Industrial AI – Wie maschinelles Lernen hilft, Datenlücken zu schließen und die Einhaltung von Vorschriften zu gewährleisten

Immer strengere Gesetze und Vorschriften für die Emissionsüberwachung stellen Reedereien, Schiffseigentümer und Schiffsbetreiber vor große Herausforderungen. So schreiben beispielsweise strenge Umweltvorschriften eine kontinuierliche Überwachung und Dokumentation der Schiffsemissionen vor:

Seit 2020 gelten für Schiffskraftstoffe weltweit Schwefelgrenzwerte, seit 2024 müssen in der EU Schiffe für ihren CO₂-Ausstoß bezahlen. An einer globalen Regelung wird auch hier gearbeitet, denn 2050 soll der weltweite Seeverkehr netto-null Emissionen erreichen. Das hat die Internationale Seeschifffahrtsorganisation IMO beschlossen. Kunden und Geldgeber fragen längst nach dem ökologischen Fußabdruck. Es wird also immer wichtiger, Emissionen richtig zu erfassen und dann schnell zu verringern.

In diesem Zusammenhang können Schiffe, die mit Schweröl betrieben werden, mit Scrubbern ausgestattet werden, um den Schwefelgehalt ihrer Abgase zu senken. Die Effizienz der Scrubber wird anschließend mithilfe von kontinuierlichen Emissionsüberwachungssystemen (CEMS) analysiert. Diese Systeme – wie beispielsweise die MARSIC300-Analysatoren – messen die Konzentrationen der relevanten Schadstoffe in den Motorabgasen vor und nach der Reinigung. Mit einem erheblichen Mehrwert: Die Messwerte dokumentieren nicht nur die in die Umwelt abgegebenen Emissionen, sondern überwachen auch die Prozesseffizienz der Scrubber und Katalysatoren selbst.

Diese Emissionswerte müssen von den Schiffsbetreibern dauerhaft überwacht, gespeichert und bei Bedarf an Behörden gemeldet werden. Fällt ein CEMS aus, fehlen bestimmte Abgaswerte und der Schiffsbetreiber kann nicht mehr nachweisen, dass sein Schiff die Grenzwerte einhält. Sie riskieren Non-Compliance und müssen mit Sanktionen rechnen, da sie die Einhaltung der vorgeschriebenen Grenzwerte nicht mehr nachweisen können.

Im Normalfall ist eine Reparatur des ausgefallenen Sensors nur durch geschultes Fachpersonal möglich. Hierdurch drohen dem Schiffsbetreiber unvorhersehbare Risiken wie zusätzlicher manueller Aufwand, höhere Kosten durch hochwertigeren Treibstoff bis hin zu Sanktionen wegen der Nichteinhaltung von Grenzwerten.

Einen Ausweg bietet an dieser Stelle Maritime Suite MARpems – im Endeffekt der digitale Zwilling eines Emissionsüberwachungssystems (CEMS):  Gibt es eine Fehlfunktion oder einen Ausfall bei einem CEMS, so springt die Software ein: Machine-Learning-Modelle berechnen aus den vorhandenen Betriebsdaten des Schiffs und Scrubbers die aktuellen Emissionswerte.

Damit gewährleistet Maritime Suite MARpems eine vorübergehende Emissionskonformität und damit die Erfüllung der IMO-Auflagen. Diese Machine-Learning-Modelle sind für jedes Schiff gleich, trainiert werden sie jedoch individuell für das jeweilige Schiff mit den anlagenspezifischen Daten aus mehreren zurückliegenden Monaten.

Maritime Suite MARpems ist bisher die einzige Lösung auf dem Markt, die von führenden Flaggenstaaten wie der liberianischen, der deutschen und der maltesischen Flagge und Klassifizierungsgesellschaften wie dem DNV akzeptiert ist. Flaggenstaaten legen die Regeln über die Aufsicht in technischen und administrativen Angelegenheiten an Bord der Schiffe fest, die unter seiner Flagge fahren. Weitere Zulassungen durch Flaggenstaaten und Klassifizierungsgesellschaften werden in Kürze folgen. So wird die Akzeptanz der Lösung schrittweise vorangetragen.

Neben der Gewährleistung der Compliance bei gleichzeitiger Reduktion des Aufwands im Falle eines Ausfalls hat MARpems noch einen weiteren positiven Effekt: Die Lösung erhöht die Transparenz über den Zustand der Emissionsmessgeräte und der Scrubber-Funktion, wodurch kurzfristige Serviceeinsätze vermieden und besser geplant werden können. So erhöht das System also die Prozesssicherheit und reduziert Serviceeinsätze auf das notwendige Minimum. Alles in allem steigert MARpems die betriebliche Effizienz und die Wettbewerbsfähigkeit und spart Kosten.