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

Wanneer een enorm schip aan een kade ligt, rust het niet simpelweg; het bromt met het constante, luidruchtige werk om de lichten brandend te houden, de koeling te laten draaien en de bemanning comfortabel te houden. Decennialang was de standaardmanier om deze systemen van stroom te voorzien het draaiende houden van de eigen dieselmotoren van het schip, waarbij brandstof vlak naast de stad wordt verbrand. Deze praktijk, bekend als "hotelling", pompt een constante stroom rook en dampen in de lucht rond de haven, wat bijdraagt aan lokale gezondheidsproblemen en klimaatverandering. De oplossing die ingenieurs en milieubeschermers voorstellen is verrassend eenvoudig: sluit het schip aan op het land. Door verbinding te maken met het elektriciteitsnet op de wal, kan een vaartuig zijn vervuilende motoren uitschakelen en in plaats daarvan schone elektriciteit gebruiken. Deze technologie, genaamd walstroom (onshore power supply), bestaat en werkt, maar de adoptie ervan verloopt traag, gevangen tussen de hoge kosten voor het bouwen van de verbindingen en de onzekerheid of het werkelijk goedkoper of schoner is dan het verbranden van brandstof.

Onderzoekers van het Institute for Maritime Economics and Logistics en de Heriot-Watt University besloten deze onzekerheid weg te nemen door te kijken naar een echte, werkende haven: Bremerhaven in Duitsland. In plaats van te gissen naar toekomstige mogelijkheden, onderzochten zij de werkelijke bewegingen van duizenden schepen die de haven in 2024 bezochten. Ze richtten zich op drie specifieke typen vaartuigen die de haven domineren: de blokvormige containerschepen die wereldwijde goederen vervoeren, de enorme cruiseschepen die toeristen brengen, en de autoveerders die automobielen transporteren. Het team verzamelde gedetailleerde gegevens van elke keer dat deze schepen arriveerden en vertrokken, waarbij ze precies berekenden hoe lang ze aan de kade lagen en hoeveel stroom ze nodig zouden hebben om hun systemen draaiende te houden. Vervolgens bouwden ze een computermodel om drie verschillende toekomsten voor de haven te simuleren. In het eerste scenario keken ze naar de realiteit van vandaag, waarin geen enkel schip walstroom gebruikt. In het tweede scenario stelden ze een middenweg voor waarbij alleen de schepen die al uitgerust zijn om in te pluggen, dat ook daadwerkelijk doen. In het derde scenario voorzagen ze een volledige transformatie waarbij elk in aanmerking komend schip de volledige duur van zijn verblijf inplugt.

De resultaten van deze simulatie tonen een scherp contrast tussen de huidige situatie en wat mogelijk is. In het basisscenario, waar schepen doorgaan met het verbranden van brandstof, ziet de haven een enorme rekening voor de schade aan de menselijke gezondheid en het klimaat. De onderzoekers berekenden dat de luchtvervuiling en de broeikasgassen die door deze schepen worden uitgestoten, de samenleving bijna 97 miljoen euro per jaar kosten aan gezondheidsschade en klimateffecten, een bedrag dat feitelijk hoger is dan de kosten van de brandstof zelf. Deze verborgen kosten vertegenwoordigen de prijs van ademhalingsziekten en milieuverslechtering die de havengemeenschap betaalt zonder dit op een brandstoffactuur te zien. Echter, wanneer de onderzoekers het model wijzigden naar het scenario waarin alleen de schepen die momenteel in staat zijn om walstroom te gebruiken, dit ook daadwerkelijk deden, veranderde het beeld drastisch. Zelfs deze gedeeltelijke overstap, waarbij slechts een fractie van de totale vloot betrokken is, verlaagde de totale externe kosten met bijna een kwart, wat een jaarlijkse besparing van meer dan 22 miljoen euro opleverde. De meest significante verbeteringen kwamen van de containerschepen, simpelweg omdat er zoveel van zijn, maar de vermindering van schadelijke stoffen zoals stikstofoxiden en fijnstof werd gevoeld bij alle typen vaartuigen.

