Green ports : towards energy efficiency and environmental sustainability

Abstract

Η μετάβαση προς ενεργειακά αποδοτικές και χαμηλών εκπομπών λιμενικές λειτουργίες έχει καταστεί στρατηγική προτεραιότητα στο πλαίσιο της διεθνούς και ευρωπαϊκής πολιτικής μεταφορών. Μεταξύ των διαθέσιμων μεθόδων απανθρακοποίησης στην πράσινη μετάβαση των λιμένων, ο εξηλεκτρισμός έχει λάβει σημαντική προσοχή και θεωρείται μία από τις ταχύτερα αναπτυσσόμενες προσεγγίσεις. Ωστόσο, η εφαρμογή αυτής της προσέγγισης αποτελεί μια πολύπλοκη διαδικασία, η οποία επηρεάζεται από τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ της τεχνολογικής ωριμότητας, των οικονομικών πόρων, της ετοιμότητας των υποδομών, των κανονιστικών απαιτήσεων και των λειτουργικών συνθηκών. Αντί να εξετάζει τον εξηλεκτρισμό των λιμένων ως ένα σύνολο μεμονωμένων τεχνολογιών ή στατικών επενδυτικών αποφάσεων, η παρούσα διατριβή επαναπροσδιορίζει την προσέγγιση αυτή ως ένα δυναμικό σύστημα στο ευρύτερο πλαίσιο της πράσινης μετάβασης των λιμένων. Καταγράφοντας τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ υποδομής, τεχνολογικών, οικονομικών, και κανονιστικών παραγόντων στο πέρασμα του χρόνου, το προτεινόμενο πλαίσιο της Δυναμικής των Συστημάτων υποστηρίζει τις λιμενικές αρχές και τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής και λήψης αποφάσεων στην αξιολόγηση εναλλακτικών επενδυτικών διαδρομών, στον εντοπισμό κρίσιμων περιορισμών και στη λήψη πιο τεκμηριωμένων στρατηγικών αποφάσεων υπό συνθήκες αβεβαιότητας. Στο πλαίσιο αυτό, η διατριβή στοχεύει να εξετάσει το βασικό ερευνητικό ερώτημα σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο οι λιμένες μπορούν να αξιολογούν και να ιεραρχούν στρατηγικές για τον εξηλεκτρισμό και την ενεργειακή απόδοση υπό συνθήκες αβεβαιότητας, διευκολύνοντας παράλληλα τη μετάβασή τους προς περιβαλλοντικά βιώσιμες λειτουργίες. Για την αντιμετώπιση αυτού του κεντρικού ερευνητικού ερωτήματος, η έρευνα εξετάζει τις προκλήσεις και τις ευκαιρίες που συνδέονται με τον εξηλεκτρισμό των λιμένων, αναλύει τον τρόπο με τον οποίο η κατανομή και η αλληλουχία των επενδύσεων επηρεάζουν τις μακροπρόθεσμες πορείες μετάβασης, διερευνά πώς η πολυπλοκότητα και η αβεβαιότητα αυτών των αλληλεπιδράσεων μπορούν να αποτυπωθούν μέσω ενός πλαισίου δυναμικής μοντελοποίησης και προσδιορίζει τους βασικούς παράγοντες που διαμορφώνουν τις στρατηγικές εξηλεκτρισμού υπό περιορισμούς υποδομών, δυναμική επενδύσεων και αλληλεξαρτήσεις του συστήματος.

