Mit dem oXeanseeker die Weltmeere durch neue Augen sehen

Ingenieurskunst | Innovationen | Nachhaltigkeit und Klimaschutz | Technologietrends | Auch heute noch sind die Tiefen der Weltmeere zum großen Teil unbekanntes Territorium. Mit dem autonomen Unterwasserfahrzeug "oXeanseeker" will thyssenkrupps Start-up "oXeanpedia" jetzt Licht ins Dunkel bringen – ganz zur Freude von Fischern, Forschern und der maritimen Umwelt.

Unsere Erde scheint restlos entdeckt: Die Spitze des Mount Everest hat der Mensch bisher knapp 7.000-mal erreicht. Die Eiswüsten der Antarktis begrüßen jährlich etwa 30-40.000 Touristen. Und selbst auf der abgelegensten Insel der Welt „Tristan da Cunha“ leben 270 Menschen – 2.800 Kilometer vom nächstgelegenen Festland entfernt. Aber unsere Weltmeere, die ganze zwei Drittel der Erdoberfläche ausmachen, sind zu 70% unerforscht. Mit einer bahnbrechenden Idee möchte ein innovatives Team aus dem thyssenkrupp-Netzwerk die dunklen Flecken unter der Meeresoberfläche sichtbar machen. Ihr Ziel: die Entwicklung von oXeanpedia, der größten Echtzeit-Unterwasser-Datenbank der Welt – inspiriert von den großen digitalen Kartendiensten. Für diese hochambitionierte Mission entwickelte das Start-up den oXeanseeker, ein Unterwasserfahrzeug, das die Gegebenheiten unter Wasser vollkommen autonom erforschen kann. Die Idee zum Projekt entspringt dem hauseigenen Start-up-Accelerator tkGarage.

Der oXeanseeker ermöglicht zukünftig tiefe Einblicke in die Unterwasserwelt. So wissen Fischer und Meeresforscher bald nicht nur, dass etwas unter Ihrem Boot ist, sondern auch, was genau.
Der oXeanseeker ermöglicht zukünftig tiefe Einblicke in die Unterwasserwelt. So wissen Fischer und Meeresforscher bald nicht nur, dass etwas unter Ihrem Boot ist, sondern auch, was genau.

Der oXeanseeker sagt „Ahoi Beifang“

Neben unterschiedlichsten Sensoren, die für verschiedene Anwendungen leicht austauschbar sind, ist der lediglich ein Meter lange und circa 10 Kilo leichte oXeanseeker mit bis zu drei hochauflösenden Kameras ausgestattet. Das eröffnet einen extrem interessanten, aber vielleicht überraschender Markt für den oXeanseeker: die Hochseefischerei – eine Branche, in der ein besonders großer Druck herrscht, sowohl nachhaltig als auch kosteneffizient zu arbeiten, weiß Produktmanager und Ideengeber Max Abildgaard: „Trotz ihrer Sonare und ihrer Erfahrung müssen Fischskipper auch heute noch große Ungewissheiten hinnehmen, denn die genaue Zusammensetzung des Fischschwarms unter ihnen können sie vorher nicht immer eindeutig bestimmen. Als Ergebnis fallen so leider auch heute noch unglaubliche Mengen an Beifang an.“ Beifang, das sind Fische und andere Meerestiere, die zwar im Netz landen, aber nicht das eigentliche Fangziel sind.

Ein Demonstrationsaufbau zeigt, was im Unterwasser-Fahrzeug steckt: Unter dem druckfesten Gehäuse des oXeanseeker verbergen sich diverse Elektronikkomponenten wie ein Prozessor, eine Grafikeinheit, ein WLAN- und GPS-Modul sowie eine Batterie zur Stromversorgung unter Wasser. Der frei durchflutete, tauschbare Bug des Mini-U-Boots trägt je nach Anwendung verschiedenste Sensorik wie ein Altimeter, ein Multibeam Sonar und hochauflösende Kameras mit zugehörigem Lichtsystem.
Ein Demonstrationsaufbau zeigt, was im Unterwasser-Fahrzeug steckt: Unter dem druckfesten Gehäuse des oXeanseeker verbergen sich diverse Elektronikkomponenten wie ein Prozessor, eine Grafikeinheit, ein WLAN- und GPS-Modul sowie eine Batterie zur Stromversorgung unter Wasser. Der frei durchflutete, tauschbare Bug des Mini-U-Boots trägt je nach Anwendung verschiedenste Sensorik wie ein Altimeter, ein Multibeam Sonar und hochauflösende Kameras mit zugehörigem Lichtsystem.

