The Potential of Shore Power to Mitigate Air Pollution in Seaports: A Case Study of the Port of Bremerhaven Based on Vessel OPS Capability
تُظهر هذه الدراسة أن تنفيذ نظام إمداد الطاقة من البر في ميناء بريمرهافن يمكن أن يقلل بشكل كبير من التكاليف التشغيلية والخارجية مع خفض انبعاثات تلوث الهواء بشكل ملحوظ، رغم أن نجاحه يعتمد على أسعار الكهرباء، وتوافق السفن، والاستثمار في البنية التحتية.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
عندما ترسو سفينة ضخمة عند الرصيف، فهي لا تكتفي بمجرد الجلوس، بل تضج بعمل مستمر وصاخب لإبقاء أضواء السفينة مضاءة، وتبريدها يعمل، وطاقمها مرتاحاً. لعقود من الزمن، كانت الطريقة القياسية لتشغيل هذه الأنظمة هي إبقاء محركات الديزل الخاصة بالسفينة تعمل، مما يحرق الوقود بجوار المدينة مباشرة. هذه الممارسة، المعروفة باسم "الرسو الساخن" (hotelling)، تضخ تياراً مستمراً من الدخان والأبخرة في الهواء المحيط بالميناء، مما يساهم في المشكلات الصحية المحلية وتغير المناخ. والحل الذي اقترحه المهندسون والبيئيون بسيط بشكل مدهش: توصيل السفينة باليابسة. فمن خلال الاتصال بالشبكة الكهربائية على الشاطئ، يمكن للسفينة إغلاق محركاتها الملوثة وسحب كهرباء نظيفة بدلاً من ذلك. هذه التكنولوجيا، التي تسمى "إمداد الطاقة من البر" (onshore power supply)، موجودة وتعمل، لكن اعتمادها كان بطيئاً، عالقاً بين التكلفة العالية لبناء الوصلات وعدم اليقين بشأن ما إذا كانت أرخص أو أنظف حقاً من حرق الوقود.
قرر الباحثون في معهد اقتصاديات ولوجستيات النقل البحري وجامعة هيريوت وات قطع هذا الشك عبر النظر في ميناء حقيقي وعامل: بريمرهافن في ألمانيا. فبدلاً من التخمين في الاحتمالات المستقبلية، فحصوا التحركات الفعلية لآلاف السفن التي زارت الميناء في عام 2024. وركزوا على ثلاثة أنواع محددة من السفن التي تهيمن على المرفأ: سفن الحاويات الضخمة التي تحمل البضائع العالمية، وناقلات السياح العملاقة، وناقلات السيارات. جمع الفريق سجلات مفصلة لكل مرة وصلت فيها هذه السفن وغادرت، وحسبوا بالضبط كم استغرقت من الوقت وهي راسية وكم من الطاقة كانت ستحتاجها لتشغيل أنظمتها. ثم بنوا نموذجاً حاسوبياً لمحاكاة ثلاثة سيناريوهات مختلفة للميناء. في السيناريو الأول، نظروا إلى واقع اليوم، حيث لا تستخدم أي سفينة الطاقة من البر. وفي السيناريو الثاني، تخيلوا حلاً وسطاً حيث تستخدم السفن المجهزة بالفعل للتوصيل فقط. وفي السيناريو الثالث، تصوروا تحولاً كاملاً حيث تقوم كل سفينة مؤهلة بالتوصيل طوال مدة بقائها.
تكشف نتائج هذه المحاكاة عن تباين صارخ بين الوضع الحالي وما هو ممكن. في السيناريو الأساسي، حيث تستمر السفن في حرق الوقود، يواجه الميناء فاتورة ضخمة للأضرار الناجمة عن الصحة البشرية والمناخ. فقد حسب الباحثون أن تلوث الهواء وانبعاثات الغازات الدفيئة الناتجة عن هذه السفن كلف المجتمع ما يقرب من 97 مليون يورو سنوياً كأضرار صحية وآثار مناخية، وهو رقم أعلى في الواقع من تكلفة الوقود نفسه. تمثل هذه التكلفة الخفية الثمن الذي تدفعه مجتمعات الموانئ مقابل الأمراض التنفسية والتدهور البيئي دون أن تظهر في فاتورة الوقود. ومع ذلك، عندما قام الباحثون بتغيير النموذج إلى السيناريو الذي تستخدم فيه السفن القادرة حالياً على استخدام طاقة البر فقط، تغيرت الصورة بشكل جذري. فحتى هذا التحول الجزئي، الذي يشمل جزءاً صغيراً فقط من الأسطول الإجمالي، خفض إجمالي التكاليف الخارجية بنحو الربع، موفراً أكثر من 22 مليون يورو سنوياً. وكانت التحسينات الأكثر أهمية من نصيب سفن الحاويات، ببساطة بسبب كثرة عددها، لكن الانخفاض في الملوثات الضارة مثل أكاسيد النيتروجين والجسيمات الدقيقة شعر به جميع أنواع السفن.
