The Potential of Shore Power to Mitigate Air Pollution in Seaports: A Case Study of the Port of Bremerhaven Based on Vessel OPS Capability
Cette étude démontre que la mise en œuvre de l'alimentation électrique à quai (OPS) au port de Bremerhaven pourrait réduire considérablement les coûts opérationnels et externes tout en diminuant de manière significative les émissions de pollution atmosphérique, bien que son succès dépende du prix de l'électricité, de la compatibilité des navires et de l'investissement dans les infrastructures.
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Lorsqu'un navire massif est amarré à un quai, il ne se contente pas de reposer ; il vrombit du travail bruyant et constant nécessaire pour maintenir ses lumières allumées, sa réfrigération en marche et le confort de son équipage. Depuis des décennies, la méthode standard pour alimenter ces systèmes consiste à faire fonctionner les propres moteurs diesel du navire, brûlant ainsi du carburant juste à côté de la ville. Cette pratique, appelée « hotelling », injecte un flux constant de fumée et de vapeurs dans l'air entourant le port, contribuant aux problèmes de santé locaux et au changement climatique. La solution proposée par les ingénieurs et les environnementalistes est étonnamment simple : brancher le navire sur la terre. En se connectant au réseau électrique sur le rivage, un vaisseau peut éteindre ses moteurs sales et puiser une électricité propre à la place. Cette technologie, appelée alimentation électrique à quai, existe et fonctionne, mais son adoption a été lente, freinée par le coût élevé de la construction des connexions et l'incertitude quant à savoir si elle est réellement moins chère ou plus propre que la combustion de carburant.
Des chercheurs de l'Institut d'économie et de logistique maritime et de l'Université Heriot-Watt ont décidé de lever cette incertitude en examinant un port réel et opérationnel : Bremerhaven, en Allemagne. Plutôt que de deviner des possibilités futures, ils ont examiné les mouvements réels de milliers de navires ayant visité le port en 2024. Ils se sont concentrés sur trois types spécifiques de navires qui dominent le port : les navires porte-conteneurs, massifs et cubiques, qui transportent des marchandises mondiales, les paquebots de croisière géants qui apportent des touristes, et les transporteurs de voitures qui transportent des automobiles. L'équipe a recueilli les registres détaillés de chaque arrivée et départ de ces navires, calculant exactement combien de temps ils sont restés à quai et quelle quantité d'énergie ils auraient eu besoin pour maintenir leurs systèmes en marche. Ils ont ensuite construit un modèle informatique pour simuler trois futurs différents pour le port. Dans le premier scénario, ils ont observé la réalité d'aujourd'hui, où aucun navire n'utilise l'alimentation à quai. Dans le deuxième, ils ont imaginé un juste milieu où seuls les navires déjà équipés pour se brancher le feraient. Dans le troisième, ils ont envisagé une transformation complète où chaque navire éligible se brancherait pendant toute la durée de son séjour.
Les résultats de cette simulation révèlent un contraste saisissant entre la situation actuelle et ce qui est possible. Dans le scénario de référence, où les navires continuent de brûler du carburant, le port enregistre une facture massive pour les dommages causés à la santé humaine et au climat. Les chercheurs ont calculé que la pollution atmosphérique et les gaz à effet de serre rejetés par ces navires coûtent à la société près de 97 millions d'euros par an en dommages sanitaires et effets climatiques, un chiffre qui est en fait supérieur au coût du carburant lui-même. Ce coût caché représente le prix des maladies respiratoires et de la dégradation de l'environnement que la communauté portuaire paie sans le voir sur une facture de carburant. Cependant, lorsque les chercheurs ont basculé le modèle vers le scénario où seuls les navires actuellement capables d'utiliser l'alimentation à quai l'utiliseraient réellement, l'image a radicalement changé. Même ce passage partiel, impliquant qu'une fraction de la flotte totale, a réduit les coûts externes de près d'un quart, économisant plus de 22 millions d'euros par an. Les améliorations les plus significatives proviennent des porte-conteneurs, simplement parce qu'il y en a beaucoup, mais la réduction des polluants nocifs comme les oxydes d'azote et les particules fines a été ressentie pour tous les types de navires.
La découverte la plus frappante est apparue lorsque l'équipe a modélisé un futur où chaque navire pouvant utiliser l'alimentation à quai le ferait réellement. Dans ce scénario d'adoption complète, les coûts opérationnels pour le port et les compagnies maritimes ont chuté de 80 %. La raison de cette économie spectaculaire réside dans le prix de l'énergie. En Allemagne, le gouvernement propose un taux de taxation spécial sur l'électricité utilisée à cette fin spécifique, rendant l'électricité nettement moins chère que l'achat de carburant marin. Dans ces conditions, le coût de fonctionnement des navires à l'électricité est bien inférieur au coût de la combustion du diesel. De plus, les bénéfices environnementaux sont presque totaux, les coûts externes chutant de plus de 97 %. L'air autour du port deviendrait presque entièrement exempt des fumées qui s'échappent actuellement des cheminées des navires. Les chercheurs ont noté que la seule utilisation de carburant restante serait pour les brefs moments lors de la connexion ou de la déconnexion du câble, ou pour les visites très courtes où le branchement n'est pas pratique.
Pourtant, l'étude offre également un rappel salutaire que la technologie seule n'est pas une baguette magique. Les chercheurs ont souligné que la propreté de l'alimentation à quai dépend entièrement de la manière dont cette électricité est générée. Si le réseau électrique brûle encore du charbon ou du gaz pour répondre à la nouvelle demande, la pollution se déplace simplement de la cheminée du navire vers la cheminée de la centrale électrique, et les bénéfices climatiques diminuent. De plus, l'étude a mis en évidence une complication croissante avec le gaz naturel liquéfié, ou GNL, un carburant vers lequel de nombreux nouveaux navires se tournent. Bien que le GNL soit plus propre que le diesel, les navères utilisant ce dernier brûlent souvent l'excès de gaz pendant qu'ils sont à quai, et beaucoup de ces navires ne sont pas encore conçus pour le système d'alimentation à quai. Cela crée un décalage où les navires les plus récents et les plus « propres » pourraient ne pas être en mesure d'utiliser la solution la plus propre disponible. Les chercheurs ont également noté que le succès financier de ce plan repose largement sur les exonérations fiscales actuelles sur l'électricité ; sans elles, l'avantage de coût disparaîtrait, et la transition stagnerait.
En fin de compte, l'étude conclut que l'alimentation électrique à quai est un outil puissant, mais qu'elle nécessite un effort coordonné pour fonctionner. Il ne suffit pas qu'un port construise les câbles ; il faut que les navires soient modernisés pour les accepter, et que l'électricité provienne d'un réseau propre. Les données de Bremerhaven montrent que le potentiel d'économie d'argent et d'amélioration de la santé publique est énorme, mais il est conditionnel. La transition exige que les ports, les compagnies maritimes et les gouvernements travaillent ensemble pour garantir que l'électricité soit abordable, que l'infrastructure soit prête et que les navires soient compatibles. Pour le port de Bremerhaven, et potentiellement pour les ports du monde entier, la voie à suivre est claire : branchez les navires, mais seulement si le reste du système est prêt à soutenir le changement. La technologie est là, l'argument économique est solide sous réserve des bonnes règles, et le bénéfice environnemental est immédiat, mais cela exige une approche holistique qui va au-delà de la simple installation d'une prise.
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