به سوی شبکههای حمل و نقل بار سبزتر: یک مدل یکپارچه برای برنامهریزی مکان و ارزیابی سیاست تنظیم کربن
این مقاله یک مدل ریاضی برای کمک به برنامهریزی دولتی در بخش حمل و نقل ارائه میدهد که مکانهای بهینه برای مراکز ادغام لجستیک را با در نظر گرفتن هزینههای بینوجهی، هزینههای لجستیک و هزینههای کربن پیشنهاد میدهد. هفت سناریو با در نظر گرفتن ارزیابی سیاستهای مالیات کربن و محدودیت کربن ارزیابی شدند. یافتهها نشان داد که هزینههای لجستیک از هزینههای کربن در سراسر شبکه مورد بررسی، قابل توجهتر هستند. تنها شرایط غیررقابتی مانند در نظر گرفتن هزینههای کربن به تنهایی یا اتخاذ مقادیر گزاف برای مالیات کربن میتواند این وضعیت را تغییر دهد. اگر هیچ تأسیساتی افتتاح نشود، هزینه کل 2.8 برابر بیشتر از سناریوی پایه خواهد بود، در حالی که بینوجهی بودن، انتشار گازهای گلخانهای پایه را تا 3.753٪ کاهش میدهد. بنابراین، دولت باید علاوه بر اجرای سیاستهای کربن، استراتژیهای سبزتر و تغییرات کیفی را در اولویت قرار دهد تا از یک بخش حمل و نقل پایدارتر و مقرون به صرفهتر اطمینان حاصل کند.
مقدمه
بخش حمل و نقل چالشی را برای برنامهریزی استراتژیک دولتی ایجاد میکند، زیرا باید ضمن رسیدگی به فشارهای فزاینده زیستمحیطی و رفاه اجتماعی، رقابتپذیری اقتصادی را تضمین کند. اگرچه ممکن است بخشهای دولتی و خصوصی در سیاستهای عمومی حمل و نقل دخیل باشند، اما دولت اغلب مرتبطترین بازیگر است زیرا مالکیت یا مدیریت بسیاری از اجزای سیستم حمل و نقل را بر عهده دارد. بخش دولتی زیرساختهای حمل و نقل و چارچوبهای نظارتی را فراهم میکند، در حالی که بخش خصوصی تأمین و بهرهبرداری از حالتها و پایانهها را بر عهده میگیرد (Slack and Rodrigues, 2020).
مکانیابی تسهیلات از جمله شناختهشدهترین و مرتبطترین تصمیمات لجستیکی است. مدلهای ریاضی برای مکانیابی تسهیلات عمدتاً با عوامل اقتصادی مانند هزینهها، زمانها و سطح خدمات مرتبط هستند (Farahani et al., 2019; Guimarães et al., 2017a; Klose and Drexl, 2005; Shaw et al., 2016; Varsei and Polyakovskiy, 2017). تأکید بر عملکرد اقتصادی را میتوان با این واقعیت توضیح داد که اکثر مدلها به بررسی طراحی زنجیره تأمین اختصاص داده شدهاند (Eskandarpour et al., 2015; Guimarães, 2019; Melo et al., 2009) که با الزامات بهرهوری برای بهبود سود زنجیره تأمین سروکار دارند. از دیدگاه دولتی، این امر ممکن است به علاقه سیاستگذاران به ایجاد بهبود در حمل و نقل برای افزایش رقابتپذیری اقتصاد منطقهای آنها مربوط باشد (O’Rourke et al., 2015).
با این وجود، اگرچه بدهبستان اصلی لجستیک در مدلهای کلاسیک مکانیابی پذیرفته شده است، ذینفعان برای گنجاندن عناصر اجتماعی و زیستمحیطی در فرآیند تصمیمگیری فشار آوردهاند. جنبههای اجتماعی و زیستمحیطی به دلیل عدم اجماع و دشواری در اندازهگیری آنها (Farahani et al., 2010, Farahani et al., 2019, Guimarães, 2019, Plaza et al., 2020) از نظر تاریخی کمتر در ادبیات علمی مورد توجه قرار گرفتهاند (Farahani et al., 2010, Farahani et al., 2013, Farahani et al., 2019, Guimarães, 2019). با این وجود، در سالهای اخیر علاقه به مدلهایی که به انتشار کربن میپردازند، رو به افزایش بوده است (Bektaş et al., 2019).
در این مرحله باید تأکید کنیم که فعالیتهای حمل و نقل به عنوان یکی از منابع اصلی انتشار CO2 در سراسر جهان شناخته میشوند (EEA، 2019a). جامعه بینالمللی که از قبل با مشکلات ناشی از انتشار CO2 روبرو بوده است، سیاستهای عمومی را برای کاهش آنها در نظر گرفته است (Shaw et al., 2016)، با هدف خنثیسازی کربن. انواع مختلف مقررات کربن مانند مالیات کربن، سقف انتشار کربن و سقف و تجارت، که به عنوان طرحهای تجارت انتشار (ETS) نیز شناخته میشوند، به عنوان استراتژیهای ممکن برای تضمین کاهش کربن در نظر گرفته شدهاند. طبق گزارش مشارکت بینالمللی اقدام کربن یا ICAP (2023)، 28 طرح ETS در سراسر جهان و در ده کشور مختلف در حال اجرا است، اما در میان آنها تنها 10 ETS بخش حمل و نقل را در بین بخشهای تحت نظارت در نظر میگیرند.
