Quattro carburanti alternativi per le aziende di trasporto

I caricatori e i vettori hanno molto da considerare quando puntano a diversificare il loro mix di energia per il trasporto. Si tratta di un atto di equilibrio che pesa molti fattori come l'investimento di capitale, i costi energetici, il consumo di energia, le infrastrutture disponibili e gli obiettivi individuali di sostenibilità, oltre a una serie di carburanti alternativi per il trasporto.

Il diesel rappresenta ancora il 93% della quota di mercato dei trasporti e, anche se probabilmente rimarrà il carburante standard per il trasporto pesante per il prossimo futuro, le energie alternative stanno diventando più praticabili. Dai veicoli elettrici al gas naturale, i progressi della tecnologia di trasporto più sostenibile sono all'orizzonte e l'industria è incredibilmente ottimista riguardo a questa diversificazione, mentre ci si dedica alle alternative di carburante per il futuro.

4 Tipi di Energia Alternativa per il Trasporto

Dare un'occhiata più da vicino ai quattro principali tipi di energie alternative per il trasporto pesante aiuterà gli spedizionieri a prendere le decisioni migliori per la strategia della loro organizzazione.

• Biodiesel e diesel rinnovabile
• Gas naturale
• Batteria elettrica
• Cella a combustibile a idrogeno

Biodiesel, diesel rinnovabile

Il biodiesel e il diesel rinnovabile sono due delle energie alternative più diffuse nel trasporto commerciale. Esempi di miscele di biodiesel e biocarburanti comuni, presenti nella maggior parte delle stazioni di rifornimento, sono E10, B5 e B2. Inoltre, il B20 è una miscela di biodiesel che è richiesta in Minnesota durante i mesi estivi. Il processo di idrotrattamento, comunemente utilizzato nelle raffinerie di petrolio, crea un prodotto quasi identico al gasolio convenzionale.

Opportunità e sfide del biodiesel e del diesel rinnovabile:

L'aspetto più limitante del biodiesel (e di altri biocarburanti avanzati) è che vengono utilizzati solo per la miscelazione. Il biodiesel puro non può essere utilizzato a temperature più basse perché può cristallizzare e gelificare, danneggiando potenzialmente il motore di un camion. Per questo motivo, la maggior parte dei principali produttori di motori annulla la garanzia se una miscela superiore al 20% viene utilizzata in un motore diesel.

Il principale vantaggio del diesel rinnovabile è che può sostituire direttamente il diesel tradizionale nei comuni motori diesel. Il costo di produzione, tuttavia, è elevato e ciò ne preclude un uso più diffuso nell'industria.

Benefici per la sostenibilità del biodiesel e del diesel rinnovabile: 

Il biodiesel e il diesel rinnovabile sono entrambi combustibili non fossili ricavati da rifiuti organici come olio vegetale e grassi animali.

Il biodiesel e i biocarburanti attualmente dominano le alternative al diesel su scala nazionale grazie ai requisiti di miscelazione a livello statale. Inoltre, il governo federale incoraggia l'adozione di carburanti alternativi, in particolare nei trasporti, attraverso il programma Renewable Fuel Standard (RFS). Con l'intento di ridurre le emissioni di gas serra in modo realizzabile e scalabile, questo programma richiede la miscelazione incrementale delle forniture di combustibili fossili con combustibili alternativi. Il biodiesel e il diesel rinnovabile sono i più comuni. 

A mano a mano che il governo aumenta i requisiti minimi di miscelazione ogni anno, la quota di mercato esistente si diffonderà tra un mix più ampio di tipi di carburante. L'RFS è anche il motivo per cui l'etanolo si trova nella benzina che alimenta la vostra auto o il vostro veicolo personale. 

La maggior parte dell'energia rinnovabile, compreso il diesel, viene venduta in California, dove la legislazione aggiuntiva Low Carbon Fuel Standard (LCFS) dello Stato la rende competitiva rispetto ai prezzi del diesel tradizionale. Il diesel rinnovabile puro emette il 60% di emissioni in meno nel ciclo di vita rispetto al diesel tradizionale, il che lo rende un'opzione interessante dal punto di vista delle emissioni. Il costo di produzione, tuttavia, ne rende difficile l'adozione univoca da parte delle flotte.

Gas naturale

Il gas naturale si può trovare in diverse forme - compresso e liquefatto - e la materia prima ne determinerà l'impatto sulla sostenibilità, in gran parte riferita al gas naturale rinnovabile.

