![[09127409082]](https://barast.com/wp-content/uploads/2021/01/newlogo.png){kind=small}
امکانسنجی کامیونهای برقی برای عملیات تخلیه و بارگیری در بنادر: مطالعه موردی بندر هوستون
برقرسانی به ناوگان سنگین، پتانسیل کاهش هزینههای عملیاتی چرخه عمر، گازهای گلخانهای و انتشار آلایندههای معیار را دارد. با این حال، موانع متعددی برای تغییر از ناوگان دیزلی به ناوگان کاملاً برقی وجود دارد، مانند محدودیتهای برد و فقدان زیرساختهای شارژ عمومی. این مطالعه یک چارچوب امکانسنجی تحلیلی برای ارزیابی انتقال یک ناوگان سنگین تمام دیزلی به یک ناوگان کاملاً برقی یا ترکیبی از برقی و دیزلی برای کامیونهای باربری که در بنادر و اطراف آن فعالیت میکنند، ایجاد کرد. چارچوب پیشنهادی، یک رویکرد ساختاریافته و اقدامات متعددی را برای تعیین امکانسنجی برقرسانی به ناوگان سنگین، با در نظر گرفتن جنبههای فناوری، عملیاتی و اقتصادی، ابداع کرد. مطالعه موردی نشان داد که اگرچه کامیونهای برقی باتریدار هنوز نمیتوانند جایگزین کل ناوگان دیزلی شوند، اما از نظر فناوری و اقتصادی برای بخشی از عملیات باربری امکانپذیر هستند. این عمل، برقرسانی به ناوگان، به ویژه ناوگان سنگین، را با مقابله با موانع اصلی جادهای و ارائه بینش در مورد امکانات ناشناخته متعدد، تسهیل خواهد کرد.
مقدمه
در ایالات متحده، بخش حمل و نقل یکی از بزرگترین مصرفکنندگان انرژی و عامل اصلی انتشار گازهای گلخانهای (GHG)، از جمله CO2 و سایر گازهای تولید شده توسط احتراق سوختهای فسیلی است (اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده، 2024). در سال 2022، این بخش 1810 میلیون تن CO2e تولید کرد که 28 درصد از انتشار گازهای گلخانهای ایالات متحده را تشکیل میدهد و نسبت به سال 1990، 18.7 درصد افزایش داشته است (آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده، 2020، آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده، 2022). کامیونهای متوسط و سنگین 23 درصد از انتشار گازهای گلخانهای بخش حمل و نقل را تشکیل میدهند، در حالی که تنها 10 درصد از وسایل نقلیه در جادهها را تشکیل میدهند (آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده، 2022). علاوه بر این، سطوح بالای ذرات معلق و اکسیدهای نیتروژن از کامیونهای متوسط و سنگین میتواند باعث بیماریهای مزمن و مرگ زودرس، به ویژه در مناطق شهری و در میان جوامع آسیبدیده از محیط زیست یا محروم شود (بادشاه، پوسادا و مونکریف، 2019). کربنزدایی از ناوگانهای متوسط و سنگین و جایگزینی آنها با کامیونهای سوخت جایگزین، مانند کامیونهای باتریدار برقی و هیدروژنی، به کاهش تغییرات اقلیمی و همچنین بهبود کیفیت هوا و سلامت عمومی کمک خواهد کرد. در سال 2023، یک مطالعه تخمین زد که برقیسازی کامیونهای سنگین دیزلی که در بنادر لسآنجلس و لانگ بیچ در کالیفرنیا فعالیت میکنند، منجر به کاهش 80 درصدی مرگ زودرس و کاهش 87 درصدی حملات آسم خواهد شد. جوامع محروم بیش از دو سوم از مزایا را دریافت خواهند کرد (Ramirez-Ibarra & Saphores, 2023).
با توجه به اینکه تولید برق در اکثر کشورها ترکیبی از منابع مختلف است، مزایای زیستمحیطی ناوگان برقی به میزان گازهای گلخانهای منتشر شده در طول تولید برق بستگی دارد (Falcão و همکاران، 2017، Mahmoud و همکاران، 2016). برقی کردن ناوگانها ممکن است موثرترین راه برای کاهش انتشار NOx باشد که یک پیشساز مهم آلودگی هوا است (Chen و همکاران، 2018). با این حال، بسته به مشخصات محلی و جزئیات تولید برق، عدم قطعیت زیادی در رابطه با غلظت PM2.5 در ناوگان برقی وجود دارد (Soret, Guevara, & Baldasano, 2014). خودروهای برقی سبک همراه با درصد بالاتری از تولید انرژی تجدیدپذیر ممکن است منجر به افزایش بهرهوری انرژی و بهبود کیفیت هوا شوند و درصد کمتری از منابع تجدیدپذیر در تولید برق ممکن است پس از گذار به ناوگان برقی منجر به مشکلات عدالت زیستمحیطی شود (Huo و همکاران، 2013، Ji و همکاران، 2015). با این حال، هنوز بخش کوچکی از تولید ملی ذرات معلق را تشکیل میدهد. برای پرداختن به شکاف موجود در اهداف تغییرات اقلیمی به طور کامل از طریق وسایل نقلیه الکتریکی، تمرکز برقرسانی به ناوگان باید به سمت عوامل مهمتر انتشار گازهای گلخانهای، از جمله ناوگانهای تجاری و سنگین، تغییر یابد (Liu et al., 2018; Soret et al., 2014). همچنین، صرف نظر از ترکیب تولید برق، کامیونهای الکتریکی در لوله اگزوز هیچ گونه انتشار گازهای گلخانهای ندارند و بنابراین، میتوانند به راحتی آلودگی هوا را در سطح جامعه محلی کاهش دهند.
