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Begiffsbestimmung
Smart Port bezeichnet ein Entwicklungskonzept für Häfen, welches auf der kombinierten Nutzung von informationstechnischen Entwicklungen, wie zum Beispiel Sensor- und Big Data-Technologien beruht[1]. Ziel des Konzepts ist die effizientere Ausgestaltung von Verkehrs- u. Warenströmen sowie der Infrastrukturen im Hafengebiet mit Hilfe digitaler Technologien. Die Generierung größer Datenmengen durch den Einsatz der neuen Technologien und deren Überwachung ermöglichen eine Kontrolle und Steuerung der Aktivitäten im Hafengebiet. Die Daten werden über internetbasierte Plattformen gesammelt und mithilfe von verschiedenen verknüpften Analyse- und Visualisierungswerkzeugen aufbereitet[2]. Befürworter des Konzepts erwarten dadurch Effizienzverbesserungen und einen Beitrag zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit. Auch der Umweltschutz wird in dem Konzept adressiert[2][3][4]. Smart Port zielt auf eine umfassende Optimierung der Hafenlogistik durch die Implementation eines ganzheitlichen Konzepts ab, welches auf Basis der Integration von neuen Technologien und der Verknüpfung verschiedener Leistungskennzahlen der Häfen entsteht [5].
Hintergrund
Das Konzept Smart Port entwickelte sich, wie das Konzept Smart City, aus dem Entstehungsprozess im Kontext der Industrie 4.0, welcher auch für die maritime Wirtschaft die Nutzung neuer Technologien ermöglicht. Der Einsatz von Technologien, die durch die Digitalisierung“ aufkamen, wie zum Beispiel neue Sensortechniken, ermöglicht Produktivitäts- und Qualitätssteigerungen. Das Internet der Dinge und verbesserte Sensortechnologien lassen Datenmengen deutlich ansteigen[2]. Häfen können durch das Konzept des Smart Ports in Echtzeit überwacht, Daten analysiert und der Hafen gesteuert werden[4][5]. Die Bundesregierung erkannte die Relevanz der Digitalisierung für Häfen und förderte im Jahr 2016 verschiedenste innovative Hafentechnologien mit ca. 20 Millionen €[5]. Für die Gründung des Deutschen Maritimen Zentrums in Hamburg stellt das Bundesamt für Verkehr und digitale Strukturen weitere 9 Mio. € bis 2019 bereit. Das Zentrum soll die Kompetenzen verschiedener Stakeholder der maritimen Wirtschaft bündeln und sich um die gesamte Thematik Digitalisierung für diese Branche kümmern[6].
Neben den technischen Gründen für Smart Port-Initiativen können auch räumliche Begrenzungen des Hafengebiets ein Grund sein, warum die Aktivitäten des Hafens besser koordiniert werden sollten. Häfen, wie der Hamburger Hafen, haben keine Möglichkeit, den wachsenden Containerzahlen, größeren Schiffen und weiter wachsenden LKW-Transporten im Hafengebiet durch eine räumliche Ausweitung zu begegnen [2]. Aus diesem Grund ist die Optimierung der Hafenaktivitäten ein wichtiges Element, den veränderten Anforderungen gerecht zu werden. Durch Hinwendung zu einem Smart Port-Konzept soll eine Optimierung der Hafenaktivität erzielt werden.
In Deutschland sind vor allem die Smart Port-Konzepte des Hamburger Hafens bekannt[7], welcher als Umsetzungsbeispiel und „digitales Testfeld“ [26] genannt werden kann. Zahlreiche Pilotprojekte des Hafens werden durch eine Forschungsunion bestehend aus der Technischen Universität Hamburg-Harburg (TUHH) mit dem gleichnamigen Forschungsinstitut Smart Port, der Universität Hamburg (UHH), der HafenCity University (HCU), sowie der Hochschule für Angewandte Wissenschaft (HAW) unterstützt. Ziel ist die Erforschung innovativer Technologien und die Integration aller relevanten Daten in einem zentralen System[8]. Internationale Hafenkonferenzen haben gezeigt, dass Hafenbehörden weltweit unter verschiedenen Schlagworten an intelligenten und neuen Konzepten zur weiteren Steigerung der Qualität und Effizienz im Hafen arbeiten [z.B. die Häfen von Rotterdam, Tallin, Málaga oder Barcelona (13,28,29)]. Dabei verstehen sich die „Port Authorities“ als Initiator und Moderator für die Hafenwirtschaft in dieser neuen und digitalen Welt.
