Weitblick mit System

Die Ingenieure und Software-Spezialisten von HHLA Sky haben ein weltweit einzigartiges, industriell nutzbares Drohnen-System entwickelten - und 2021 gleich den Deutschen Innovationspreis dafür gewonnen. Mehr als 100 Fluggeräte können damit gleichzeitig fliegen, auch Hunderte von Kilometern außerhalb seiner Sichtweite.

Hasibullah Mirzada hat die Zukunft im Blick

Mit Hilfe einer Datenbrille kontrolliert der Service Manager von HHLA Sky den Einsatz von drei Drohnen im Luftraum über dem Hamburger Hafen. Die Brille macht eine virtuelle Realität sichtbar und projiziert Geschwindigkeit und Flughöhe über das reale Stadtmodell vor seinen Augen. Mit einem Handgriff ändert er Flugrichtung und Höhe der Drohne, sobald ein eingeblendeter roter Balken vor seinen Augen über der „Elphi“ vor dem Eintritt in eine Flugverbotszone warnt.

Noch erprobt Mirzada die experimentelle Drohnensteuerung mit Hilfe von Augmented Reality an einem Hafenmodell im HHLA-Verwaltungsgebäude am Terminal Tollerort. Gleich neben ihm nutzt sein Kollege Thorsten Indra die aktuelle Version dieser zukunftsweisenden Technologie bereits in der Praxis. Auf einem Großbildschirm und mehreren 27-Zoll-Monitoren verfolgt er, wie die Drohnen automatisch den Hafen oder Firmengelände von Industriekunden inspizieren.

Weltweit einzigartiges Kontrollsystem

Mirzada und Indra gehören zum Entwicklerteam des Corporate-Startups HHLA Sky, einer Tochter der Hamburger Hafen und Logistik AG (HHLA). Neben einer robusten professionellen Industriedrohne hat das Unternehmen eine weltweit einzigartige Software entwickelt: das Kontrollzentrum für den Drohneneinsatz. Mit diesem System kann Indra mehr als 100 automatisiert fliegende Drohnen auch außerhalb der Sichtweite und in mehreren 100 Kilometern Entfernung überwachen und bei Abweichungen vom programmierten Flugablauf sofort eingreifen. „Wir sind dabei, die schnell wachsende Welt der industriellen Nutzung ferngesteuerter Fluggeräte zu revolutionieren“, sagt Mirzada selbstbewusst, als er seine Brille ablegt.

Ein Hafenbetreiber und Logistikunternehmen als Entwickler von Drohnen-Technologie - im ersten Moment ist der Zusammenhang nicht zu erkennen. Natürlich wäre es denkbar, im ausgedehnten Hafengebiet Ersatzteile und Werkzeuge auf kürzestem Weg durch die Luft zum Einsatzort zu bringen. „Aber Drohnen können viel mehr“, ist Matthias Gronstedt überzeugt, der die HHLA Sky-Geschäfte führt: „Sie können zur Überwachung und Inspektion eingesetzt werden, Prozesse und Abläufe beobachten und über Kameras oder Sensoren jede Menge Informationen liefern.“

Erfahrungen seit 2017

Bereits seit 2017 sammeln Drohnen für die HHLA Informationen über das Geschehen auf der 7200 ha großen Hafenfläche, über den Zustand der Infrastuktur, für die Inspektion der Kräne, Containerbrücken und Anlagen und zur Optimierung der logistischen Prozesse. „Diese Erfahrungen waren eine gute Basis für HHLA Sky und unsere Entwicklungen“, sagt Gronstedt.

Die Idee zu HHLA Sky ist Teil der Digitalisierungsstrategie, die die HHLA-Vorstandsvorsitzende Angela Titzrath für das Hafenunternehmen verfolgt. „Wir nutzen unsere eigenen Aufgaben, unsere Kompetenz und Erfahrung, um neue Technologien und daraus auch zukunftsweisende Geschäftsfelder zu entwickeln“, hat sie als Ziel definiert.

Das Drohnen-Konzept passt in diese Überlegungen: Die HHLA kennt sich mit komplexen Steuerungsprozessen und -abläufen beispielsweise beim Einsatz automatisierter Transportfahrzeuge auf dem Containerterminal Altenwerder - bestens aus. Fernerkundung ist auf den ausgedehnten Wasser- und Terminalflächen schon lange ein wichtiges Thema. Digitalisierung ist im Hafen unter anderem in der Koordinierung der Schiffsan- und abfahrten sowie der Logistikprozesse nach dem Be- und Entladen unverzichtbar.

