The Potential of Shore Power to Mitigate Air Pollution in Seaports: A Case Study of the Port of Bremerhaven Based on Vessel OPS Capability

巨大な船がドックに停泊しているとき、それは単に静止しているわけではありません。照明を灯し、冷蔵装置を動かし、乗組員の快適さを保つための、絶え間なく騒々しい作業によって脈動しています。数十年にわたり、これらのシステムに電力を供給する標準的な方法は、船自身のディーゼルエンジンを稼働させ続け、都市のすぐそばで燃料を燃やすことでした。「ホテリング」として知られるこの慣習は、港の周囲の空気に煙とガスを絶え間なく送り出し、地域の健康問題や気候変動の一因となっています。エンジニアや環境保護論者が提案する解決策は、驚くほど単純です。船を陸地に「プラグイン」することです。船を陸上の電力網に接続することで、船舶は汚れたエンジンを停止し、代わりにクリーンな電力を引き込むことができます。この技術は「陸上電源供給（オンショア・パワー・サプライ）」と呼ばれ、既に存在し、機能していますが、接続を構築するための高いコストと、それが本当に燃料を燃やすよりも安価でクリーンなのかという不確実性の間で、その普及は遅れています。

海洋経済物流研究所およびヘリオット・ワット大学の研究者たちは、この不確実性を打破するために、ドイツのブレーマーハーフェンという実際に稼働している港に着目することにしました。将来の可能性を推測するのではなく、彼らは2024年に同港を訪れた数千隻の船舶の実際の動きを調査しました。彼らは、港を支配する3つの特定の種類の船舶に焦点を当てました。世界の物資を運ぶ箱型のコンテナ船、観光客を運ぶ巨大なクルーズ客船、そして自動車を輸送する自動車運搬船です。研究チームは、各船舶が到着および出発した詳細な記録を収集し、それらがドックに停泊していた正確な時間と、システムの稼働を維持するために必要となる電力量を算出しました。その後、彼らはコンピュータモデルを構築し、港における3つの異なる未来をシミュレーションしました。第1のシナリオでは、現在、陸上電源を使用していない現実の状況を見ました。第2のシナリオでは、すでに接続機器を備えている船舶のみが接続を行うという中間的な状況を想定しました。第3のシナリオでは、資格のあるすべての船舶が滞在期間中完全に接続するという、完全な変革を想定しました。

このシミュレーションの結果は、現状と可能性の間に極めて鮮明な対照があることを明らかにしています。船舶が燃料を燃やし続けるベースラインのシナリオでは、港は人間への健康被害と気候への影響に対して膨大な請求を受けることになります。研究者たちは、これらの船舶によって放出される大気汚染物質と温室効果ガスが、社会に対して年間約9,700万ユーロの健康被害と気候影響のコストをもたらしていると算出しました。この数値は、燃料自体のコストよりも高くなっています。この隠れたコストとは、燃料の請求書には現れないものの、港のコミュニティが支払っている呼吸器疾患や環境悪化の代償なのです。しかし、研究者がモデルを「現在陸上電源を利用できる船舶のみが実際に利用する」というシナリオに切り替えると、状況は劇的に変化しました。全船団のごく一部であるこの部分的な切り替えだけで、総外部コストはほぼ4分の1削減され、年間2,200万ユーロ以上の節約となりました。最も顕著な改善は見られたのはコンテナ船であり、その理由は単にそれらの数が非常に多いためですが、窒素酸化物や微粒子といった有害な汚染物質の減少は、すべての船舶タイプにおいて実感できるものでした。

チームが、陸上電源を利用できるすべての船舶が実際に利用する未来をモデル化したとき、最も衝撃的な発見が得られました。この完全採用シナリオでは、港と海運会社の操業コストは80パーセント減少しました。この劇的な節約の理由は、エネルギー価格にあります。ドイツでは、政府がこの特定の目的で使用される電気に対して特別な税率を適用しており、これにより、船舶用燃料を購入するよりも大幅に安価になっています。このような条件下では、船舶を電気で稼働させるコストは、ディーゼルを燃やすコストよりもはるかに低くなります。さらに、環境面でのメリットはほぼ完全なものとなり、外部コストは97パーセント以上減少しました。港の周囲の空気は、現在船舶の煙突から漂っている煙から、ほぼ完全に解放されることになります。研究者たちは、ケーブルの接続時や切断時の短い瞬間、あるいはプラグインが実用的ではない極めて短い訪問時を除けば、燃料の使用は残らないだろうと指摘しました。

しかし、この研究はまた、テクノロジーだけでは魔法の杖にはならないという、厳しい教訓も提示しています。研究者たちは、陸上電源の清潔さは、その電力がどのように生成されるかに完全に依存していると指摘しました。もし電力網が新しい需要を満たすために依然として石炭やガスを燃やしているならば、汚染は船の煙突から発電所の煙突へと移動しただけであり、気候へのメリットは縮小してしまいます。加えて、本研究は、多くの新しい船舶が切り替え先としている液化天然ガス（LNG）に関する増大する複雑さについても強調しました。LNGはディーゼルよりはクージェンですが、多くの船舶はドックに停泊している間も依然として余剰ガスを燃やす必要があり、また、これらの船舶の多くはまだ陸上電源システムに接続できるように設計されていません。これは、最新の「よりクリーンな」船舶が、利用可能な最もクリーンな解決策を利用できないというミスマッチを生み出しています。研究者たちはまた、この計画の財務的な成功は、現在の電気への税制優遇措置に大きく依存していることも指摘しました。これらの優遇措置がなければ、コスト上の優位性は消滅し、移行は停滞してしまうでしょう。

結局のところ、この研究は、陸上電源供給は強力なツールであるが、それが機能するためには調整された努力が必要であると結論付けています。港がケーブルを設置するだけでは不十分です。船舶はそれを受け入れるために改造されなければならず、かつ、その電気はクリーンなグリッドから供給されなければなりません。ブレーマーハーフェンのデータは、金銭を節約し公衆衛生を改善する潜在能力が極めて大きいことを示していますが、それは条件付きです。この移行には、電力が手頃な価格であり、インフラが整っており、船舶が互換性を持っていることを確実にするために、港湾、海運会社、そして政府が協力することが求められます。ブレーマーハーフェン港、そしておそらく世界中の港にとって、進むべき道は明確です。船をプラグインすること、ただし、システム全体がその変化を支える準備ができている場合に限ります。テクノロジーはそこにあり、適切なルール下では経済的な根拠も強く、環境への恩恵も即効性がありますが、それは単にコンセントを取り付けることを超えた、包括的なアプローチを求めているのです。