Maritime Forschung

Das DLR betreibt selbst maritime Testfelder und Reallabore oder ist daran beteiligt, wie beim Testfeld eMIR (e-Maritime Integrated Reference Platform). So wird zusätzlich der Transfer von der Forschung in die Anwendung gefördert. Gleichzeitig gestaltet das DLR den maritimen Raum als verlässlicher und neutraler Partner für die Industrie mit.

Maritimes Verkehrsmanagement

Menschen und Güter sollen schnell, umweltfreundlich und sicher von einem Ort zum anderen gelangen. Grundlage dafür sind zuverlässige Seewege und Häfen, die einen problemlosen Wechsel von Straßen-, Schienen- und Wassertransport ermöglichen. Diese sogenannte intermodale Logistik ist auch ein Schlüssel im internationalen Wettbewerb. Und nicht ohne Grund gehören Seewege und Häfen zur kritischen Infrastruktur.

Die Digitalisierung der Seewege und Häfen und letztlich der gesamten Lieferketten führt zu neuen Technologien und Geschäftsmodellen: Sensorik, Vernetzung sowie intelligente Informationsverarbeitung und Steuerungen bieten Ansätze für eine ganzheitliche Gestaltung des maritimen Transportes. Breitbandige Kommunikation von Schiff zu Schiff und Schiff zu Land schafft die Voraussetzung für die Verkehrsoptimierung und Verkehrssteuerung. Sie ist gleichzeitig die Basis für hochautomatisierte Assistenzsysteme bis hin zur Autonomen Schifffahrt. Die Entwicklungen ermöglichen auch ein digitales Abbild des Seeverkehrs und der Häfen bis hin zur Hinterlandlogistik.

Das DLR unterstützt diese Aktivitäten mit seinem wissenschaftlichen Know-how zum Beispiel im Projekt FuturePorts. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gestalten in dem Projekt den Hafen der Zukunft aktiv mit. Zehn DLR-Institute sind beteiligt. Sie arbeiten daran, die Verkehrsführung zu optimieren, die emissionsfreie Schifffahrt voranzutreiben, hochautomatisierte Assistenzsysteme zu entwickeln sowie die Koordination von Transportketten zu verbessern.

Maritime Sicherheit

Das DLR leistet einen wichtigen Beitrag, um die Gefahrenabwehr auf See und an der Küste zu verbessern – sowohl in Deutschland als auch international. Dadurch stärkt das DLR Sicherheitsbehörden und Betreiber kritischer Infrastrukturen. Es sorgt gleichzeitig für Innovation und Wachstum in der maritimen Zulieferindustrie. Die maritime Sicherheitsforschung im DLR richtet ihre Ziele an den Bedürfnissen der Akteure aus, die von zentraler Bedeutung für die Versorgung der Bevölkerung mit Gütern, Dienstleistungen und Energie sind. Dazu gehören zum Beispiel sichere Transportwege, eine resiliente Energieversorgung und eine möglichst unbelastete marine Umwelt.

Forschung zur maritimen Sicherheit gibt es im DLR schon seit mehr als zehn Jahren. Die DLR-Expertise wurde seitdem erfolgreich zur Entwicklung sicherheitsrelevanter Technologien und Systeme eingesetzt. Durch den interdisziplinären Ansatz kann das DLR realistische Szenarien identifizieren und Praxislösungen anbieten. Diese umfassen beispielsweise Sensortechnologien vom Meeresboden bis in den Weltraum für die Überwachung des maritimen Raums, Methoden zur Gefahrstofferkennung auf der Wasseroberfläche, Technologien zur Detektion von Munitionsaltlasten am Meeresgrund, Assistenzsysteme für Hubschraubereinsätze auf See, Verfahren zum Schutz vor Angriffen und zur Stärkung der Resilienz maritimer Infrastrukturen sowie Verschlüsselungstechniken für die maritime Kommunikation.

Maritime Energieforschung

Der maritime Sektor bietet großes Potenzial bei der Reduktion von Emissionen. Daher arbeitet das DLR an nachhaltigen Lösungen für maritime Energiesysteme und Antriebe. Von der Komponentenentwicklung bis zur Erprobung an Land und auf See werden neue Antriebstechnologien ebenso entwickelt und erprobt wie alternative Treibstoffe und die nötige Infrastruktur. Virtuelle Schiffsmodelle helfen dabei.

