Die erste autonome elektrische Passagierfähre der Welt - angetrieben von 5G und IoT

Für viele Stadtbewohner sind Fähren ein wichtiger Bestandteil des täglichen Lebens. Sie bieten eine schnelle und bequeme Möglichkeit, sich in der Stadt fortzubewegen und dabei verkehrsreiche Straßen zu vermeiden. Doch obwohl Fähren Teil vieler städtischer Verkehrssysteme sind, werden sie noch zu oft mit hochgradig umweltschädlichem Schiffsdiesel betrieben. Um es ins rechte Licht zu rücken: Jedes Jahr befördern Fähren fast so viele Passagiere wie die Luftfahrtindustrie, und die Senkung der Kohlendioxidemissionen ist zu einer Priorität geworden, weil die Einwohner umweltfreundlichere Städte fordern und weil Vorschriften und Gesetze dies vorschreiben.  

Hierfür hat das norwegische Unternehmen Zeabuz zusammen mit seinem Partner Torghatten eine Lösung. Ihre neue Fähre, die MF Estelle, wurde im Frühjahr 2023 in Stockholm vom Stapel gelassen. Sie ist die erste autonome Elektrofähre der Welt, bei deren Bau Nachhaltigkeit im Mittelpunkt stand - und die mit 5G und IoT betrieben wird.

"Zeabuz unterscheidet sich von anderen Fähren dadurch, dass wir vollelektrisch fahren, also keine Emissionen haben", sagt Carl Petersson, Autonomy Engineer bei Zeabuz. "Wir versuchen, ein Netz von kleinen Elektrofähren zu schaffen, die autonom sind und kurze Strecken in Städten mit sehr häufigen Abfahrten zurücklegen können. Dies wird ein schnelles, bequemes und umweltfreundliches Mobilitätssystem für die Stadtbewohner schaffen."

Die MF Estelle hat eine Kapazität von 24 Fahrgästen pro Fahrt. In Stockholm bringt sie die Fahrgäste in nur sieben Minuten von der Insel Kungsholmen, auf der sich das Rathaus befindet, über den Mälarsee zur größten Insel Stockholms, Södermalm. Mit öffentlichen Verkehrsmitteln oder dem Auto würde diese Fahrt je nach Verkehr zwanzig Minuten oder mehr dauern. Aber vierundzwanzig Passagiere sind in einer Millionenstadt nicht wirklich viel. Eine Möglichkeit, den relativ geringen Platzbedarf auf der Fähre auszugleichen, besteht darin, die Häufigkeit der Fahrten und die Anzahl der verkehrenden Fähren zu erhöhen.

"Durch den Einsatz von vier oder fünf kleineren Schiffen auf derselben Strecke können wir den Kapazitätsbedarf ausgleichen und gleichzeitig einen besseren Service bieten, indem wir häufigere Abfahrten anbieten, ähnlich wie bei einem U-Bahn-System, das regelmäßig verkehrt - wenn man eine Fähre verpasst, kommt die nächste in wenigen Minuten", sagt Carl Petersson.

Infrastruktur

Zeabuz hat sich aus einem sehr praktischen Grund für den Einsatz kleinerer Fähren entschieden: Mit der heute verfügbaren Technologie ist es sehr schwierig, größere Schiffe auf rentable Weise zu elektrifizieren. Ein größeres Schiff braucht eine größere Batterie, und je größer die Batterie, desto schwerer das Schiff. Die einzige Möglichkeit, größere Schiffe zu betreiben, bestünde darin, sie mit kleineren Batterien auszustatten und bei jedem Halt aufzuladen, was große Auswirkungen auf die Abfahrtshäufigkeit haben würde. Im Grunde genommen ist die Infrastruktur noch nicht vorhanden, so dass das Unternehmen mit dem arbeiten muss, was vorhanden ist.

"Unsere Konstruktionskriterien waren von Anfang an klar: Wir mussten die Fähren den ganzen Tag über betreiben, ohne dass sie aufgeladen werden mussten. Stattdessen werden sie über Nacht aufgeladen, wenn die Fähre nicht in Betrieb ist, und nutzen die bereits vorhandene Ladeinfrastruktur. Es gibt zwar Fortschritte bei der Aufladung und der Batteriegröße, aber es könnte noch fünf bis zehn Jahre dauern, bis die Batterien leicht genug für größere Schiffe sind. Indem wir kleinere, sehr energieeffiziente Fähren bauen, können wir die Boote ins Wasser bringen und das Mobilitätssystem einrichten, während wir uns gleichzeitig auf das vorbereiten, was irgendwann möglich sein wird.