Smart Port Konzepte
Die Idee der smarten Vernetzung von Häfen und allen beteiligen Stakeholdern kann in zwei Teilbereiche gegliedert werden [3,14]. Das erste Konzept beschäftigt sich mit dem Kerngeschäft der Häfen: der Logistik. Das zweite Konzept nimmt die Energienutzung und den Umweltschutz in den Blick.
Kerngeschäft - Logistik
Häfen zeichnen sich durch intermodalen Verkehr aus. Die Herausforderungen bestehen in der effizienten Koordination unterschiedlicher Verkehrsmittel, da diese über verschiedene Leitstände separat voneinander koordiniert werden. Smart Port-Konzepte zielen darauf ab, Wasser-, Straßen- und Schienenverkehr im Hafen zentral über Echtzeit-Informationen zu koordinieren. Die beteiligten Kapitäne, Fahrer und Lokführer sollen die für sie relevanten Informationen, z.B. über Staus, Park- bzw. Liegeplatzverfügbarkeit und Terminalzuweisung, schneller als bisher, nämlich in Echtzeit, erhalten, um auf Veränderungen schnellstmöglich reagieren zu können [5,7].
Das Konzept „Smart Port logistics“ des Hamburger Hafens, bei dem speziell intermodale Verkehre vernetzt wurden, stellt eine der ersten Umsetzungen eines Smart Port-Konzepts dar [7]. In diesem Projekt wurden gezielt die an den Verkehrsflüssen im Hafen beteiligten Unternehmen, Kunden sowie weitere relevante Parteien digital miteinander vernetzt. Ziele der Initiative sind:
- „Effiziente Steuerung und Nutzung der vorhandenen Infrastruktur
- Reduzierung der vom Verkehr ausgehenden Emissionen von Luftschadstoffen und Treibhausgas
- Etablierung einer intelligenten Infrastruktur im Hamburger Hafen
- Optimierung der Informationsflüsse zur effizienten Steuerung der Warenströme“ [18].
Die Koordination beim Umladen der Container auf LKWs im Rahmen eines Pilotprojekts über Smart Port logistics führte zu Zeiteinsparungen von 5-10 Minuten pro LKW-Beladung [12]. Bei über 140 000 LKWs pro Tag im Hamburger Hafengebiet trägt Smart Port logistics so zu Zeit- und Kosteneinsparungen bei [8]. Eine effizientere Taktung des Ver- und Entladevorgangs kann sich zudem durch reduzierte Emissionen positiv auf die Umwelt auswirken.
Energienutzung
Die Energienutzung ist ein wichtiger Bestandteil von Smart Port-Konzepten, insbesondere da die Datenlage und Kontrolle des Energieverbrauchs von Häfen aktuell noch als unzureichend gilt[3]. Mithilfe von Sensoren vernetzter Energiesysteme werden die Emissionen und der Energieverbrauch überwacht und sollen somit eine effizientere Nutzung der Energie ermöglichen [11]. Aufgrund der geografischen Lage von Häfen bestehen viele Möglichkeiten erneuerbare Energien in das operationale Geschäft zu integrieren, z.B. Wind- und Wasserenergien [3].
Mit Smart Port energy wird die Nutzung von erneuerbarer Energie im Hamburger Hafen vorangetrieben und getestet. Die Senkung der Abhängigkeit des Hafens von fossilen Energieträgern und die Emissionsreduktion sind Ziele der Initiative. Diese beinhaltet drei Komponenten:
- „Erneuerbare Energie: Der Ausbau alternativer Energiequellen, ihre bedarfsgerechte Bereitstellung und die Entwicklung von Speicherkapazitäten senken die Abhängigkeit von konventionell erzeugtem Strom.
- Energieeffizienz: Die Hamburger Port Authority und der Hafen werden Energieverbrauch und Emissionen durch Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz und intelligente Infrastrukturen senken.
- Mobilität: Im Hamburger Hafen wird durch die Förderung von innovativer und umweltfreundlicher Mobilität ein Beitrag zur effektiven Reduzierung von Emissionen geleistet und erprobt“ [19].
