Alimentare il futuro: Una panoramica sulle energie alternative per i trasporti

I caricatori e i vettori hanno molto da considerare quando puntano a diversificare il loro mix di energia per il trasporto. Mentre il diesel tradizionale rimarrà probabilmente il carburante standard per il trasporto pesante nel prossimo futuro, altre forme di energia stanno lentamente diventando opzioni più praticabili. Ognuna di esse offre potenziali vantaggi e ostacoli da superare.

Nel suo articolo dedicato alle Sfide dell'energia alternativa nei trasporti, Brett Wetzel, Applied Knowledge Director di Breakthrough, osserva che il settore ha raggiunto un punto in cui molti aspettano e guardano come gli early adopters fanno le prime mosse nello spazio dell'energia alternativa. Il mercato ha molto lavoro da fare per superare le sfide dei costi di ingresso, delle limitazioni infrastrutturali e della mancanza di consapevolezza, oltre alla necessità di standardizzazione.

Un rapporto del 2018 dell'Agenzia Internazionale per l'Energia (IEA) ha rilevato che, mentre si prevede che l'adozione di energia rinnovabile nel settore dei trasporti cresca del 19% tra il 2018 e il 2023, i trasporti sono in ritardo rispetto ai settori dell'energia elettrica e del calore, con la più bassa penetrazione delle rinnovabili.

Alla conferenza 2018 del The Mercury Group, abbiamo osservato i dati che mostrano che nel 2016 i trasporti hanno superato la produzione di energia elettrica come industria a maggiore intensità di carbonio. Storicamente, la dipendenza del settore energetico dal carbone lo ha reso uno dei settori più dannosi e "sporchi" in termini di consumo energetico. Negli ultimi anni, tuttavia, il settore energetico ha ridotto in modo significativo la propria impronta di carbonio, mentre i trasporti si affidano ancora pesantemente ai prodotti raffinati del petrolio greggio, un'altra nicchia di fonti energetiche notoriamente sporche. Ora tocca ai trasporti seguire le orme dell'energia elettrica e cercare di ridurre le emissioni.

Wetzel sostiene che, in mezzo a tutto l'ottimismo che circonda i progressi nel settore dei trasporti sostenibili, gli operatori del settore dovrebbero lavorare insieme per spianare la strada all'uso di energie alternative.

"Queste sfide devono essere affrontate collettivamente dall'industria dei trasporti per proliferare l'adozione di diversi tipi di energia"."

Dare un'occhiata più da vicino a quattro tipi principali di energie alternative aiuterà gli spedizionieri a identificare le strategie che hanno più senso per la strategia di trasporto della loro organizzazione.

1.  Biodiesel, Diesel rinnovabile

Il governo federale incoraggia l'adozione di carburanti alternativi, in particolare nei trasporti, attraverso il programma Renewable Fuel Standard (RFS). Questo programma richiede la miscelazione di carburanti alternativi - come il diesel rinnovabile, il biodiesel, l'etanolo e il gas naturale rinnovabile (di cui parleremo più avanti) - con le forniture di combustibili fossili, per ridurre progressivamente le emissioni di gas a effetto serra.

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'idea alla base di questo programma è quella di promuovere l'adozione graduale di nuove energie piuttosto che imporle tutte in una volta. L'RFS è anche il motivo per cui l'etanolo si trova nella benzina che alimenta la vostra auto o il vostro veicolo personale. Scopri più informazioni sul programma RFS sul blog di Breakthrough.

Esempi di miscele comuni di biodiesel e biocarburanti che si trovano nella maggior parte delle stazioni di rifornimento includono E10, B5 e B2. Inoltre, il B20 è una miscela di biodiesel richiesta in Minnesota durante i mesi estivi.

Il diesel rinnovabile deriva dagli stessi tipi di materie prime del biodiesel. Il processo di idrotrattamento, comunemente utilizzato nelle raffinerie di petrolio, crea un prodotto quasi identico al gasolio convenzionale.