در درازمدت، برقیسازی ناوگان میتواند گامی کلیدی به سوی انطباق با مقررات و مزایای زیستمحیطی باشد و میتوان دستاوردهای زیستمحیطی را برای ایجاد مشوقها و برنامههای وام اندازهگیری کرد. در کوتاهمدت، برقیسازی ناوگان سنگین میتواند هزینههای اصلی ناوگان مانند هزینههای نگهداری و سوخت را کاهش دهد، بهویژه برای ناوگانهایی با مسیرهای ثابت و مکانهای شارژ (Mihelic & Roeth, 2018). برقیسازی حملونقل کامیونهای طولانیمدت ممکن است به دلیل ظرفیت (و جرم) باتری و فقدان زیرساختهای شارژ عمومی، برای سالهای زیادی یک چالش باقی بماند. یک مطالعه در سال 2021 در مورد تجزیه و تحلیل امکانسنجی اقتصادی کامیونهای برقی نشان داد که برقیسازی کامیونهای سنگین طولانیمدت ممکن است چالشبرانگیز باشد و به برابری اقتصادی با کامیونهای دیزلی نرسد (Vijayagopal & Rousseau, 2021). با این حال، عملیات حملونقل کوتاهمدت و باربری منطقهای به دلیل مسافت پیموده شده روزانه کم، بازدیدهای روزانه از دپو و زمان معطل ماندن در دپو برای فرصتهای شارژ، کاندیداهای امیدوارکنندهای برای برقیسازی ناوگان سنگین هستند (Lund & Roeth, 2020). اپراتورهای ناوگان در بنادر، از اولین پذیرندگان منطقی برقرسانی هستند و چندین بندر بزرگ در کالیفرنیا، ارزیابیهای امکانسنجی برقرسانی به کامیونهای باربری را آماده کردهاند و پتانسیل بالایی برای اجرا نشان دادهاند (دی فیلیپو و همکاران، ۲۰۱۹، بندر اوکلند، ۲۰۱۹، تنویر و همکاران، ۲۰۲۱؛ تترا تک و گلدستاین، ۲۰۲۰).
در حالی که برخی از راهحلهای برقرسانی از بخش حمل و نقل سبک را میتوان برای برقرسانی ناوگان سنگین به کار گرفت، هنوز تفاوتهای کلیدی زیادی در مشخصات آنها وجود دارد، از جمله فقدان زیرساختهای شارژ سریع عمومی، محدودیتهای برد عملیاتی و هزینههای سرمایهای بالا. مصاحبه اخیر با 28 تصمیمگیرنده در حوزه ناوگان، شش مانع اصلی را به عنوان زیرساختهای شارژ، هزینه خرید، برد، در دسترس بودن، وزن و زمان شارژ شناسایی کرد و فقدان یک پلتفرم تصمیمگیری برای صاحبان ناوگان سنگین و برنامهریزان منطقهای را که تمام جنبههای فناوری، عملیاتی و اقتصادی برقرسانی را در نظر بگیرد، برجسته کرد (Sugihara, Hardman, & Kurani, 2023). هدف اصلی این تحقیق، توسعه یک رویکرد ساختاریافته و اقدامات در قالب یک چارچوب تحلیلی است که به اپراتورهای ناوگان و سایر ذینفعان در بررسی عملی بودن برقرسانی ناوگان سنگین در بنادر از دیدگاههای فنی، عملیاتی و اقتصادی کمک میکند. این چارچوب از دادههای نمونه کامیونهای باربری بندر هوستون به عنوان یک پذیرنده اولیه برقرسانی ناوگان برای یک مطالعه موردی استفاده میکند. چارچوب ارزیابی امکانسنجی پیشنهادی، خودروهای الکتریکی را در عملیات ناوگان موجود ادغام میکند، هزینههای دقیق برقیسازی ناوگان را تخمین میزند و راهحلهای بالقوه برای موانع کلیدی برقیسازی کامیونهای سنگین را بررسی میکند. این مطالعه همچنین مزایای بالقوه انتشار گازهای گلخانهای را برای پرداختن به زیرساختهای پایدار، فراگیر و نوآورانه و مطابق با اهداف توسعه پایدار (سازمان ملل متحد، 2021) تشریح میکند. الگوریتمها و اقدامات دقیق به گونهای در نظر گرفته شدهاند که به راحتی قابل انتقال به سایر ناوگانهای باربری و قابل فهم برای برنامهریزان منطقهای و مالکان ناوگان باشند که در حال بررسی برقیسازی ناوگانهای سنگین هستند.(منبع).