Das Aufladen ist nicht der einzige Bereich, in dem Zeabuz auf Energieeffizienz setzt. Die MF Estelle ist ein Katamaran, der von seiner Konstruktion her sehr energieeffizient ist - und außerdem aus Kohlefaser besteht, um das Gewicht und damit den Energieverbrauch weiter zu reduzieren.

Autonomie und Technologie

Was alles möglich macht, ist die Autonomie. Der größte Kostenfaktor bei öffentlichen Fähren ist das Personal - das Gehalt eines Fährkapitäns ist fast doppelt so hoch wie das eines Busfahrers und erfordert eine längere Ausbildung (in Schweden fünf Jahre). Außerdem gehen in Schweden viele Kapitäne bald in den Ruhestand, während gleichzeitig weniger Menschen in die Branche einsteigen.

"Selbst wenn sie diesen Beruf ergreifen, sind viele nicht so sehr daran interessiert, kleinere Kurzstreckenfähren mitten in der Stadt zu fahren, so dass der Aspekt der Autonomie eine Menge Herausforderungen löst", sagt Carl Petersson. "Aber wir können den Menschen nicht ganz aus dem Verkehr ziehen - das ist auf Dauer einfach nicht machbar.

"Wenn ein Kapitän alles aus der Ferne überwacht, kann er bei Bedarf eingreifen und das Schiff aus der Ferne übernehmen, was ohne 5G-Funktionen nicht möglich wäre", sagt Carl Petersson. "Man braucht 5G, weil es keine Verzögerung geben darf - nicht einmal eine oder zwei Sekunden. 5G ermöglicht eine sofortige Kontrolle und ein sofortiges Feedback - ohne 5G könnten wir niemals eine autonome Fähre betreiben - es ist unerlässlich.

Derzeit erfolgt die Fernüberwachung von MF Estelle in einer Richtung, von der Fähre zum Unternehmen. Letztendlich wird eine Zwei-Wege-Kommunikation eingeführt werden, und 5G wird für diese Ermöglichung entscheidend sein. Und genau hier arbeitet Zeabuz mit Tele2 zusammen, um die Anforderungen dieses nächsten Schrittes zu erfüllen.

"Tele2 ist ein führender Akteur in der Konnektivitätsbranche, und wir brauchten ein Unternehmen, auf das wir uns verlassen können und das unsere Bedürfnisse erfüllen kann", sagt Carl Petersson. "Natürlich haben wir Tele2 mit Wettbewerbern verglichen, aber letztendlich war Tele2 eher bereit, als Partner zu agieren. Wir schaffen etwas Neues und haben sehr hohe Ansprüche an die Konnektivität, insbesondere wegen der Fernsteuerung des Bootes. Das bedeutet, dass Tele2 auch ein Interesse daran hat, dass dies funktioniert, und wir glauben, dass Tele2 der Partner ist, mit dem wir dies gemeinsam tun können, und nicht ein anderes Unternehmen, das uns vielleicht gibt, was es hat, aber nicht bereit ist, die zusätzlichen Schritte zu gehen, um den Erfolg zu gewährleisten. Wir wissen, dass wir in Tele2 einen echten Partner haben und das Team, mit dem wir zusammengearbeitet haben, insbesondere Linda Ekener Mägidie so leidenschaftlich und intelligent an ihre Arbeit herangeht".

DieDaten werden in den Büros von Zeabuz in Trondheim, Norwegen, gespeichert, und derzeit werden zwei verschiedene SIM-Karten für 5G verwendet. Die eine sendet kleine Datenpunkte rund um den Fernbetrieb, z. B. die aktuelle Position. Die andere wird eingeschaltet, wenn sie per Fernzugriff Daten abrufen und Dinge wie Upgrades durchführen wollen.

"Im Grunde sammeln wir alle Daten von ein paar Überfahrten pro Tag, was eine Menge ist, und nutzen diese Daten, um zu untersuchen, wie das autonome System funktioniert. Im Moment nutzen wir sie für die Entwicklung, aber sie könnten in Zukunft auch für die vorausschauende Wartung oder andere Dinge genutzt werden, aber im Moment konzentrieren wir uns ganz auf die Autonomie.

Vorschriften und Sicherheit

Zeabuz führt seit Anfang 2023 ein Forschungsprojekt durch und hat jetzt ein Treffen mit Transportstyrelsen (der schwedischen Verkehrsbehörde), die für die endgültige Genehmigung zuständig ist, die notwendig ist, da es sich um eine völlig neue Technologie handelt.