Genau hier setzt der oXeanseeker an: Mit seinen extrem scharfen Augen und der eigens entwickelten Erkennungssoftware kann das Unterwasserfahrzeug die verschiedenen Spezies in den Fischschwärmen vollautomatisch erkennen und die Größe sowie die Anzahl der Fische in einem Schwarm bestimmen. So kann es die jeweilige Zusammensetzung eines Fischschwarms genau bestimmen. Das löst gleich zwei der dringlichsten Probleme der Hochseefischerei – zu kleine Zielfische und den Beifang, der übrigens nicht nur der Umwelt und den Tieren selbst, sondern auch den Skippern bzw. Eigentümern schadet. Denn: Auch der Beifang muss an Land gebracht, verarbeitet und günstig abverkauft werden. Zudem entsteht ein großer finanzieller Verlust, weil der Beifang aus der erteilten Fangquote abgezogen wird. „Der oXeanseeker gibt den Fischern Augen im Wasser“, erklärt Abildgaard. „Und damit die Grundlage für Entscheidungen, die nicht auf Vermutungen, sondern auf klaren Fakten basieren.“

Einfache Idee, wirkungsvoller Einsatz: Der oXeanseeker basiert auf günstig herstellbaren Systemen, welche mit hoher Selbstständigkeit das dunkle, unsichtbare Meer zum Großteil selbstständig durchsuchen – und so Antworten auf wichtige Fragen von Hochseefischern finden.
Einfache Idee, wirkungsvoller Einsatz: Der oXeanseeker basiert auf günstig herstellbaren Systemen, welche mit hoher Selbstständigkeit das dunkle, unsichtbare Meer zum Großteil selbstständig durchsuchen – und so Antworten auf wichtige Fragen von Hochseefischern finden.

Intuitive Anwendung, revolutionäres Ergebnis

Ist der oXeanseeker einmal an Bord eines Fischtrawlers, ist seine Anwendung kinderleicht: Nachdem die Crew einen Schwarm auf dem schiffseigenen Multibeam-Sonar ausgemacht hat, schmeißt sie das Fahrzeug einfach ins Wasser. Selbstständig taucht es dem potenziellen Fang entgegen und nimmt Videosequenzen auf. Nachdem der oXeanseeker den Schwarm genau analysiert hat, taucht er wieder auf und sendet der Crew alle benötigten Daten über die Zusammensetzung des Schwarms und die potenzielle Beifangquote direkt auf die Schiffsbrücke. Die Fischer können dann entscheiden, ob ein Fang wirtschaftlich sinnvoll ist.

So sieht der Blick des oXeanseeker unter der Meeresoberfläche aus: Dank seiner Hightech-Ausrüstung erkennt das Unterwasserfahrzeug Fischarten anhand ihrer Größe und Form ganz von selbst – in diesem Fall zieht ein Schwarm Heringe vorbei.
So sieht der Blick des oXeanseeker unter der Meeresoberfläche aus: Dank seiner Hightech-Ausrüstung erkennt das Unterwasserfahrzeug Fischarten anhand ihrer Größe und Form ganz von selbst – in diesem Fall zieht ein Schwarm Heringe vorbei.

Aktuell unterscheidet der oXeanseeker die drei wichtigsten europäischen Fischarten – im Laufe des nächsten Jahres werden dann bis zu zehn Fischarten unterschieden werden können. Prinzipiell ist das selbstlernende Unterwasserfahrzeug aber in der Lage, weitaus mehr Arten zu identifizieren. „Der oXeanseeker nutzt ein künstliches neuronales Netzwerk, ähnlich einer Gesichtserkennung. Diese Software lernt niemals aus – wir können ihr mit etwas Zeit also fast alles beibringen“, sagt Projektmanager Marc Schiemann. „Damit erhält die Crew ganz autark eine Entscheidungsgrundlage, die Ihre Fangqualität enorm verbessern und den Fischfang nachhaltiger machen wird. Eine so effektive Form, um ungewollten Beifang zu reduzieren, gibt es in dieser Form bisher nirgendwo sonst.“