در این راستا، غدار و نعوم-ساویا (۲۰۱۲) به رابطه اساسی بین حمل و نقل و مکانیابی تأسیسات در دستیابی به اهداف توافقنامه بینالمللی کربنزدایی اشاره میکنند. با این وجود، هنوز مطالعات دانشگاهی کمتری در مورد مشکلات مکانیابی سبز (مارتینز و فرانسو، ۲۰۱۷) نسبت به پرداختن به جنبههای اقتصادی وجود دارد. این موضوع را میتوان به وضوح در آثار ماریانف و ایزلت (۲۰۲۴) که نشریات مربوط به نظریه مکانیابی را از ۵۰ سال گذشته بررسی کردهاند، مشاهده کرد.
بنابراین، این مقاله یک مدل ریاضی تخصیص-مکان چندلایه با ظرفیت سبز برای پشتیبانی از برنامهریزی استراتژیک دولتی بخش حمل و نقل تحت سیاستهای تنظیم کربن ارائه میدهد. این مدل، مکان بهینه مراکز ادغام لجستیک (LICs) را با در نظر گرفتن جنبههای اقتصادی و زیستمحیطی نشان میدهد. وزنها (α و β) برای ابعاد اقتصادی (هزینههای لجستیک) و زیستمحیطی (انتشار CO2) استفاده میشوند تا امکان ارزیابی سیاستهای عمومی با تأکیدات مختلف بر هر یک فراهم شود. این مدل همچنین ارزیابی دو سیاست تنظیم کربن: مالیات کربن و سقف کربن را انجام میدهد. اگرچه ETS ارزیابی نمیشود، اما به تصمیمگیرندگان بینشهای مفیدی برای تعیین مرزهای برنامهریزی این بازار میدهد. علاوه بر این، طبق ICAP (2023)، بسیاری از کشورها مانند شیلی و ژاپن سیاستهای مالیات کربن را برای مقابله با انتشار گازهای گلخانهای خود اجرا کردهاند، بنابراین این ابزار ممکن است برای دولتهایی که هنوز در حال برنامهریزی نوع سیستم تنظیم خود هستند، مانند دولت برزیل، مفید باشد.
این مدل در یک مورد حمل و نقل برزیلی که با ناکارآمدی و مشکلات زیرساختی مواجه است، اعمال شد. به عنوان مثال، 61 درصد از جریانهای بار در حالت جادهای متمرکز هستند که هزینههای لجستیک را تشدید کرده و رقابتپذیری محصولات برزیلی و زنجیرههای تأمین آنها را کاهش میدهد (CNT-Confederação Nacional do Transporte, 2017; Guimarães, 2019; Guimarães et al., 2017a). این امر همچنین منجر به افزایش سطح انتشار کربن میشود و فعالیتهای حمل و نقل در 49.74 درصد از انتشار گازهای گلخانهای انسانی برزیل در سال 2022 نقش دارند (EPE, 2023).
برای پرداختن به این مسائل، دولت برزیل برنامههای استراتژیکی را تدوین کرده است که نیاز به سرمایهگذاریهای خاص در زیرساختها و عملیات حمل و نقل را مشخص میکند و طرح ملی لجستیک و حمل و نقل (NLTP) یک ابتکار مهم است (Ministério dos Transportes, 2007, Ministério dos Transportes, 2009, Ministério dos Transportes, 2012). این مقاله از پایگاه داده NLTP برای تعیین مکان بهینه LICها برای حمل و نقل سویا، کنجاله سویا، ذرت و شکر استفاده میکند. علاوه بر این، گزارش اداره سیاست حمل و نقل ملی نشان میدهد که LICها عناصر حیاتی سیستم حمل و نقل برزیل هستند زیرا میتوانند چندوجهی بودن را ارتقا دهند، ماتریس حمل و نقل بار را دوباره متعادل کنند و کارایی و رقابتپذیری بخش حمل و نقل را افزایش دهند (SPNT, 2016).
علاوه بر این، مشارکت برای آمادگی بازار، اجرای طرحهای قیمتگذاری کربن در برزیل را مورد مطالعه قرار داده است. گزارش نهایی آن، مالیات کربن را به عنوان یک سیاست کارآمد و انعطافپذیر برای دستیابی به هدف ملی آب و هوا و تسهیل گذار به اقتصاد کم کربن پیشنهاد میکند (PMR Brasil, 2020). با این وجود، پیشنهاد برزیل برای تنظیم کربن بر بخش برق متمرکز است و مستقیماً بخش حمل و نقل را در نظر نمیگیرد. گزارش ICAP جزئیات بیشتری در مورد وضعیت اجرای سیاستهای نظارتی در بافت برزیل ارائه میدهد (ICAP, 2023). اخیراً لایحهای در مورد ایجاد بازار کربن برزیل (لایحه 2148/15) مورد بحث قرار گرفته است.
بنابراین، با توجه به اینکه دولت برزیل هدف خنثیسازی کربن تا سال ۲۰۵۰ را تعیین کرده است، مدل ریاضی پیشنهادی میتواند از تصمیمگیری در بخشی که مسئول اکثر انتشار گازهای گلخانهای در کشور است، پشتیبانی کند. با این حال، توجه به این نکته مهم است که مدل ارائه شده یک ابزار است و خود نتیجه نیست.
از این مقدمه، بخش ۲ به مکانیابی سبز تسهیلات میپردازد و بخش ۳ مدل پیشنهادی را شرح میدهد. بخش ۴ پارامترهایی را برای مورد برزیل ارائه میدهد در حالی که بخش ۵ نتایج را نشان میدهد و بدهبستان بین معیارهای اقتصادی و زیستمحیطی را برجسته میکند. در نهایت، بخش ۶ نتیجهگیری را ارائه میدهد.(منبع).