Studieproject Econometrisch Dispuut Berekeningstool voor de besparing van CO2 uitstoot door het gebruik van de Alpherium binnenvaartterminal
J. van Heyningen en N. Hendrikse 3 jaars bachelor studenten Econometrie en Operationele Research Erasmus Universiteit Rotterdam Begeleider: prof. Dr. R. Dekker juni 2012 de
Abstract In dit rapport wordt er geanalyseerd hoeveel CO2 besparing er mogelijk is bij het binnenlands transport van import containers per binnenvaart. Er wordt onderscheid gemaakt hierin tussen CO2 toekenning voor bedrijven en totale CO2 uitstoot. Voor dit onderzoek is er onderzoek gedaan naar CO2 uitstoot bij verschillende modaliteiten. Voor de oplossing van dit probleem hebben we een tool gemaakt met een achterliggend besliskundig model.
1
Inhoudsopgave Abstract ................................................................................................................................................... 1 Inhoudsopgave ........................................................................................................................................ 2 Introductie ............................................................................................................................................... 3 1. Probleemanalyse ................................................................................................................................. 4 1.1. Probleem Context......................................................................................................................... 4 1.2. Probleem ...................................................................................................................................... 6 1.3. Plan van aanpak............................................................................................................................ 8 1.4. Methodes ..................................................................................................................................... 9 2. Probleem uitwerking ......................................................................................................................... 10 2.1. Literatuuroverzicht ..................................................................................................................... 10 2.2. Scope bepaling ........................................................................................................................... 10 2.3. Probleem uitwerking .................................................................................................................. 15 3. Probleem definitie ............................................................................................................................. 17 3.1. Uitwerking van de methodes ..................................................................................................... 17 3.2. De Tool........................................................................................................................................ 20 4. Uitkomsten van de Tool .................................................................................................................... 23 4.1. Simpel berekenen met tool ........................................................................................................ 23 4.2. Reikwijdte Alpherium ................................................................................................................. 27 5. Evaluatie, discussie en conclusie ....................................................................................................... 31 5.1. Evaluatie van de Tool ................................................................................................................. 31 5.2. Discussie ..................................................................................................................................... 31 5.3. Conclusie .................................................................................................................................... 33 6. Referenties ........................................................................................................................................ 34 7. Logboek van onze werkzaamheden .................................................................................................. 35 8. Appendix............................................................................................................................................ 37
2
Introductie Duurzaamheid is een steeds vaker gehoord begrip. Voor veel bedrijven wordt duurzaam produceren steeds belangrijker. De transportoplossingen worden voor veel van deze bedrijven uitgevoerd door externe logistieke partners. Van Uden B.V. is ook een dergelijke logistieke partner. Van Uden B.V. probeert aan de hand van onder andere de locaties van het los en laadadres en de omvang van de lading een zo duurzaam en kostenefficiënt transport te leveren voor haar klanten. Er wordt hier gekozen tussen verschillende modaliteiten om de kosten, maar ook bijvoorbeeld de CO 2 uitstoot zo laag mogelijk te houden. In dit rapport wordt onderzocht hoeveel CO2 uitstoot er kan worden bespaard door het gebruik van binnenvaart voor binnenlands transport bij het importeren van zeecontainers. In het bijzonder wordt hier gekeken naar de binnenvaartterminal van Van Uden B.V. in Alphen a/d Rijn. Voor de optimale keuze van binnenlands transport hebben wij een tool gecreëerd. In het eerste deel van dit rapport zullen wij het probleem zo nauwkeurig mogelijk beschrijven en een plan van aanpak beschrijven. Hierna zullen wij dit probleem verder uitwerken in het tweede deel. In het 3de deel zullen we beschrijven hoe de methodes zijn gebruikt in de Tool en wordt de werking van de tool beschreven. In het 4de deel gaan wij aan de hand van enkele voorbeelden de werking van onze tool beschrijven. Het laatste deel van ons verslag zal worden gebruikt om onze tool te evalueren en er zal worden afgesloten met een conclusie. Wij willen iedereen bij de firma Van Uden bedanken voor hem of haar hulp bij ons onderzoek. Bovendien willen wij dhr. M. van Veluw van Heineken en onze begeleider dhr. R. Dekker voor hun hulp.