Der oXeanseeker bereichert auch die Meeresforschung

„Um wirtschaftlicher, umweltfreundlicher und nachhaltiger zu arbeiten, sind Hochseefischerei und Meeresforschung auf umfassende Unterwasser-Ozeandaten angewiesen“, erklärt Schiemann. „Unser modular aufgebauter oXeanseeker ist so flexibel, dass er für verschiedene Anwendungen einfach und individuell angepasst werden kann.“ Dafür ist das Mini-U-Boot in der Lage, mehrere Stunden selbstständig zu tauchen und dabei in Tiefen von bis zu 100 Metern vorzudringen. Eine weiterentwickelte Version des Fahrzeugs soll ab dem ersten Quartal 2019 sogar bis zu 200 Meter tief tauchen können.

Die Technologie bringt aber nicht nur für die Hochseefischerei einen entscheidenden Mehrwert: Dank seiner umfassenden Analysefähigkeiten ist der oXeanseeker, genau wie thyssenkrupps Hightech-Fahrzeug „Modifiable Underwater Mothership“ oder das hochgenaue autonome Unterwasserfahrzeug „SeaCat“  auch für Meeres-Forscher und -Biologen Gold wert. Er erfasst Daten zur Fischpopulation, zum Druck, zur Wassertemperatur, zum Salzgehalt im Wasser und zur Wasserqualität auf einfache Weise, wertet sie aus und präsentiert sie dem Wissenschaftler in Quasi-Echtzeit – ganz nach den jeweiligen individuellen Forschungsbedürfnissen.

„Mit dem oXeanseeker als Werkzeug legen wir die Grundlage für unser langfristiges Ziel, das wir mit oXeanpedia erreichen wollen: das ‚Internet of underwater Things'“, fasst der Projektmanager zusammen. „Durch ihn bekommen Kunden sowie Forschungseinrichtungen einen genauen Überblick über die aktuelle Situation unserer Meere. Durch die so gewonnenen Daten werden dann auch ihre Prognosen genauer. Mit dieser regelmäßigen Erfassung der Parameter liefern wir so mehr als nur Unterwasser-Daten – nämlich ein Werkzeug, um unsere Meere besser, schneller und effizienter zu verstehen.“

So beginnt Innovation: Auf dem Demo Day der tkGarage 2017 war der erste Prototyp des oXeanseeker noch mit einer handelsüblichen GoPro-Kamera und durch Kabelbinder fixierte Lampen ausgestattet. Nun steht die erste marktreife Version in den Startlöchern.
So beginnt Innovation: Auf dem Demo Day der tkGarage 2017 war der erste Prototyp des oXeanseeker noch mit einer handelsüblichen GoPro-Kamera und durch Kabelbinder fixierte Lampen ausgestattet. Nun steht die erste marktreife Version in den Startlöchern.

Großes Interesse am oXeanseeker – Markteinführung steht bevor

Das Interesse potenzieller Kunden am oXeanseeker ist groß. Das Team von oXeanpedia hat sein Produkt auf internationalen Messen vorgestellt und europaweit unterschiedliche Kunden besucht. „Deren Feedback war stets positiv, es gibt viele Interessenten“, so Schiemann. „Dazu gehört auch die Europäische Kommission, die überlegt, das Projekt finanziell zu fördern.“ Die zukünftige Planung hat das Team im Zusammenspiel mit den Investoren klar abgesteckt. Das hohe Tempo – von der ersten Idee bis zur Marktreife sind weniger als 18 Monate vergangen – soll beibehalten werden. Konkrete Kundenanfragen bestehen, das Team schreibt erste Angebote – der Verkauf des ersten oXeanseeker ist in den nächsten Monaten geplant.

Darüber hinaus laufen erste Versuche, um den oXeanseeker auch für weitere Anwendergruppen wie die küstennahe Meeresbodenvermessung, für Hafenbetreiber, den Küstenschutz oder Search-and-Rescue-Missionen fit zu machen. Unterhalb der Wasserkante ist für das oXeanpedia-Team also noch viel zu holen.

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