Het afschaffen van diesel in zeehavens ten gunste van elektrificatie

Volgens de Internationale Maritieme Organisatie was de scheepvaart in 2018 verantwoordelijk voor ruim een ​​miljard ton CO2-uitstoot. Een aanzienlijk deel van deze uitstoot is afkomstig van zeehavenactiviteiten, waaronder het aanmeren van schepen, vrachtafhandeling en transport binnen havengebieden. Als reactie daarop luiden regeringen, niet-gouvernementele organisaties en milieugroeperingen de noodklok en roepen ze op tot dringende maatregelen om de vervuiling in de havens van de wereld te verminderen.

Een van de meest veelbelovende oplossingen voor het koolstofvrij maken van havenactiviteiten is de elektrificatie van deze faciliteiten. Dit plan roept schepen op om elektriciteit aan de kade aan te boren in plaats van hun dieselaangedreven hulpgeneratoren te gebruiken voor verlichting, vrachtafhandeling, verwarming en koeling, accommodatie en elektronica aan boord. Het zou ook nodig zijn om dieselaangedreven kranen, vorkheftrucks en vrachtwagens die enorme zeecontainers van het schip naar de kust verplaatsen, te vervangen door alternatieven op batterijen.

Om dieper in te gaan op deze transformatieve aanpak, IEEE-spectrum sprak onlangs met John Prousalidis, een vooraanstaand voorstander van de elektrificatie van zeehavens. Prousalidis, hoogleraar maritieme elektrotechniek aan de Nationale Technische Universiteit van Athene, speelde een sleutelrol in de ontwikkeling van elektrificatienormen voor zeehavens door zijn betrokkenheid bij IEEE, de International Electrical Commission (IEC) en de International Organization for Standardization (ISO). ). Als vicevoorzitter van het IEEE Marine Power Systems Coördinatiecomité speelde hij een belangrijke rol bij het bevorderen van deze ideeën. Vorig jaar was Prousalidis co-auteur van een belangrijk artikel getiteld “Holistische energietransformatie van de haven: Proteus’ Plan” in IEEE Elektrificatie Magazine. In de paper presenteerden Prousalidis en zijn co-auteurs hun alomvattende visie op de toekomst van havenactiviteiten. De hoofdpunten van het Proteus-plan zijn geïntegreerd in een beleidsdocument over slimme en duurzame havens, gecoördineerd door Prousalidis binnen de Energy Working Group van het European Public Policy Committee; Het beleidsdocument werd in juli 2024 goedgekeurd door het IEEE Global Policy Committee.

Professor Johannes ProusalidisJohannes Prousalidis

Wat is “koud strijken” precies?

Johannes Prousalidis: Koudstrijken houdt in dat de voortstuwings- en hulpmotoren van het schip in de haven worden uitgeschakeld en in plaats daarvan elektriciteit van de wal wordt gebruikt om systemen aan boord van stroom te voorzien, zoals airconditioning, vrachtafhandelingsapparatuur, kombuizen en verlichting. Dit vermindert de uitstoot omdat elektriciteit uit het elektriciteitsnet, vooral uit hernieuwbare bronnen, milieuvriendelijker is dan het ter plaatse verbranden van dieselbrandstof. Technische uitdagingen zijn onder meer het afstemmen van de spanning en frequentie van het schip op de spanning en frequentie van het lokale elektriciteitsnet, dat over het algemeen wereldwijd verschilt, en het aanpakken van aardingsproblemen ter bescherming tegen kortsluiting.

IEEE heeft samen met IEC en ISO een gemeenschappelijke standaard ontwikkeld, 80005, een reeks van drie verschillende standaarden voor hoogspannings- en laagspanningsinterconnectie. Het is misschien (samen met Wi-Fi, een standaard voor draadloze communicatie) de ‘meest populaire’ standaard, aangezien alle overheidsinstanties de neiging hebben om in wetgeving vast te stellen dat dit de standaard is die alle havens moeten volgen om schepen van elektriciteit te voorzien.

Hoe wijdverspreid is de adoptie van deze standaard?

