التخلص من الديزل في الموانئ البحرية لصالح الكهرباء

وفقا للمنظمة البحرية الدولية، كان الشحن مسؤولا عن أكثر من مليار طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في عام 2018. وجاءت حصة كبيرة من تلك الانبعاثات من أنشطة الموانئ البحرية، بما في ذلك رسو السفن، ومناولة البضائع، والنقل داخل مناطق الموانئ. واستجابة لذلك، تقوم الحكومات والمنظمات غير الحكومية ومجموعات مراقبة البيئة بدق ناقوس الخطر والدعوة إلى اتخاذ تدابير عاجلة للتخفيف من التلوث في موانئ العالم.

أحد الحلول الواعدة لإزالة الكربون من عمليات الموانئ يتضمن كهربة هذه المرافق. تتصور هذه الخطة توصيل السفن بالطاقة الكهربائية على رصيف السفن بدلاً من تشغيل مولداتها المساعدة التي تعمل بالديزل للإضاءة ومناولة البضائع والتدفئة والتبريد والإقامة والإلكترونيات الموجودة على متن السفينة. كما ستدعو إلى استبدال الرافعات والرافعات الشوكية والشاحنات التي تعمل بالديزل والتي تنقل حاويات الشحن الضخمة من السفينة إلى الشاطئ ببدائل تعمل بالبطاريات.

وللتعمق أكثر في هذا النهج التحويلي، IEEE الطيف تحدثت مؤخرًا مع جون بروساليديس، أحد أبرز المدافعين عن كهربة الموانئ البحرية. لعب بروساليديس، أستاذ الهندسة الكهربائية البحرية في الجامعة التقنية الوطنية في أثينا، دورًا محوريًا في تطوير معايير كهربة الموانئ البحرية من خلال مشاركته مع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE)، واللجنة الكهربائية الدولية (IEC)، والمنظمة الدولية للمعايير (ISO). ). بصفته نائب رئيس لجنة تنسيق أنظمة الطاقة البحرية التابعة لـ IEEE، فقد كان له دور فعال في تطوير هذه الأفكار. في العام الماضي، شارك بروساليديس في تأليف ورقة بحثية رئيسية بعنوان “التحول الشامل للطاقة في الموانئ: خطة بروتيوس”. في مجلة IEEE للكهرباء. في هذه الورقة، حدد بروساليديس والمؤلفون المشاركون رؤيته الشاملة لمستقبل عمليات الموانئ. تم دمج النقاط الرئيسية لخطة بروتيوس في وثيقة السياسة المتعلقة بالموانئ الذكية والمستدامة التي نسقها بروساليديس ضمن مجموعة عمل لجنة السياسة العامة الأوروبية المعنية بالطاقة؛ تمت الموافقة على وثيقة السياسة في يوليو 2024 من قبل لجنة السياسة العالمية التابعة لـ IEEE.

البروفيسور جون بروساليديسجون بروساليديس

ما هو بالضبط “الكي البارد”؟

جون بروساليديس: يتضمن الكي البارد إيقاف تشغيل محركات الدفع والمحركات المساعدة للسفينة أثناء وجودها في الميناء، وبدلاً من ذلك، استخدام الكهرباء من الشاطئ لتشغيل الأنظمة الموجودة على متن السفينة مثل تكييف الهواء ومعدات مناولة البضائع والمطابخ والإضاءة. وهذا يقلل من الانبعاثات لأن الكهرباء من الشبكة، وخاصة من المصادر المتجددة، أكثر ملاءمة للبيئة من حرق وقود الديزل في الموقع. وتشمل التحديات التقنية مطابقة جهد السفينة وترددها مع شبكة الشبكة المحلية، والتي تختلف عمومًا عالميًا، مع معالجة مشكلات التأريض للحماية من دوائر القصر.

لقد طورت IEEE، جنبًا إلى جنب مع IEC وISO، معيارًا مشتركًا، 80005، وهو عبارة عن سلسلة من ثلاثة معايير مختلفة لتوصيل الجهد العالي والجهد المنخفض. وربما يكون (إلى جانب شبكة Wi-Fi، معيار الاتصالات اللاسلكية) هو المعيار “الأكثر سخونة” لأن جميع الهيئات الحكومية تميل إلى وضع قوانين تنص على أن هذا هو المعيار الذي يتعين على جميع الموانئ اتباعه لتزويد السفن بالطاقة.