3
1. Probleemanalyse 1.1. Probleem Context Door steeds intensievere internationale handelsbetrekkingen komt er ook meer goederenvervoer. Dit goederenvervoer zorgt voor een intensiever gebruik van de infrastructuur. Gevolg hiervan is meer vervuiling en congestie. Vervuiling wordt een steeds groter probleem, door bijvoorbeeld een steeds hogere CO2 concentratie in de atmosfeer zal het klimaat veranderen. Congestie zorgt voor steeds meer vertragingen in transport. Men probeert dit op te lossen door het infrastructuur netwerk te vergroten, maar de beschikbare ruimte wordt ook steeds beperkter. 1.1.1.Vervuiling Vervuiling is een zeer breed begrip. Met vervuiling kan zowel lucht als geluidsvervuiling worden bedoeld. Door meer vervoer zal er meer geluidsoverlast zijn, maar veel belangrijker is luchtvervuiling. Bij transport via vrijwel alle modaliteiten komen er schadelijke stoffen vrij. De meest besproken stof is daarbij het broeikasgas koolstofdioxide. Koolstofdioxide wordt in veel grotere concentraties uitgestoten dan bijvoorbeeld stikstofdioxide, zwaveldioxide en fijn stof. Maar de uitstoot van al deze stoffen is zeker ook niet goed voor het milieu. De chemische formule voor koolstofdioxide is CO2. Dit geeft aan dat het koolstofdioxide molecuul bestaat uit 1 koolstof atoom en 2 zuurstofatomen. CO2 zit van nature in de atmosfeer van de aarde, het komt namelijk vrij bij het rotten van natuurlijk materiaal en het uitademen van organismen. CO2 op zijn beurt wordt weer door planten omgezet in een koolstofverbinding (plantaardig materiaal) en zuurstof. Echter bij het verbranden van plantaardig materiaal komt ook CO2 vrij. Fossiele brandstoffen zijn oorspronkelijk ontstaan uit plantaardig materiaal en bij de verbranding hiervan komt ook CO2 vrij. Er zijn ook biobrandstoffen zoals biodiesel en bio-ethanol in opkomst, deze worden gemaakt uit plantenresten. Het gebruik van deze brandstoffen is CO2 neutraal. Bij de verbranding wordt wel degelijk CO2 uitgestoten, maar deze is eerder door de planten waarvan de brandstof is gemaakt uit de lucht gehaald. Daardoor stijgt de CO2 concentratie in de atmosfeer niet door verbranding van deze brandstof. Bij wegtransport maakt men vrijwel altijd gebruik van dieseltrucks. Bij verbranding van diesel komt veel CO2 vrij. Ditzelfde gebeurt bij transport over zee. Voor schepen wordt vaak diesel of stookolie gebruikt. Bij transport per vliegtuig komt ook CO2 vrij door de verbranding van kerosine. De laatste belangrijke modaliteit per spoor zit iets ingewikkelder in elkaar. Voor vrachtvervoer wordt in Nederland gebruik gemaakt van zowel elektrische als diesel locomotieven. In vele andere landen zoals de Verenigde Staten wordt enkel gebruik gemaakt van diesellocomotieven. Een diesellocomotief stoot zoals logisch ervaren mag worden ook CO2 uit. Een elektrische locomotief stoot niet direct CO2 uit, want dit komt niet vrij bij het omzetten van elektrische energie in beweging. Maar bij de opwekking van elektriciteit in bijvoorbeeld een kolencentrale komt wel CO2 vrij. Het vervoer per elektrisch spoor is pas CO2 vrij als de opwekking van elektriciteit dit ook is. Dus bij alle verschillende modaliteiten komt CO2 vrij, maar niet elke modaliteit stoot evenveel CO2 uit. Het is afhankelijk van onder andere de beladingsgraad en de afstand wat de meest optimale keuze van een modaliteit is wat betreft CO2 uitstoot. Het grote probleem met de toenemende concentratie van CO2 in de atmosfeer is dat het broeikaseffect wordt versterkt. Dit broeikaseffect zorgt onder andere ervoor dat ingestraalde