De meest opvallende bevinding kwam naar voren toen het team een toekomst modelleerde waarin elk schip dat walstroom kan gebruiken, dit ook daadwerkelijk doet. In dit scenario van volledige adoptie daalden de operationele kosten voor de haven en de rederijen met 80 procent. De reden voor deze spectaculaire besparing ligt in de prijs van energie. In Duitsland biedt de overheid een speciaal belastingtarief aan voor elektriciteit die voor dit specifieke doel wordt gebruikt, waardoor het aanzienlijk goedkoper is dan het kopen van maritieme brandstof. Onder deze omstandigheden zijn de kosten voor het draaien van de schepen op elektriciteit veel lager dan de kosten voor het verbranden van diesel. Bovendien waren de milieuvant voordelen bijna totaal, waarbij de externe kosten met meer dan 97 procent daalden. De lucht rond de haven zou bijna volledig vrij zijn van de dampen die momenteel uit de schoorstenen van de schepen komen. De onderzoekers merkten op dat het enige resterende brandstofgebruik zou zijn tijdens de korte momenten waarop een schip de kabel aansluit of loskoppelt, of bij zeer korte bezoeken waarbij het inpluggen niet praktisch is.

Toch biedt de studie ook een nuchtere herinnering dat technologie alleen geen toverstaf is. De onderzoekers wezen erop dat de reinheid van de walstroom volledig afhangt van hoe die elektriciteit wordt opgewekt. Als het elektriciteitsnet nog steeds kolen of gas verbrandt om aan de nieuwe vraag te voldoen, verplaatst de vervuiling zich simpelweg van de scheepsschoorsteen naar de schoorsteen van de elektriciteitscentrale, en krimpen de klimaatvoordelen. Daarnaast benadrukte de studie een groeiende complicatie met vloeibaar aardgas, of LNG, een brandstof waarvan veel nieuwe schepen de overstap naar maken. Hoewel LNG schoner is dan diesel, moeten schepen die het gebruiken vaak nog steeds overtollig gas verbranden terwijl ze aangemeerd liggen, en veel van deze vaartuigen zijn nog niet ontworpen om gebruik te maken van het walstroomsysteem. Dit creëert een mismatch waarbij de nieuwste, "schonere" schepen mogelijk niet de schoonste beschikbare oplossing kunnen gebruiken. De onderzoekers merkten ook op dat het financiële succes van dit plan sterk afhankelijk is van de huidige belastingvoordelen voor elektriciteit; zonder deze voordelen zou het kostenvoordeel verdwijnen en zou de transitie stagneren.

Uiteindelijk concludeert de studie dat walstroom een krachtig instrument is, maar dat het een gecoördineerde inspanning vereist om te werken. Het is niet genoeg dat een haven kabels aanlegt; de schepen moeten worden uitgerust om ze te accepteren, en de elektriciteit moet afkomstig zijn van een schoon net. De gegevens uit Bremerhaven tonen aan dat de potentie om geld te besparen en de volksgezondheid te verbeteren enorm is, maar dat dit voorwaardelijk is. De transitie vereist dat havens, rederijen en overheden samenwerken om ervoor te zorgen dat de elektriciteit betaalbaar is, de infrastructuur gereed is en de schepen compatibel zijn. De weg vooruit voor de haven van Bremerhaven, en potentieel voor havens over de hele wereld, is duidelijk: sluit de schepen aan, maar alleen als de rest van het systeem klaar is om de verandering te ondersteunen. De technologie is aanwezig, het economische argument is sterk onder de juiste regels, en de milieuopbrengst is onmiddellijk, maar het vereist een holistische aanpak die verder gaat dan simpelweg het installeren van een stopcontact.