Umweltschutz
Eine große Herausforderung für Häfen sind die Umweltziele der EU, mit welchen ein sicherer, effizienter und ökologisch nachhaltiger europäischer Hafensektor angestrebt wird [14]. Der Hamburger Hafen testet dazu unter anderem verschiedene alternative Antriebstechnologien und Kraftstoffe [9], um durch deren Nutzung die Umwelt zu schonen. Ein Beispiel hierfür ist die Inbetriebnahme der Landstromanlage in Hamburg Altona, welche Kreuzfahrtschiffe während der Liegezeit mit Strom versorgt. Die Schiffsdieselmotoren können so während dieser Zeit ausgeschaltet werden, wodurch die Emissionen im Hafengebiet gesenkt werden [25]
Neben dem Umweltschutz sind auch Bedrohungen durch Umweltfaktoren ein elementarer Faktor, der bei Smart Port-Konzepten nicht außeracht gelassen werden können. Deshalb werden auch Wetterdaten und Meldungen des Katastrophenschutzes oft in das Smart Port-Konzept integriert, um Planungen für den Krisenfall im Vorfeld zu erarbeiten und eine Koordination durch den Krisenstab zu ermöglichen [17,22, 27].
Internationalisierung
Die erfolgreiche Implementierung des Smart Port-Konzepts ermöglicht die Ausweitung über ein weltweites Netzwerk von Häfen, welche miteinander stark informationstechnisch vernetzt sind. Die Ausweitung des Smart Port-Konzepts auf andere Häfen wird auch als Chain Port-Konzept bezeichnet. Ziel dieses Konzepts ist die effizientere Ausgestaltung der maritimen Wirtschaft durch das Teilen von Best Practices und dem Austausch von innovativen Lösungen sowie die Steigerung der Wettbewerbsvorteile. Hierzu ist der Austausch von Informationen und Daten zwischen den beteiligen Häfen eine wichtige Basis für deren Zusammenarbeit [23].
Die Häfen von Hamburg und Barcelona initiierten eine Initiative zur Implementierung eines Chain Port-Konzepts mit den Häfen von Busan, Singapur, Shenzhen, Los Angeles, Felixstowe und Antwerpen [24].
- ↑ Ulrike Gretzel, Marianna Sigala, Zheng Xiang, Chulmo Koo: Smart tourism: foundations and developments. In: Electronic Markets. Band 25, Nr. 3, 1. September 2015, ISSN 1019-6781, S. 179–188, doi:10.1007/s12525-015-0196-8 (springer.com [abgerufen am 14. Juli 2017]).
- ↑ a b c Pablo Fernández, José Miguel Santana, Sebastián Ortega, Agustín Trujillo, José Pablo Suárez: SmartPort: A Platform for Sensor Data Monitoring in a Seaport Based on FIWARE. In: Sensors. Band 16, Nr. 3, 22. März 2016, S. 417, doi:10.3390/s16030417, PMID 27011192, PMC 4813992 (freier Volltext) – (mdpi.com [abgerufen am 14. Juli 2017]).
- ↑ a b G. Buiza, S. Cepolina, A. Dobrijevic, M. del Mar Cerbán, O. Djordjevic: Current situation of the Mediterranean container ports regarding the operational, energy and environment areas. In: 2015 International Conference on Industrial Engineering and Systems Management (IESM). Oktober 2015, S. 530–536, doi:10.1109/IESM.2015.7380209 (ieee.org [abgerufen am 14. Juli 2017]).
- ↑ a b Sebastian Saxe, Ulrike Baumöl: Digitalisierung @ Hamburg Port Authority (HPA) - Herausforderungen, Potenziale und der Weg zur Umsetzung. In: Controlling. Band 28, Nr. 4-5, 30. April 2016, ISSN 0935-0381, doi:10.15358/0935-0381-2016-4-5-254.pdf (vahlen.de [PDF; abgerufen am 14. Juli 2017]).
- ↑ a b Bundesministerium für Wirtschaft und Energie: Staatssekretär Uwe Beckmeyer im Interview mit dem Tagesspiegel Politikmonitoring. Abgerufen am 14. Juli 2017.
- ↑ Sebastian Saxe, Heinz Züllighoven, Holger Breitling, Michael Kowalczyk: Digitalisierung trifft Katastrophenschutz bei Sturmfluten. In: VM Verwaltung & Management. Band 22, Nr. 5, 12. Oktober 2016, ISSN 0947-9856, doi:10.5771/0947-9856-2016-5-275/digitalisierung-trifft-katastrophenschutz-bei-sturmfluten-jahrgang-22-2016-heft-5 (nomos-elibrary.de [abgerufen am 14. Juli 2017]).
- ↑ Paul Alpar, Rainer Alt, Frank Bensberg, Heinz Lothar Grob, Peter Weimann: Anwendungsorientierte Wirtschaftsinformatik - Springer. doi:10.1007/978-3-658-14146-2 (springer.com [abgerufen am 14. Juli 2017]).
- ↑ Welcome | smartPORT. Abgerufen am 14. Juli 2017 (englisch).