Opportunità e sfide: L'aspetto più limitante del biodiesel e di altri biocarburanti avanzati simili 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 essere un sostituto diretto del diesel tradizionale e può essere utilizzato nei comuni motori diesel, ma il costo di produzione è elevato e ne impedisce un uso più diffuso nell'industria.

Sostenibilità: Sia il biodiesel che il diesel rinnovabile sono combustibili non fossili ricavati da rifiuti organici come olio vegetale e grassi animali, il che li rende tipi di carburante più sostenibili rispetto ai tradizionali prodotti raffinati a base di petrolio greggio. .

Il biodiesel e i biocarburanti attualmente dominano le alternative al diesel su scala nazionale grazie ai requisiti di miscelazione a livello statale e al programma di standard per i carburanti rinnovabili. La maggior parte del diesel rinnovabile è venduto in California, dove il Low Carbon Fuel Standard dello Stato lo rende competitivo 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, ma il costo di produzione ne rende difficile l'adozione da parte delle flotte.

Il costo del diesel rinnovabile, così come quello di altri carburanti alternativi, diventa sempre più accessibile grazie alle nuove normative e agli incentivi che creano un panorama competitivo.

2. Gas naturale

Il gas naturale compresso (CNG) è stato una delle principali alternative nei veicoli di consumo decenni fa, ma ultimamente ha continuato a guadagnare quote di mercato nel settore dei trasporti pesanti. Il gas naturale liquefatto (GNL) è meno popolare della forma condensata del gas naturale perché deve essere portato a temperature molto basse per liquefarlo, il che rende più costosa la produzione, lo stoccaggio e il trasporto. 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 proviene da fonti rinnovabili 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 gli scarti del settore lattiero-caseario, elimina le emissioni di carbonio nel suo ciclo di produzione. Il GNC e l'RNG condividono la stessa rete di condotte e gli stessi usi, quindi una volta raffinati nella loro forma finale sono indistinguibili, ma la comprensione del ciclo di vita di questa fonte energetica diventa imperativa per capire l'intensità complessiva di carbonio.Per saperne di più sulle emissioni del ciclo di vita, consultate il nostro articolo su quello che gli spedizionieri devono sapere sugli LCFS.

I veicoli a gas naturale richiedono motori e stazioni di rifornimento diversi rispetto ai camion diesel, il che significa che gli investimenti iniziali sono significativi.

Si veda il nostro articolo, Natural Gas | Alternative Energy 101 per una ripartizione completa del CNG rispetto al LNG e per uno sguardo più approfondito su questa fonte di combustibile.

Opportunità e sfide: Uno dei vantaggi del CNG è che sperimenta una volatilità dei prezzi molto minore 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 CNG è che viene paragonato direttamente al diesel perché quest'ultimo è stato lo standard del settore.   Negli ultimi mesi, i prezzi del diesel erano bassi rendendolo un'opzione più conveniente rispetto al CNG. Prima del crollo del mercato del greggio alla fine del 2014, quando il prezzo del petrolio era superiore a 100 dollari al barile, il GNC offriva un risparmio di circa 1 dollaro al gallone rispetto al diesel con una strategia ben gestita. Il recente basso livello dei prezzi del gasolio, tuttavia, rende economicamente più vantaggioso il rifornimento dei camion con il gasolio. Se e quando 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 GNC nella catena di fornitura, l'infrastruttura per il gas naturale è ancora in espansione, ma questa crescita è rallentata di anno in anno dal 2014. Tuttavia, l'attuale stabilità dei prezzi lo rende un'opzione interessante se implementato nei giusti casi d'uso.