Gas naturale compresso (CNG) è stato utilizzato nei veicoli di consumo per decenni, ma sta guadagnando quote di mercato nel settore dei trasporti pesanti. Il carburante stesso offre un prezzo basso e stabile ed emissioni ridotte rispetto al diesel. 

Il gas naturale liquefatto (GNL) è meno popolare della forma condensata del gas naturale perché deve essere portato a temperature molto basse. Questo lo rende più costoso da produrre, stoccare e trasportare. Inoltre, il processo di raffreddamento emette livelli più elevati di gas a effetto serra, rendendo i suoi benefici ambientali più limitati. Il gas naturale rinnovabile (RNG) è chimicamente uguale al gas naturale convenzionale, ma è prodotto da materiali di origine rinnovabile, come rifiuti animali, gas di discarica e materia organica in decomposizione. Questo aspetto è importante per la sua intensità di carbonio. In alcuni casi, in particolare per quanto riguarda i rifiuti caseari, elimina le emissioni di carbonio nel suo ciclo di vita di produzione e consumo. 

Il GNC e il RNG condividono la stessa rete di gasdotti e gli stessi usi finali. Una volta raffinato nella sua forma finale, i due sono indistinguibili, quindi la comprensione del ciclo di vita di questa fonte energetica diventa imperativa per capire l'intensità complessiva di carbonio. 

Opportunità e sfide del GNC nei trasporti:

Uno dei vantaggi del GNC è la minore volatilità dei prezzi rispetto al diesel. In genere, quando uno spedizioniere rimborsa un vettore per il CNG, il rimborso si basa su un prezzo stabilito all'inizio di ogni mese. Il gas naturale è molto abbondante negli Stati Uniti a causa del boom dello scisto, che ha portato a un aumento della produzione nazionale di petrolio e gas. L'offerta di gas naturale attualmente prodotta è così significativa che alcuni produttori di petrolio devono bruciare le forniture in eccesso a causa della mancanza di capacità dei gasdotti.

Una delle maggiori sfide che si pongono all'adozione del GNC come carburante alternativo nei trasporti è che viene paragonato direttamente al diesel. Quando i prezzi del diesel sono bassi diventa più conveniente rispetto al CNG. Inoltre, i veicoli a combustibile alternativo alimentati a gas naturale richiedono motori e stazioni di rifornimento diversi rispetto ai camion diesel, il che significa che l'investimento iniziale è significativo. 

Il GNC forniva un risparmio sui costi di circa 1 dollaro al gallone rispetto al diesel prima che il mercato del greggio crollasse alla fine del 2014. Questo quando il prezzo del petrolio era superiore a 100 dollari al barile.

Il recente basso livello dei prezzi del gasolio, tuttavia, rende il rifornimento dei camion con il gasolio più vantaggioso dal punto di vista economico. Se il prezzo del petrolio tornerà a salire, il GNC sarà uno dei carburanti alternativi più pratici se tutti gli altri fattori si allineeranno.

Come abbiamo sottolineato nel nostro articolo La fattibilità del CNG nella catena di fornitura, l'infrastruttura per il gas naturale si sta ancora espandendo, anche se lentamente. Indipendentemente da ciò, l'attuale stabilità dei prezzi continuerà a renderlo un'opzione interessante se implementato nei giusti casi d'uso.

Benefici della sostenibilità del GNC: 

Il GNC brucia in modo molto più pulito, emettendo meno emissioni di gas a effetto serra (GHG) rispetto alla benzina o al gasolio nel punto di combustione. Tuttavia, è ancora un combustibile fossile e la maggior parte di esso proviene da operazioni di trivellazione su larga scala, che lasciano una grande impronta di carbonio. L'RNG è un'opzione di energia rinnovabile per il consumo di gas naturale perché è prodotto da materiale organico, compresi i rifiuti delle discariche e del bestiame. 

Le emissioni del ciclo di vita diventano più importanti perché il processo di produzione dell'RNG riutilizza i gas metano che altrimenti verrebbero rilasciati nell'atmosfera. Ciò rende l'impatto complessivo del GNR pari a zero, e talvolta negativo, in termini di emissioni. 

I programmi che sfruttano gli incentivi federali e statali possono migliorare la loro redditività finanziaria. La California è in prima linea nell'utilizzo del GNR come carburante per i trasporti, grazie a normative e incentivi che lo rendono più competitivo rispetto al gasolio.

Elettrico a batteria

I veicoli elettrici a batteria (BEV) supereranno il GNC in termini di redditività se la tecnologia continuerà a progredire. 

