Optimal design of a green ammonia export supply chain from Saudi Arabia under demand, price and route uncertainty: a two-stage stochastic programming approach
Questo articolo impiega un modello di programmazione stocastica a due stadi per dimostrare che una catena di approvvigionamento ottimale per l'esportazione di ammoniaca verde dall'Arabia Saudita verso l'Europa e l'Asia orientale dovrebbe concentrarsi esclusivamente nel sito di NEOM con una capacità di 1,80 Mt/anno, conferendo un significativo vantaggio economico rispetto ai design deterministici e rivelandosi altamente sensibile ai prezzi di mercato e ai costi di capitale sotto incertezze della domanda e delle rotte.
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Il mondo è alla ricerca di un modo per alimentare il proprio futuro senza bruciare combustibili fossili, e una delle soluzioni più promettenti consiste nel trasformare la luce solare e il vento in un combustibile pulito chiamato idrogeno verde. Tuttavia, l'idrogeno è difficile da trasportare attraverso gli oceani perché deve essere mantenuto a temperature estremamente basse o sotto una pressione immensa. Per risolvere questo problema, gli ingegneri spesso convertono l'idrogeno in ammoniaca, una sostanza chimica molto più facile da trasportare e conservare, prima di spedirla nei paesi che ne hanno bisogno. L'Arabia Saudita, con i suoi vasti deserti e i forti venti costieri, è in una posizione unica per diventare un importante esportatore di questa ammoniaca verde. Eppure, costruire le enormi fabbriche e i porti necessari è una scommessa. Gli investitori devono decidere dove costruire e quanto grandi rendere questi impianti anni prima di sapere esattamente quanto combustibile comprerà il mondo, che prezzo pagheranno o se le rotte marittime su cui fanno affidamento rimarranno aperte.
Un nuovo studio di Abdulkader Hanbazazah, dell'Università di Jeddah, affronta questa incertezza creando un sofisticato modello informatico per trovare la strada più sicura e redditizia da seguire. Invece di indovinare un singolo futuro, i ricercatori hanno simulato cinquanta mondi possibili differenti, combinando domanda alta e bassa, prezzi variabili e il rischio che le rotte di navigazione vengano bloccate dai conflitti. Hanno testato cinque potenziali siti costieri in Arabia Saudita — tre sul Mar Rosso e due sul Golfo Arabico — per vedere quale combinazione di pannelli solari, turbine eoliche e impianti chimici sopravvivrebbe agli scenari peggiori pur continuando a generare profitti. L'obiettivo non era solo trovare il modo più economico per produrre ammoniaca, ma progettare una catena di approvvigionamento che potesse resistere alla natura imprevedibile dei mercati globali e della geopolitica.
Il modello ha rivelato un vincitore chiaro per la posizione del primo grande hub di esportazione: NEOM, una nuova città in costruzione nell'angolo nord-occidentale del paese, sul Mar Rosso. Nonostante i porti sul Golfo Arabico siano più vicini ai mercati asiatici come Giappone e Corea, lo studio ha scoperto che le risorse eoliche a NEOM sono talmente migliori da rendere il costo di produzione lì circa 130 dollari per tonnellata inferiore rispetto a qualsiasi altro luogo. Questo vantaggio di prezzo è così grande che anche se la rotta marittima del Mar Rosso venisse bloccata, costringendo le navi a compiere un viaggio molto più lungo attorno all'Africa, il risparmio derivante dal produrre il combustibile a un costo inferiore supererebbe comunque i costi di spedizione aggiuntivi. Di conseguenza, il modello ha escluso la costruzione di strutture di esportazione sulla costa del Golfo per il futuro prossimo, poiché i loro costi di produzione più elevati non verrebbero mai recuperati, indipendentemente da quanto siano sicure le rotte marittime.
Per quanto riguarda la decisione su quanto debba essere grande l'impianto, i ricercatori hanno scoperto che l'approccio più comune di pianificare in base alla media del futuro è in realtà un disastro finanziario. Se un'azienda costruisse un impianto dimensionato per soddisfare la domanda media prevista, perderebbe circa 140 milioni di dollari ogni anno perché l'impianto rimarrebbe inattivo ogni volta che la domanda fosse inferiore alla media. Inveve, la strategia ottimale è costruire un impianto più piccolo, dimensionato per soddisfare il livello di domanda che probabilmente sarà raggiunto o superato nel 90 percento dei casi. Questa progettazione "consapevole del rischio", che si concentra su 1,8 milioni di tonnellate di ammoniaca all'anno, evita i costi pesanti della capacità inutilizzata. Sebbene questo impianto più piccolo possa non catturare ogni possibile vendita, garantisce un profitto costante di circa 160 milioni di dollari all'anno in media, mentre un impianto più grande, di dimensioni medie, perderebbe denaro in metà di tutti gli scenari possibili.
Lo studio ha anche esaminato quanto gli investitori debbano preoccuparsi degli scenari peggiori, come un improvviso calo dei prezzi o un blocco completo del Canale di Suez. Senza garanzie governative, un investitore molto prudente rifiuterebbe di costruire qualsiasi cosa, temendo che un anno avverso possa azzerare i propri risparmi. Tuttavia, i ricercatori hanno scoperto che una semplice rete di sicurezza — un prezzo minimo garantito di 750 dollari per tonnellata di ammoniaca — cambia completamente le carte in tavola. Con questo prezzo minimo in vigore, anche gli investitori più cauti sarebbero disposti a costruire l'impianto, perché l'esito peggiore non risulterebbe più in una perdita. Ciò suggerisce che i contratti internazionali che promettono un prezzo minimo, simili agli schemi già utilizzati in Europa e in Giappone, sono la chiave per sbloccare il capitale necessario per costruire questi massicci progetti di energia verde.
In definitiva, la ricerca dimostra che il futuro delle esportazioni di ammoniaca verde dell'Arabia Saudita dipende meno dal trovare la rotta di navigazione perfetta e più dal fare le scelte giuste su posizione e dimensioni in condizioni di incertezza. Scegliendo il sito con il vento più forte e costruendo un impianto che sia resiliente piuttosto che massimizzato, l'industria può assicurarsi un futuro redditizio anche quando il mondo è imprevedibile. Lo studio conclude che il valore dell'uso di questa pianificazione attenta basata sugli scenari è immenso; essa risparmia centinaia di milioni di dollari rispetto al semplice indovinare, dimostrando che nel mondo ad alto rischio dell'energia verde, l'investimento più intelligente è quello che si prepara all'imprevisto.
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