderne schepen nu vaak al het geval. In dit geval is nog de voltallige bemanning aan boord. De sensoren berekenen het benodigde motorvermogen en stellen deze op basis van de gewenste ETA voor aan de schipper zodat deze kan zorgen voor een veilige en efficiënte vaarsnelheid. Dit gebeurt ook door de gegevens van het schip zelf zoals zijn status, positie, richting en snelheid te combineren met informatie over andere schepen en over de omgeving.
In het volgende stadium is de mens nog slechts een assistent op het schip. In dit scenario past het schip zich automatisch aan voor de meest optimale vaarroute en snelheid, op basis van de gegevens van de sensors en zijn reis. Een beperkte bemanning aan boord kan het schip nog steeds ondersteunen in het geval van uitzonderlijke en complexe omstandigheden. In de laatste fase vaart het schip volledig autonoom. Hierbij stelt het schip automatisch de meest optimale vaarroute en snelheid in zonder menselijke assistentie. Het vaarplan verandert hierbij dynamisch op basis van veranderende omstandigheden.
Experts aan het woord
Onderzoek naar autonoom varen is al veel gedaan, maar hoe denkt de markt hier over, hoe gaat het autonoom varen zich ontwikkelen, wat zijn de eerste successen die we kunnen verwachten en wanneer komen deze eerste robotschepen in de vaart? CGI besloot als dienstverlener in de ICT voor de white-paper twee rondetafels te houden met experts uit de zee- en binnenvaart. De rondetafel van de zeevaart bestond uit experts van onder meer het Havenbedrijf Rotterdam, Vopak, ECT, het Loodswezen en Kotug. De rondetafel voor de binnenvaart bestond onder meer uit Michel van Dijk van Van Berkel Logistics, Remco Pikaart van de Shipping Factory en Cees-Willem Koorneef van het Inland Shipping Centre of Excellence.
Een van de conclusies die voortkwam uit de ronde tafels is dat de technologische middelen voor het bouwen van autonome schepen er voor het grootste deel al zijn. Het gaat dan om technieken die niet alleen het varen mogelijk maken, zoals het passeren van kunstwerken, maar ook om het automatische laden en lossen en het automatisch gereed maken voor de volgende reis. De experts verwachten daarom dat de eerste volledig autonome schepen in minder dan 5 jaar worden gebouwd. Aanvankelijk worden deze echter ontwikkeld voor, en ingezet in beschermde omgevingen zoals een windmolenpark op zee of voor diepzeeonderzoek, activiteiten die niet al te veel interactie met andere infrastructuur of schepen vereisen en waar autonomie aan een duidelijke bedrijfsbehoefte voldoet. Ook gaan de eerste schepen zich concentreren op gevaarlijk, potentieel gevaarlijk en repetitief werk. Bijvoorbeeld het automatiseren van sleepboten in Australische mijngebieden of onderhoudsschepen voor windmolenparken op zee en offshore-services.
Om te komen tot volledig autonoom varende zeeschepen en volledig autonome havenactiviteiten, vergt echter meer tijd. De voorspellingen van de experts liggen tussen de 10 en 30 jaar. Een bijzonder uitdagende fase zal tijdens de lange overgangsperiode zijn waarin autonome schepen moeten opereren in gemengde omgevingen, dus naast ‘analoog’ varende schepen en traditionele infrastructuur.
Wachten op outsider
Hoewel de scheepvaart de kansen en het potentieel van autonome scheepvaart wel ziet om tijdig, veilig, milieuvriendelijk en kostenefficiënt te kunnen varen, blijft misschien wel de grootste uitdaging voor een aantal van ’s werelds grootste rederijen het creëren van een goede businesscase voor meer autonomie op de schepen. Concepten zoals automatisch afmeren, varen in konvooi of zelfs fysiek aan elkaar gekoppeld, zouden van grote invloed zijn op het huidige hub- en spoke-model in de maritieme industrie, waar grote havens zoals de haven van Rotterdam een centrale rol spelen in de maritieme sector. Daarom investeren verschillende havens, zoals bijvoorbeeld de haven van Singapore en de haven van Rotterdam, nu al om zich voor te bereiden op meer autonomie. Ook is het potentieel voor nieuwe slimme toepassingen in de scheepvaart duidelijk. Maar het is nog steeds onzeker of slimme schepen de voortdurende zoektocht naar schaalvoordelen in de zeevaart echt kunnen doorbreken. Veelzeggend is dat ondanks de druk van internationale spelers als Rolls Royce de meeste grote rederijen nog steeds niet serieus in autonome technologie investeren.