Al momento della stesura di questo articolo, i BEV non hanno ancora guadagnato una posizione di rilievo nelle applicazioni per mezzi pesanti. Importanti preordini stanno segnalando l'inizio di un cambiamento nel settore delle spedizioni. Questi acquisti includono l'ordine da parte di UPS di 950 camion elettrici per le consegne. Inoltre, sono state effettuate prenotazioni da parte di importanti spedizionieri, rivenditori e trasportatori di beni di consumo confezionati (CPG) per autocarri elettrici a batteria di classe 8 per impieghi gravosi, come il Tesla semi.

Gli sconvolgitori del mercato come Tesla e Nikola si stanno confrontando con le colonne portanti del settore come Daimler e Volvo per sviluppare i BEV del mercato del trasporto merci di domani. Alcune di queste aziende hanno annunciato che questi camion elettrici a batteria dovrebbero essere disponibili e incorporati nelle catene di trasporto tra il 2020 e il 2022.

Opportunità e sfide dei veicoli elettrici nel trasporto commerciale:

Il futuro dei BEV si prospetta brillante, una volta che queste tecnologie saranno adottate nella catena di fornitura tradizionale. 

I principali vantaggi dei BEV includono una maggiore efficienza energetica e vantaggi economici a lungo termine dovuti a costi energetici inferiori rispetto al diesel. La potenza e le prestazioni saranno in grado di competere direttamente con le trasmissioni diesel - una caratteristica non ancora condivisa da nessun altro tipo di energia. 

Le emissioni dal tubo di scappamento scenderanno a zero, rendendoli molto interessanti per le aree urbane congestionate. Inoltre, le emissioni del ciclo di vita continueranno a migliorare man mano che la rete energetica statunitense si allontana dai combustibili fossili.

Nonostante la presenza di importanti stazioni di ricarica rapida in corrente continua, l'ostacolo più grande per i BEV è la mancanza di infrastrutture per il trasporto pesante. Per questo motivo, gli spedizionieri che hanno maggiori probabilità di trarre vantaggio dai camion elettrici sono quelli con flotte private che gestiscono corsie specifiche. 

Questi spedizionieri potrebbero investire in infrastrutture di ricarica in loco o lungo percorsi dedicati. I veicoli elettrici possono anche operare all'interno delle città su percorsi ripetitivi come il trasporto urbano, lasciando ai camion diesel il compito di effettuare trasporti più lunghi in tutto il Paese.

Le limitazioni sull'autonomia di carica delle batterie aggravano ulteriormente questa sfida. Le batterie sono estremamente pesanti. Gli autocarri hanno una capacità di carico limitata, per cui non è attraente rinunciare a un autocarro pieno per un gruppo propulsore elettrificato. 

Inoltre, la tecnologia delle batterie è limitata dal tempo e dall'autonomia. Una volta caricata completamente, l'autonomia si aggira intorno alle 200 miglia. La maggior parte delle spedizioni a lungo raggio è di 1.000 miglia o più. Per ogni minuto in cui un camion non si muove guadagna 0 dollari, quindi i tempi di inattività e le frequenti soste non sono interessanti nella maggior parte delle catene di approvvigionamento. 

Potremmo vedere aziende di servizi pubblici, multinazionali dell'energia e produttori di veicoli elettrici, come BYD, Tesla e Daimler, costruire stazioni per supportare la loro specifica rete di camion.

Benefici per la sostenibilità dei camion elettrici:

Le normative e gli incentivi sulle emissioni di gas serra della California stanno aprendo la strada anche a questa energia alternativa. All'inizio del 2020, Anheuser-Busch ha acquistato il 100° camion di classe 8 completamente elettrico a batteria di BYD negli Stati Uniti, che si aggiunge alla sua rete di oltre 20 veicoli elettrici per ridurre le emissioni di anidride carbonica nella sua catena di approvvigionamento dei trasporti.  

L'elettricità è molto promettente per gli spedizionieri che cercano opzioni sostenibili. Tuttavia, misurare i reali benefici dei camion elettrici in termini di sostenibilità è complicato. È necessario considerare le emissioni dell'intero ciclo di vita e, più specificamente, la fonte di energia per creare l'elettricità.

Ad esempio, l'elettricità generata dalle centrali a carbone emette ancora quantità significative di emissioni di gas serra nell'atmosfera, rispetto all'elettricità derivata da una turbina eolica. Questo aspetto diventerà sempre più rilevante man mano che la tecnologia prolifererà in tutto il settore e la rendicontazione e l'eliminazione delle emissioni di anidride carbonica diventeranno più regolamentate.