وقد ظهرت النتيجة الأكثر إثارة للدهشة عندما وضع الفريق نموذجاً لمستقبل تستخدم فيه كل سفينة قادرة على استخدام طاقة البر هذه الطاقة بالفعل. في سيناريو الاعتماد الكامل هذا، انخفضت التكاليف التشغيلية للميناء وشركات الشحن بنسبة 80 بالمائة. ويعود السبب في هذا التوفير الهائل إلى سعر الطاقة؛ ففي ألمانيا، تقدم الحكومة معدل ضريبة خاصاً على الكهرباء المستخدمة لهذا الغرض المحدد، مما يجعلها أرخص بكثير من شراء الوقود البحري. وتحت هذه الظروف، تكون تكلفة تشغيل السفن بالكهرباء أقل بكثير من تكلفة حرق الديزل. علاوة على ذلك، كانت الفوائد البيئية شبه كاملة، حيث انخفضت التكاليف الخارجية بأكثر من 97 بالمائ %؛ إذ سيصبح الهواء حول الميناء خالياً تماماً تقريباً من الأبخرة التي تنبعث حالياً من مداخن السفن. وأشار الباحثون إلى أن الوقود الوحيد المتبقي سيكون خلال اللحظات القصيرة عند توصيل أو فصل الكابل، أو أثناء الزيارات القصيرة جداً التي لا يكون فيها التوصيل عملياً.
ومع ذلك، تقدم الدراسة أيضاً تذكيراً واقعياً بأن التكنولوجيا وحدها ليست عصا سحرية. فقد أشار الباحثون إلى أن نظافة طاقة البر تعتمد كلياً على كيفية توليد تلك الكهرباء. فإذا كانت الشبكة لا تزال تحرق الفحم أو الغاز لتلبية الطلب الجديد، فإن التلوث سينتقل ببساطة من مدخنة السفينة إلى مدخنة محطة الطاقة، وتتقلص الفوائد المناخية. بالإضافة إلى ذلك، سلطت الدراسة الضوء على تعقيد متزايد مع الغاز الطبيعي المسال (LNG)، وهو وقود ينتقل إليه العديد من السفن الجديدة. فبينما يعد الغاز الطبيعي المسال أنظف من الديزل، إلا أن السفن التي تستخدمه غالباً ما تحتاج إلى حرق الغاز الزائد أثناء رسوها، والعديد من هذه السفن ليست مصممة بعد للاتصال بنظام طاقة البر. وهذا يخلق عدم توافق حيث قد لا تتمكن أحدث السفن "الأكثر نظافة" من استخدام الحل الأنظف المتاح. كما لاحظ الباحثون أن النجاح المالي لهذه الخطة يعتمد بشكل كبير على التخفيضات الضريبية الحالية للكهرباء؛ فبدونها، ستختفي الميزة السعرية، وسيتوقف الانتقال.
في الختام، تخلص الدراسة إلى أن إمداد الطاقة من البر هو أداة قوية، لكنه يتطلب جهداً منسقاً ليعمل. فلا يكفي أن يبني الميناء الكابلات؛ بل يجب تجهيز السفن لتستقبلها، ويجب أن تأتي الكهرباء من شبكة نظيفة. وتظهر البيانات من بريمرهافن أن إمكانية توفير المال وتحسين الصحة العامة هائلة، لكنها مشروطة. ويتطلب الانتقال من الموانئ وشركات الشحن والحكومات العمل معاً لضمان أن تكون الكهرباء ميسورة التكلفة، والبنية التحتية جاهزة، والسفن متوافقة. بالنسبة لميناء بريمرهافن، وللموانئ حول العالم المحتملة، فإن الطريق أمامها واضح: صلوا السفن بالكهرباء، ولكن فقط إذا كان النظام المتبقي مستعداً لدعم هذا التغيير. إن التكنولوجيا موجودة، والحالة الاقتصادية قوية في ظل القواعد الصحيحة، والعائد البيئي فوري، لكن الأمر يتطلب نهجاً شاملاً يتجاوز مجرد تركيب مقبس كهرباء.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.