Kurz nachdem Hasibullah seinen virtuellen Flug zur „Elphi“ beendet hat, startet am Rand des Hamburger Hafens eine weitere HHLA-Sky-Drohne mit einer realen Mission. Operations-Manager und Drohnenpilot Sven Howar überwacht das von sechs Propellern angetriebene Fluggerät mithilfe eines Tablets. Mittels der integrierten Kamera Kamera soll der Sicherheitszaun an der Außengrenze des HHLA Container Terminal Altenwerder (CTA) kontrolliert werden.

Die Drohne bewegt sich nur knapp einen Meter über den Stacheldraht-Spitzen des Zaunes und nur wenige Meter von den Containern entfernt. Der Weg des Fluggerätes ist programmiert, das ist eine der Stärken des Systems. Ein Pilot vor Ort wäre gar nicht erforderlich. „Der Leitstand hat dieselben Funktionalitäten, die ich hier auf meinem Tablet habe“, erläutert Howar.

Sensoren in der Drohne und die Kamera an der Unterseite liefern alle erforderlichen Daten, um das Verhalten und die Position des Fluggerätes zu kontrollieren. „Die genauen Aufgaben und die Flugstrecke können wir programmieren. Gibt es Abweichungen, bekommt der Kollege im Leitstand ein Signal und kann sofort in Echtzeit eingreifen“, so Howar.

Hochprofessionelle Fluggeräte

Dieses System funktioniert offenbar auch unter extremeren Bedingungen: Ähnliche Flüge haben Howar und sein Kollege Matthias Schreiber bereits zur Inspektion der bis zu 130 m hohen Containerbrücken unternommen. Bislang war dafür ein ganzes Team von Industriekletterern erforderlich.

Sowohl die Inspektionsflüge an den Containerbrücken als auch ausgiebige Testrunden außerhalb des Hafens unterstreichen die Leistungsfähigkeit der Drohnen und ihrer Steuerungen. „Wir reden hier nicht über Hobby-Anwendungen, das sind hochprofessionelle Fluggeräte“, betont Gronstedt.

Die Drohnen prüfen vor dem Start selbstständig ihren Betriebszustand. Während des ganzen Fluges überwacht das Gerät zudem seine exakte Position, beobachtet seine Umgebung und erkennt unerwartete Hindernisse. Der Stand der Dinge wird in Nahezu-Echtzeit über das LTE-Mobilfunknetz an den Leitstand übertragen.

Thorsten Indra sieht alle in der Luft befindlichen Drohnen auf einem Großbildschirm. Mit einem Klick kann er die Details über den Einsatz und die aktuellen Daten aufrufen. Registriert das Fluggerät eine Abweichung, löst es im Leitstand einen Alarm aus.

Sollte das Netz abreißen und damit die Datenübertragung zum Leitstand abbrechen, fliegt die Drohne zunächst nach dem zuvor programmierten Plan weiter, danach setzt sie dann zur selbst kontrollierten Landung an.

Selbst für einen Totalausfall ist die Drohne gewappnet: Das 11 kg schwere Fluggerät schwebt dann an einem automatisch auslösenden Fallschirm mit 3m/s zu Boden.

Das Geschäftsmodell sieht sowohl den Drohneneinsatz im Kundenauftrag als auch den Verkauf oder die Vermietung des kompletten Systems vor. Der Markt ist groß, erste Kunden haben bereits Verträge mit HHLA Sky geschlossen.

Beispielsweise könnten Drohnen die Inspektion von Anlagen der Gas-, Öl- und chemischen Industrie übernehmen. Denkbar sei aber auch der Einsatz zur Optimierung interner Transportketten - die Fluggeräte können Kleinteile bis zu 3 kg Gewicht transportieren, eine schnelle Lagerinspektion oder spezielle Messungen zum Beispiel mit Hilfe von Sensoren zur Spektralanalyse vornehmen. Die HHLA Sky Experten unterstützen die Kunden auch dabei, die Prozesse den neuen technischen Möglichkeiten entsprechend neu zu ordnen.

Die faszinierende Einsatzvielfalt ruft auch die Hamburger Polizei auf den Plan. Kaum steht die HHLA-Drohne wieder auf dem Boden neben dem Hafenzaun, kommt ein Streifenwagen zum Landeplatz. Die Beamten haben die Drohne von weitem gesehen. Doch ihre eigentliche Sorge, ob hier alles nach Recht und Gesetz zugeht, rückt schnell in den Hintergrund. Stattdessen interessieren sie sich für die Technik der Drohnen und ihrer Steuerung. Vielleicht werden sie ihren „Peterwagen“ eines Tages gegen eine Drohne tauschen.

Aktualisiert: 5. Juni 2022