Celle a combustibile a idrogeno

I veicoli elettrici a celle a combustibile a idrogeno (FCEV) sono simili ai camion elettrici perché sono entrambi veicoli alimentati a batteria, ma la fonte di energia li differenzia. Questi veicoli pesanti utilizzano una cella a combustibile per combinare idrogeno puro e ossigeno e produrre elettricità per alimentare la batteria del camion. I produttori più noti di questo tipo di mezzi di trasporto sono Nikola e Toyota.

Leggi un'intervista che Breakthrough ha fatto a Nikola sul futuro della tecnologia delle celle a combustibile a idrogeno, qui. 

Opportunità e sfide della tecnologia delle celle a combustibile a idrogeno:

Il prezzo è la sfida più grande per l'adozione delle celle a combustibile a idrogeno come fonte di energia alternativa. L'energia per alimentare i camion è costosa e potrebbe non avere senso dal punto di vista finanziario per la maggior parte degli spedizionieri e dei trasportatori. L'idrogeno è costoso e difficile da trattare, e può essere ancora più costoso da trasportare. Tuttavia, con l'emergere della nuova tecnologia delle batterie, è possibile che il prezzo scenda e che questa diventi un'opzione più attraente.

Il più grande vantaggio che i camion a idrogeno a celle combustibili hanno rispetto alle altre opzioni elettriche è l'autonomia. I veicoli elettrici dovrebbero avere un'autonomia massima di 100-300 miglia con una singola carica, anche se Tesla sostiene che i suoi semi elettrici hanno un'autonomia di 600 miglia. D'altro canto, Nikola afferma che i suoi camion a celle a combustibile a idrogeno possono percorrere oltre 1.000 miglia alla volta. I veicoli a celle a combustibile a idrogeno devono affrontare una strada ancora più ripida rispetto a quelli elettrici in termini di infrastrutture. Anche se i camion a idrogeno avranno bisogno di meno ricariche grazie alla loro maggiore autonomia, hanno comunque bisogno di stazioni di rifornimento specifiche per l'idrogeno. Nel 2019, c'erano solo 40 stazioni pubbliche di rifornimento di idrogeno negli Stati Uniti e la maggior parte di esse si trovava in California.

Benefici dell'idrogeno in termini di sostenibilità: 

La conversione dell'idrogeno gassoso in energia elettrica è relativamente pulita se si considerano le emissioni allo scarico. L'idrogeno gassoso produce solo calore e acqua come sottoprodotti. Nonostante queste emissioni pulite, la produzione di idrogeno solleva problemi di sostenibilità.  

Alcune produzioni di idrogeno si basano su combustibili fossili e su un processo termochimico noto come steam-methane reforming. Questi processi emettono gas a effetto serra, motivo per cui considerare le emissioni del ciclo di vita delle fonti di combustibile alternative è diventato sempre più importante per garantire pratiche di filiera realmente sostenibili.

L'alternativa è utilizzare idrogeno rinnovabile, attraverso l'elettrolisi delle molecole d'acqua e microbi produttori di idrogeno. Ma questa tecnologia è ancora in uso limitato e i processi sono costosi.

Qual è la vostra strategia per i carburanti alternativi?

Decidere quali tipi di carburante alternativo sono le opzioni giuste per la vostra strategia di trasporto può dipendere dai valori fondamentali della vostra organizzazione. Se enfatizzate sostenibilità e volete essere un marchio ecologico e lungimirante, adottate per primi. Se vi impegnate a ridurre le emissioni di gas serra, potreste subire un aumento dei prezzi dell'energia finché la tecnologia e i metodi non diventeranno più comuni. È anche più probabile che siate all'avanguardia in un settore in rapida evoluzione.

La sfida più grande per tutti gli spedizionieri e i vettori sono i costi e le complicazioni del passaggio dal diesel ai carburanti alternativi - ma è possibile. La diversificazione dei portafogli energetici offre agli spedizionieri flessibilità, sostenendo una agile supply chain. La creazione di partnership strategiche con vettori e fornitori di energia può aumentare la sostenibilità finanziaria e il successo a lungo termine del programma. Poiché i governi, le organizzazioni e i consumatori continuano a puntare su un futuro di energia pulita con target di emissioni più severi, gli spedizionieri dovrebbero aspettarsi e prepararsi a un futuro di carburanti alternativi.