ما مدى اتساع نطاق اعتماد هذا المعيار؟

بروساليديس: وقد فرض الاتحاد الأوروبي الامتثال الكامل بحلول الأول من يناير/كانون الثاني 2030. وفي الولايات المتحدة، قادت كاليفورنيا الطريق باتخاذ تدابير مماثلة في عام 2010. والآن يجري اعتماد هذا العلاج العدواني عن طريق الكهرباء على مستوى العالم، بدعم من المنظمة البحرية الدولية.

دعونا نتحدث عن فكرة أخرى مثيرة للاهتمام والتي تعد جزءًا من الخطة: الكبح المتجدد على الرافعات. كيف يعمل هذا؟

بروساليديس: عند إنزال حاويات الشحن، تقوم الرافعات في وضع الكبح المتجدد بتحويل الطاقة الحركية إلى شحنة كهربائية بدلاً من إهدارها على شكل حرارة. تمامًا كما هو الحال عندما تتوقف السيارة الكهربائية، يمكن إعادة تغذية الطاقة إلى بطارية الرافعة، مما قد يوفر ما يصل إلى 50 بالمائة من تكاليف الطاقة – على الرغم من أن التقدير المتحفظ قد يصل إلى حوالي 20 بالمائة.

ما هي التكاليف الأولية المقدرة لتنفيذ الكي البارد، على سبيل المثال، في ميناء لوس أنجلوس، وهو أكبر ميناء في الولايات المتحدة؟

بروساليديس: وتبلغ تكلفة الحل الجاهز حوالي 1.7 مليون دولار أمريكي لكل ميجاوات، وتغطي تحديث الشبكة والبنية التحتية والمعدات. إن التقدير التقريبي باستخدام بعض القواعد الأساسية الراسخة سيكون حوالي 300 مليون دولار. وقد بدأت بالفعل عملية كهربة هذا الميناء. يوجد، على حد علمي، حوالي 60 نقطة توصيل كهربائية أو أكثر للسفن الموجودة على الأرصفة هناك.

ما مدى أهمية خفض الكربون عن المستويات الحالية إذا كانت هناك كهربة كاملة باستخدام الطاقة المتجددة في أكبر عشرة موانئ وأكثرها ازدحامًا في العالم؟

بروساليديس: وإذا تم تزويد الموانئ بالكهرباء بالكامل باستخدام الطاقة المتجددة، فإن سياسة الاتحاد الأوروبي من الممكن أن تحقق خفضاً بنسبة 100% في انبعاثات السفن في مناطق الموانئ. ووفقاً لنهج المنظمة البحرية الدولية، الذي يأخذ في الاعتبار مزيج الطاقة لكل دولة، فقد يؤدي ذلك إلى انخفاض بنسبة 60%. ويعني هذا التخفيض الكبير في الانبعاثات انخفاض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون₂وأكاسيد النيتروجين وأكاسيد الكبريت والجسيمات، مما يقلل من مساهمة الشحن في ظاهرة الاحتباس الحراري ويقلل المخاطر الصحية في المراكز السكانية القريبة.

إذا سارت الأمور وفقًا للخطة، وتوجهت كل دولة لديها عمليات موانئ بكامل طاقتها نحو الكهرباء، فما هي المدة التي تعتقد أنها ستستغرقها عملية إزالة الكربون تمامًا من هذا الجانب من الشحن؟

بروساليديس: وكما قلت، يستهدف الاتحاد الأوروبي كهربة الموانئ بالكامل بحلول الأول من يناير/كانون الثاني 2030. ومع ذلك، مع وجود حوالي 600 إلى 700 ميناء في أوروبا وحدها، والحاجة إلى تحديث الشبكة، فمن الممكن حدوث تأخيرات. وعلى الرغم من ذلك، ينبغي لنا أن نركز على الوفاء بالموعد النهائي في عام 2030 بدلا من توقع التمديد. وهذا يذكرنا بكلمات رائد الفضاء جيميني وأبولو، آلان شيبرد، عندما شرح الفرق بين طيار الاختبار والطيار المحترف العادي: “لنفترض أن كل واحد منهما كان لديه 10 ثوان قبل أن يتحطم. قد يعتقد الطيار التقليدي، في 10 ثواني سأموت. سيقول طيار الاختبار لنفسه، لدي 10 ثواني لإنقاذ نفسي وإنقاذ المركبة“. والنقطة المهمة هنا هي أنه في موقف حرج مثل مكافحة الانحباس الحراري العالمي، يتعين علينا أن نركز على الوقت المتاح لنا لحل المشكلة، وليس على ما يحدث بعد نفاد الوقت. لكن البشرية ليس لديها زر إخراج لتضغط عليه إذا لم نبذل قصارى جهدنا لتجنب العواقب الوخيمة التي ستأتي مع فشل مشاريع “إنقاذ الكوكب”.