Prousalidis: De Europese Unie heeft per 1 januari 2030 volledige naleving verplicht gesteld. In de Verenigde Staten liep Californië in 2010 voorop met soortgelijke maatregelen. Dit agressieve herstel door middel van elektrificatie wordt nu wereldwijd toegepast, met steun van de Internationale Maritieme Organisatie.

Laten we het hebben over een ander interessant idee dat deel uitmaakt van het plan: regeneratief remmen op kranen. Hoe werkt het?

Prousalidis: Bij het laten zakken van transportcontainers zetten kranen in de regeneratieve remmodus kinetische energie om in elektrische lading in plaats van deze te verspillen als warmte. Net als wanneer een elektrisch voertuig stopt, kan energie worden teruggevoerd naar de accu van de kraan, waardoor mogelijk tot 50 procent aan energiekosten kan worden bespaard – hoewel een conservatieve schatting rond de 20 procent zou liggen.

Wat zijn de geschatte initiële kosten voor het implementeren van koudstrijken in bijvoorbeeld de haven van Los Angeles, de grootste haven van de Verenigde Staten?

Prousalidis: De kosten van de kant-en-klare oplossing bedragen ongeveer 1,7 miljoen dollar per megawatt, inclusief netwerkupgrades, infrastructuur en apparatuur. Een ruwe schatting op basis van enkele vastgestelde regels zou ongeveer $ 300 miljoen bedragen. Het proces van elektrificatie van die haven is al begonnen. Er zijn, voor zover ik weet, zo’n 60 of meer elektrische aansluitingen voor schepen op de pier.

Hoe significant zou de CO2-reductie ten opzichte van de huidige niveaus zijn als er sprake zou zijn van volledige elektrificatie van hernieuwbare energie in de tien grootste en drukste havens ter wereld?

Prousalidis: Als havens volledig worden geëlektrificeerd met behulp van hernieuwbare energie, kan het EU-beleid een 100 procent reductie van de scheepvaartemissies in havengebieden bereiken. Volgens de aanpak van de IMO, die rekening houdt met de energiemix van elk land, zou dit kunnen leiden tot een reductie van 60 procent. Deze aanzienlijke emissiereductie betekent een lagere CO-uitstoot₂stikstofoxiden, zwaveloxiden en deeltjes, waardoor de bijdrage van de scheepvaart aan de opwarming van de aarde wordt verminderd en de gezondheidsrisico’s in nabijgelegen bevolkingscentra worden verminderd.

Als alles volgens plan verloopt en elk land dat in een haven actief is, alles in het werk stelt om te elektrificeren, hoe lang denkt u dan dat het realistisch gezien zal duren om dat aspect van de scheepvaart volledig koolstofvrij te maken?

Prousalidis: Zoals ik al zei streeft de Europese Unie naar volledige elektrificatie van de havens tegen 1 januari 2030. Met alleen al in Europa ongeveer 600 tot 700 havens en de noodzaak om het netwerk te moderniseren, zijn vertragingen echter mogelijk. Niettemin moeten we ons concentreren op het halen van de deadline van 2030, en niet anticiperen op een verlenging. Dit doet denken aan de woorden van pionier Gemini en Apollo-astronaut Alan Shepard toen hij het verschil uitlegde tussen een testpiloot en een normale professionele piloot: “Stel dat elk van hen 10 seconden had voordat ze neerstortten. Een conventionele piloot zou denken: Ik ga binnen 10 seconden dood. Een testpiloot zou tegen zichzelf zeggen: Ik heb 10 seconden om mezelf te redden en het ruimtevaartuig te redden.” Het punt is dat we ons in een kritieke situatie als de strijd tegen de opwarming van de aarde moeten concentreren op de tijd die we hebben om het probleem op te lossen, en niet op wat er gebeurt nadat de tijd om is. Maar de mensheid hoeft geen uitwerpknop in te drukken als we niet alles in het werk stellen om de negatieve gevolgen te vermijden die zullen voortvloeien uit het mislukken van het ‘save the planet’-project.