De vraag is dan ook of het wachten is op een nieuwe toetreder in de scheepvaart zoals autofabrikant Tesla die de markt van elektrische auto’s een boost gaf, of zelfs een buitenstaander als Amazon, om deze markt op te schudden en te verstoren. Van Amazon is bekend dat het al optreedt als expediteur. Volgens de Wall Street Journal heeft de grootste online winkel van de wereld zelf al honderden containers met goederen vanuit China verstuurd. Amazon heeft nog geen eigen schepen, maar regelt voor klanten al wel het goederenverkeer tussen de havens en de magazijnen.
Meer uitdagingen
Behalve de uitdagingen om tot een goede business case voor de rederijen te laten komen en de tijd dat autonome en analoge schepen door elkaar gaan varen, zijn er volgens de experts nog een aantal uitdagingen. Zo moeten de voorwaarden in de contracten veranderen. Nu belemmeren veel van de contracten van vandaag de acceptatie van smart shipping vanwege de financiële prikkels die ‘volle kracht vooruit’ motiveren in plaats van dynamische snelheden. Ook moet de uitwisseling van informatie nog worden geregeld. Want een belangrijk element van autonome scheepvaart is de interactie van het schip met de omgeving. Dit omvat niet alleen de directe omgeving en de infrastructuur, maar evenals de toegang tot belangrijke informatie zoals de details bij het draaien in de haven. Momenteel zijn hiervoor nog te weinig gegevens beschikbaar. Daar komt bij dat de huidige definities en standaarden voor data niet toereikend zijn om een brede gegevensuitwisseling mogelijk te maken.
Verder moeten schepen minder traditioneel worden ontworpen. Autonome schepen vereisen bijvoorbeeld specifieke motoren en schroeven, de toevoeging van elektronica en intelligente componenten en verwisselbare onderdelen waarvan de componenten kunnen worden opgewaardeerd. Ook moeten de schepen zichzelf kunnen onderhouden, waarbij menselijke ondersteuning alleen nodig is voor onderhoud dat buiten het routinematige valt. De verwachting is dat software na verloop van tijd evolueert tot een van de belangrijkste onderhoudsondersteunende functies. Omdat een groot aantal problemen met motoren op een schip verband houdt met brandstof- en verbrandingssystemen, wordt de elektrificatie van schepen een van de belangrijkste ontwikkelingen voor het autonoom varen in de scheepvaart.
Voor met name de binnenvaart geldt nog dat de huidige regelgeving een beperkende factor kan zijn. Er zijn bijvoorbeeld strenge regels over het aantal mensen dat altijd aan boord moet zijn. Er is behoefte aan minder specifieke voorschriften en meer algemene richtlijnen. Naarmate de technologie vordert, zullen toezichthouders de wetten moeten aanpassen om gelijke tred te houden met de veranderingen in de sector.
Gewoon beginnen
Ondanks alle uitdagingen is iedereen in de maritieme industrie het er inmiddels wel over eens dat digitalisering en automatisering in de scheepvaart, net als de introductie van de container, de manier van het transporteren en het laden en lossen van goederen permanent gaat veranderen. Slimme schepen worden een deel van de nieuwe toekomst. Maar om dit werkelijkheid te laten worden, zijn nog wel grote investeringen van scheepseigenaren, havenautoriteiten, aanbieders van havendiensten, infrastructuuraanbieders en terminals nodig. Er kan echter ook vooruitgang worden geboekt in kleine stappen. ‘Think big, start small’, dus.
De whitepaper geeft als advies stappen voor de digitale transformatie van de maritieme industrie. Het belangrijkste is om het potentieel van aankomende ontwikkelingen te herkennen en na te denken over hoe autonomie de rollen en operaties gaan veranderen. ‘Creëer een visie, begin te experimenteren, maar bovenal, breid de visie uit om samen te werken met andere partijen in het ecosysteem om waarde te genereren. Dit zal organisaties in staat stellen ten volle te profiteren van autonome schepen en hun positie in de snel evoluerende en uitdagende toekomst van de maritieme industrie te verzekeren.’
Aqualink is dé vereniging van watergebonden bedrijven in Oost-Nederland. Meld u nu aan als lid.