Das DLR entwickelt nachhaltige Antriebssysteme für verschiedene Leistungsklassen. Die DLR-Fachleute erforschen hierfür die gesamte Bandbreite verfügbarer Energiesysteme beziehungsweise Energieträger – von brennstoffzellenbasierten Antrieben über Batterien bis hin zu alternativen Treibstoffen. Sie arbeiten außerdem an Entwurfsmethoden sowohl für die Auslegung der Energiesysteme und der Tanks an Bord als auch für die nötige Versorgungsinfrastruktur im Hafen. Ein wesentlicher Aspekt für eine erfolgreiche Transformation ist hierbei die Anwendung eines ganzheitlichen Forschungsansatzes, um die spezifischen Herausforderungen im maritimen Sektor zu berücksichtigen. Hierfür erarbeitet das DLR Methoden, um das Gesamtsystem Schiff im Kontext neuer maritimer Energiesysteme energieeffizienter und nachhaltiger zu machen. Die beinhaltet die Bereiche Zuverlässigkeit und Sicherheit der Systeme im maritimen Anwendungsbereich, die komplexe Integration in die verschiedenen Leistungsklassen und deren schiffspezifischen Herausforderungen, und die Reduktion des generellen Energiebedarfs bei gleicher Performance.

Das DLR unterstützt die Transformation des gesamten Sektors bis hin zur Dekarbonisierung im maritimen Bereich. Die Forschung wird am Institut für Maritime Energiesysteme gebündelt.

Automatisierung

Assistenzsysteme für hochautomatisiertes und autonomes Fahren auf dem Wasser machen die Schifffahrt der Zukunft sicherer, effizienter und komfortabler. Sie leisten auch einen Beitrag dazu, den Güterverkehr von der Straße auf die Wasserstraßen zu verlagern. Weitergehende Autonomie erfordert eine neue Rollenverteilung zwischen Mensch und Maschine, zum Beispiel über Remote Control oder Operation Centern.

Der vom DLR entwickelte Anlege-Assistent SmartKai ist ein Beispiel für neue Assistenzsysteme: In die Kaimauer sind Laser-, Radar- und Umweltsensoren integriert. Die damit ermittelten Daten werden auf einem Tablet auf der Brücke angezeigt. So unterstützt die hafenseitige Sensorik das Schiffsführungs- und Lotsenpersonal beim Anlegen. Im Projekt Scippper ist außerdem weltweit zum ersten Mal eine automatisierte Schleuseneinfahrt gelungen. Basis war eine vom DLR entwickelte Plattform für hochgenaue Positions- und Lagebestimmung. Schleuseneinfahrten gehören zu den schwierigsten Manövern für die Schiffsführung.

Die maritimen Forschungsaktivitäten verteilen sich aktuell auf 24 DLR-Institute und Einrichtungen. Das DLR-Institut für den Schutz maritimer Infrastrukturen in Bremerhaven und das DLR-Institut für Maritime Energiesysteme in Geesthacht und Kiel arbeiten ausschließlich an maritimen Themen. Darüber hinaus hat zum Beispiel das DLR-Institut für Kommunikation und Navigation in Neustrelitz eine Fachabteilung für Nautische Systeme. Eine maritime Arbeitsgruppe am Earth Observation Center nutzt Radarsensoren für die Erforschung der Meere. Das Institut für Systems Engineering für zukünftige Mobilität hat maritime Teams in allen Abteilungen: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickeln hier hochautomatisierte und autonome Verkehrssysteme und identifizieren Anforderungen. Größere maritime Teams gibt es in den Instituten für Robotik und Mechatronik, Physik der Atmosphäre, Technische Thermodynamik, Flugsystemtechnik, Hochfrequenztechnik und Radarsysteme sowie Verkehrssystemtechnik. Außerdem sind die Institute für Flugführung, Optische Sensorsysteme, Verkehrsforschung, Fahrzeugkonzepte, Luftverkehr, Raumfahrtantriebe, Systemleichtbau, Quantentechnologien, Future Fuels, Verbrennungstechnik, Systemdynamik und Regelungstechnik, Vernetzte Energiesysteme und die Einrichtung Flugexperimente beteiligt.