"Sie stehen dem Fernbetrieb und der Fernsteuerung des Schiffes sehr positiv gegenüber, obwohl natürlich die Sicherheit der Passagiere an erster Stelle steht. Technisch gesehen liegt die Messlatte sehr hoch, was gut ist", sagt Carl Petersson. "Wir arbeiten also daran, die Sicherheit der Passagiere von Land aus zu gewährleisten, und wir werden wahrscheinlich eine Person an Bord jedes Schiffes haben, die nicht für das Fahren oder die Steuerung des Schiffes ausgebildet ist, die aber in der Sicherheit der Passagiere geschult ist, z. B. in der Handhabung von Rettungswesten und Rettungsinseln. In einer Notsituation wird alles vom Kapitän aus der Ferne gesteuert, so dass die Person an Bord als Unterstützung fungieren soll, ähnlich wie wir es bereits im Zugsystem in Stockholm haben - eine Person, die unabhängig vom Zugführer mit den Fahrgästen arbeitet. Es handelt sich um jemanden, der in Notfällen schnell und ruhig reagieren kann. Wir haben festgestellt, dass die Menschen sehr positiv auf autonomes Fahren reagieren, aber nicht so gut auf unbemanntes Fahren - das sind zwei verschiedene Dinge.

Nachhaltigkeit

"Boatplan Stockholm" ist ein Programm zur Umstellung des gesamten Stockholmer Fährverkehrs von und zu den Schären der Stadt auf einen zu 100 Prozent emissionsfreien Betrieb mit Strom oder Wasserstoff als Kraftstoff. Auch wenn es sich um eine laufende Initiative handelt, ist Zeabuz so etwas wie ein Wendepunkt in der Entwicklung der Stadt zu einer umweltfreundlichen und grünen Stadt.

"Es gibt keinen Grund, es nicht zu tun, und die Mittel sind da, um es möglich zu machen, also war es für uns nie eine Frage. Nachhaltigkeit ist der Weg in die Zukunft, denn wir sind als Gesellschaft genau dort angekommen", sagt Carl Peterson.

Die Zukunft

Seit der Markteinführung des MF Estelle im Frühjahr hat Zeabuz weltweit viel Aufmerksamkeit erregt. Die Einführung in Stockholm löste Artikel auf der ganzen Welt aus, von den nordischen Ländern bis nach Australien.

"Wir zeigen den Menschen, dass es jetzt möglich ist, und dass man bei der künftigen Stadtplanung darüber nachdenken muss, weil es das Leben der Einwohner erleichtern wird", sagt Carl Petersson. "Viele Städte haben bereits innerstädtische Fährensysteme, aber viele sind veraltet oder verwenden alte Technologien, die oft sehr umweltschädlich sind. Unser Ziel ist es, auf die ganze Welt zu expandieren.

"Unsere größte Herausforderung besteht darin, die Kosten für die Schiffe zu senken - wir müssen die Wirtschaftlichkeit der Skalierung ins Spiel bringen. Wir stehen also mitten in Verhandlungen mit einem der größten Fährenbauunternehmen der Welt, und sie sind sehr daran interessiert, die Sache in Gang zu bringen. Sie sehen, dass dies die Zukunft ist, und wir alle wissen, dass die Produktionskosten nur durch Massenproduktion gesenkt werden können, genau wie bei Bussen oder anderen Verkehrsmitteln.

Zeabuz ist auch in Gesprächen mit einer Reihe von Städten auf der ganzen Welt, die gesehen haben, was sie in Stockholm tun und daran interessiert sind, wie dies Teil des Verkehrssystems ihrer Stadt werden könnte.

"Unsere Lösung passt also perfekt zu dem, was eine Stadt tun muss, um diese Anforderungen und Vorschriften im Bereich der Nachhaltigkeit zu erfüllen und gleichzeitig den Ansprüchen der Bürger gerecht zu werden. Außerdem ist dies eine sehr kosteneffiziente Lösung. Es ist nicht so, dass man eine neue Straße oder Brücke bauen muss - das Wasser ist bereits vorhanden, es geht also um relativ wenig Geld. Eine Reihe von Gemeinden hat sich bereits an uns gewandt, und wir sind bereits in intensiven Gesprächen mit ihnen.

Da Zeabuz global agiert, wird 5G für die Autonomie der Fähren notwendig sein. Mit dem Ausbau des 5G-Roaming-Footprints von Tele2 werden diese Anforderungen an die Autonomie erfüllt.