Η έρευνα καθορίζει αρχικά το πλαίσιο του προβλήματος μέσω μιας συστηματικής ανασκόπησης της βιβλιογραφίας, η οποία συμπληρώνεται από μια εκτενή σύνθεση διεθνών λιμενικών πρακτικών και τεκμηριωμένων περιπτώσεων εφαρμογής, επισημαίνοντας τις κύριες περιβαλλοντικές προκλήσεις που παρατηρούνται σε λιμάνια παγκοσμίως. Παρέχει, επίσης, μια ολοκληρωμένη κατανόηση της βιβλιογραφίας με εκτενή ανάλυση διεθνών μελετών περιπτώσεων λιμένων και ορθών «πράσινων» πρακτικών, δημιουργώντας μια ολοκληρωμένη βάση τεκμηρίωσης σχετικά με την εφαρμογή μέτρων «πράσινων» λιμένων σε διαφορετικά επιχειρησιακά και γεωγραφικά πλαίσια. Οι παράγοντες που ευνοούν και οι παράγοντες που περιορίζουν την εφαρμογή μέτρων εξηλεκτρισμού συνθέτονται μέσω μιας ανάλυσης PESTLE και, στη συνέχεια, ενσωματώνονται σε ένα πλαίσιο μοντελοποίησης Συστημικής Δυναμικής, όπου μετατρέπονται σε ενδογενείς μεταβλητές, δομές αιτιώδους ανατροφοδότησης και σχέσεις αποθεμάτων και ροών που αποτυπώνουν τη δυναμική εξέλιξη του εξηλεκτρισμού των λιμένων με την πάροδο του χρόνου. Το μοντέλο που αναπτύχθηκε ενσωματώνει τα βασικά μέτρα εξηλεκτρισμού λιμενικών λειτουργιών που εφαρμόζονται επί του παρόντος στους λιμένες, συμπεριλαμβανομένης της παροχής ηλεκτρικού ρεύματος στα πλοία από την ξηρά (SSE-OPS), του ηλεκτρικού εξοπλισμού διακίνησης φορτίων, της υποδομής φόρτισης για βαρέα οχήματα και των αναβαθμίσεων του ηλεκτρικού δικτύου. Αναπτύχθηκε μια ενδεικτική εφαρμογή για μεσαίου μεγέθους ευρωπαϊκούς λιμένες, με σκοπό τη διερεύνηση εναλλακτικών επενδυτικών στρατηγικών υπό διαφορετικές συνθήκες χρηματοδότησης, προτεραιότητες υλοποίησης και περιορισμούς υποδομών, σε ένα χρονικό ορίζοντα σχεδιασμού τριάντα ετών. Το μοντέλο υποβάλλεται περαιτέρω σε δομικές, συμπεριφορικές και δοκιμές ανθεκτικότητας, οι οποίες τεκμηριώνουν την αξιοπιστία της εσωτερικής του συνοχής και την καταλληλότητά του ως πλαισίου στρατηγικής υποστήριξης λήψης αποφάσεων. Η ανάλυση καταδεικνύει ότι η αποτελεσματικότητα της ηλεκτροκίνησης των λιμένων εξαρτάται όχι μόνο από την υιοθέτηση μεμονωμένων τεχνολογιών, αλλά και από τις δυναμικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ της κατανομής των επενδύσεων, της ανάπτυξης υποδομών, της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας, της χωρητικότητας του δικτύου και της αλληλουχίας υλοποίησης. Τα ευρήματα προσδιορίζουν την ετοιμότητα της υποδομής ηλεκτρικής ενέργειας ως κρίσιμο παράγοντα που επηρεάζει τον ρυθμό του εξηλεκτρισμού, ενώ παράλληλα καταδεικνύουν ότι ο χρονισμός των επενδύσεων και οι αποφάσεις κατανομής κεφαλαίων επηρεάζουν ουσιαστικά τα μακροπρόθεσμα αποτελέσματα της μετάβασης. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν επίσης ότι το αποτέλεσμα της επιτυχημένης μετάβασης εξαρτάται από την πορεία υλοποίησης, τονίζοντας τη σημασία του συντονισμένου σχεδιασμού και της έγκαιρης ανάπτυξης υποδομών. Μεθοδολογικά, η έρευνα δημιουργεί ένα πλαίσιο για την ενσωμάτωση ποιοτικών στοιχείων και ποσοτικών παραμέτρων σε ένα μοντέλο Δυναμικής Συστημάτων επιτρέποντας την απεικόνιση μηχανισμών ανατροφοδότησης, καθυστερήσεων και περιορισμών πόρων που δεν αντιμετωπίζονται επαρκώς από τις υπάρχουσες αναλυτικές προσεγγίσεις. Από πρακτική άποψη, το προτεινόμενο πλαίσιο παρέχει ένα ευέλικτο εργαλείο υποστήριξης λήψης αποφάσεων, ικανό να βοηθήσει τις λιμενικές αρχές και τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής στην ιεράρχηση των επενδύσεων, στην αξιολόγηση εναλλακτικών διαδρομών μετάβασης και στη στήριξη του μακροπρόθεσμου σχεδιασμού ενεργειακά αποδοτικών και περιβαλλοντικά βιώσιμων λιμένων.