Sostenibilità: Il GNC brucia in modo molto più pulito, emettendo meno emissioni di gas serra (GHG) rispetto al gasolio nel punto di combustione. Tuttavia, si tratta pur sempre di un combustibile fossile e la maggior parte di esso proviene da operazioni di trivellazione su larga scala, che hanno un'ampia impronta di carbonio. L'RNG è un'opzione rinnovabile per il consumo di gas naturale, ma il costo di produzione è ancora elevato. L'RNG, noto anche come biometano, è un biocarburante avanzato ricavato da materiali organici, tra cui i rifiuti delle discariche e del bestiame. I programmi che sfruttano gli incentivi federali e statali possono migliorare la loro redditività finanziaria. Le emissioni del ciclo di vita diventano più importanti per l'RNG perché il suo processo di produzione riutilizza i gas metano, che altrimenti verrebbero rilasciati nell'atmosfera.

La California sta guidando l'utilizzo dell'RNG come carburante per i trasporti con regolamenti e incentivi per l'implementazione di tecnologie che lo rendano più competitivo rispetto al gasolio.

3.Mentre il GNC potrebbe essere l'opzione energetica alternativa più valida per il trasporto su strada a lungo raggio, i veicoli elettrici a batteria (BEV) stanno facendo notizia e potrebbero essere l'opzione più promettente se la tecnologia continuerà a progredire.

Al momento della stesura di questo articolo, i BEV non hanno ancora acquisito una posizione di rilievo nelle applicazioni pesanti, ma i principali pre-ordini nel settore delle spedizioni segnalano l'inizio di un cambiamento. Questi acquisti includono l'ordine da parte di UPS di 950 autocarri elettrici per le consegne Workhouse e la prenotazione di autocarri elettrici a batteria di classe 8 per impieghi gravosi, come i semicingolati Tesla, da parte di importanti spedizionieri, rivenditori e vettori di beni di consumo confezionati (CPG).

I perturbatori del mercato come Tesla e Thor si stanno confrontando con le colonne portanti del settore come Daimler e Cummins 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 entro la fine del 2019 o l'inizio del 2020.

Opportunità e sfide: Il futuro dei BEV si prospetta brillante, una volta che queste tecnologie saranno adottate nella catena di approvvigionamento tradizionale. I principali vantaggi dei BEV sono l'aumento dell'efficienza energetica e i vantaggi economici a lungo termine, grazie ai costi energetici inferiori rispetto al diesel. La potenza e le prestazioni saranno in grado di competere direttamente con le trasmissioni diesel, una caratteristica che non è ancora condivisa da nessun altro tipo di energia. Infine, le emissioni allo scarico si riducono a zero, rendendoli molto interessanti per le aree urbane congestionate, e le emissioni del ciclo di vita continueranno a migliorare man mano che la rete energetica statunitense continuerà ad abbandonare i combustibili fossili.

Il più grande ostacolo per i BEV è la mancanza di infrastrutture. 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. Un'altra strategia potenziale è quella di utilizzare i veicoli elettrici all'interno delle città per percorsi ripetitivi come il trasporto urbano, mentre i camion diesel continuano a spostare le merci su tratte più lunghe (LOH) in tutto il Paese.

Le infrastrutture possono essere scarse, ma le limitazioni sull'autonomia di carica delle batterie aggravano questa sfida. Le batterie sono estremamente pesanti. I camion hanno una capacità di carico limitata, quindi non è attraente rinunciare a un camion completo per un gruppo propulsore elettrificato. Inoltre, la tecnologia delle batterie richiede troppo tempo per ricaricarle e, una volta caricate completamente, la loro autonomia non è sufficiente per la maggior parte delle spedizioni a lungo raggio: garantiscono solo un'autonomia di circa 300 miglia, rispetto alle tradizionali tratte OTR che si avvicinano a 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 per la maggior parte delle catene di approvvigionamento. Alla fine, potremmo vedere aziende di servizi pubblici, multinazionali dell'energia e produttori di veicoli elettrici, come Tesla, costruire stazioni per supportare la loro specifica rete di camion.

Sostenibilità: Le normative e gli incentivi californiani sulle emissioni di gas serra stanno aprendo la strada anche a questa energia alternativa. Alla fine del 2018, Anheuser-Busch, un importante produttore di birra, ha annunciato l'intenzione di aggiungere quaranta camion Tesla completamente elettrici alla sua flotta come parte dei suoi sforzi per ridurre le emissioni di anidride carbonica.

L'elettricità come energia alternativa mostra molte promesse per gli spedizionieri che cercano opzioni sostenibili, poiché le emissioni di anidride carbonica dallo scarico vengono eliminate. Tuttavia, misurare i reali vantaggi in termini di sostenibilità dei carrelli elettrici diventa complicato perché bisogna considerare anche le emissioni del ciclo di vita e, più in particolare, come è stata prodotta l'energia per creare l'elettricità. Ad esempio, l'elettricità generata dalle centrali a carbone emette ancora quantità significative di gas serra nell'atmosfera, rispetto all'elettricità prodotta 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.

4.  Celle a combustibile a idrogeno

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

Opportunità e Sfide: Il prezzo è la sfida più grande che si trova ad affrontare 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 vettori. L'idrogeno è costoso e difficile da trattare, e può essere ancora più costoso da trasportare. Con l'emergere della nuova tecnologia delle batterie, tuttavia, 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 camion elettrici hanno un'autonomia di 600 miglia. D'altro canto, Nikola afferma che i suoi camion a celle a combustibile a idrogeno possono percorrere più di 1.000 miglia alla volta, il che li rende un'opzione attraente ed efficiente dal punto di vista energetico per le lunghe tratte.

La tecnologia a celle a combustibile a idrogeno deve affrontare una strada ancora più in salita rispetto a quella elettrica 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 2018, c'erano solo 40 stazioni pubbliche di rifornimento di idrogeno negli Stati Uniti e tutte in California.

Sostenibilità: La conversione dell'idrogeno gassoso in elettricità è relativamente pulita se si considerano le emissioni allo scarico. L'utilizzo dell'idrogeno gassoso produce solo calore e acqua come sottoprodotti. Nonostante queste emissioni pulite, la produzione di idrogeno solleva problemi di sostenibilità.  La produzione di idrogeno si basa su combustibili fossili e su un processo termochimico noto come steam-methane reforming. L'alternativa è l'uso di idrogeno rinnovabile, attraverso l'elettrolisi delle molecole d'acqua e i microbi produttori di idrogeno, ma la tecnologia è ancora in uso limitato e i processi sono considerati costosi.

Qual è la vostra strategia per i carburanti alternativi?

Decidere quali carburanti alternativi sono le opzioni giuste per la vostra strategia di trasporto può dipendere dai valori fondamentali della vostra organizzazione. Se enfatizzate la sostenibilità e volete essere visti come un marchio ecologico e lungimirante, optate per l'adozione anticipata. Se siete impegnati a ridurre le emissioni di gas serra, potreste subire un aumento dei prezzi dell'energia fino a quando la tecnologia e i metodi non diventeranno più comuni, ma avrete maggiori probabilità di essere all'avanguardia in un settore in rapida evoluzione.

Le sfide più grandi per tutti i caricatori e i trasportatori sono i costi e le complicazioni del passaggio dal diesel ai carburanti alternativi. Anche se i carburanti alternativi guadagnano quote di mercato crescenti, il diesel rimane l'opzione economicamente più valida per spostare le merci sul mercato, e probabilmente rimarrà tale per il prossimo futuro. Tuttavia, il gasolio è anche una merce molto volatile e 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 redditività finanziaria e il successo a lungo termine del programma. Breakthrough può aiutarvi.

Gestire i costi del carburante e orientarsi nelle decisioni riguardanti il futuro dei trasporti è più facile quando avete Breakthrough come partner per la strategia della catena di approvvigionamento. Abbiamo competenze interne e connessioni di rete per aiutarvi a prendere decisioni basate sui dati relativi al futuro delle vostre strategie di trasporto e di supply chain.

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