4
warmte van de zon wordt vastgehouden. Des te hoger de concentratie CO2 in de atmosfeer des te meer warmte er op de aarde wordt vastgehouden. Dit zorgt dus voor een verandering van het klimaat. In het algemeen zal het warmer worden op aarde en het weer zal onstuimiger worden. Doordat de uitstoot van CO2 dit probleem oplevert wordt er van hogerhand gestimuleerd minder CO2 uit te stoten. Vooral in de westerse wereld is dit al een groot issue. De wegenbelastingvrije auto’s zijn in Nederland een voorbeeld van een regel die de CO2 uitstoot moet verminderen. Namelijk modellen die minder dan 95 gram CO2 per kilometer uitstoten zijn vrijgesteld van wegenbelasting en BPM. Dit zou een stimulans moeten zijn om deze auto’s te kopen en door het rijden met deze auto’s komt er minder CO2 vrij dan dat een ander model wordt gebruikt. Bijkomend nadeel van het uitstoten van CO2 is dat het vrijkomt bij verbranding van fossiele brandstoffen. Deze fossiele brandstoffen zijn slechts beperkt beschikbaar en met de huidige olieconsumptie is het mogelijk dat aardolie over 50 jaar niet meer beschikbaar is. Ditzelfde geldt voor brandstoffen als kolen en aardgas, alleen zijn hiervan nog meer voorraden. Ook biobrandstof is geen perfect alternatief. Voor de productie van biobrandstof zijn veel planten en vooral zaden nodig. Deze moeten verbouwd worden op landbouwgrond en deze ruimte gaat ten koste van landbouwgrond voor voeding. Dit zorgt voor hogere voedselprijzen en zorgt voor een groter hongerprobleem in derde wereldlanden. Elektriciteit opwekking door waterkracht, zonnestraling of wind is volkomen CO2 vrij. Deze energie kan bijvoorbeeld gebruikt worden om waterstof te maken, waarna een auto hierop kan rijden. Alleen de huidige elektriciteit opwekkers kunnen niet veel elektriciteit leveren, waardoor de aarde hiermee volgebouwd moeten worden. Bovendien komt bij de productie van de elektriciteit opwekkers nog veel CO2 vrij. Al met al is het belangrijk dat er zeer zuinig met energie wordt omgesprongen. Keuze van transport kan veel verschil maken op gebied van CO2 uitstoot en energie besparing. 1.1.2. Congestie Een ander probleem wat toenemend transport met zich meebrengt is congestie. In Nederland is dit een bekend probleem, want als men rond spitsuur met de auto in de Randstad de weg op wilt, zijn files vaak niet te vermijden. Files zijn een voorbeeld van congestie, maar bijvoorbeeld ook drukte op een luchthaven. Nadeel van congestie is dat mensen vertraging oplopen en dat in een file over het algemeen meer vervuiling per voertuig plaatsvindt. Deze vertragingen kosten de maatschappij veel geld, want tijd is geld. Om congestie tegen te gaan moet de infrastructuur worden uitgebreid. Dit kost de maatschappij ook erg veel geld. Bovendien is de ruimte om uit te breiden op veel plaatsen beperkt. Door een andere keuze te maken van transport modaliteit, kan de congestie worden weggehaald op knelpunten in de infrastructuur. Het bekendste voorbeeld hiervan is in de Rotterdamse haven. Door containers direct af te voeren van de terminal per trein of binnenvaartschip wordt het truckverkeer over de rondweg van Rotterdam verminderd. 1.1.3. Maatschappelijk verantwoord ondernemen Steeds meer bedrijven gaan maatschappelijk verantwoord ondernemen. MVO maakt gebruik van de triple-P-benadering. De eerste P staat voor profit, het doel van ondernemen blijft toch winst maken.
5
Maar dit gebeurt met respect naar people en zonder de planet te schaden. Het bedrijf moet dus bewuste keuzes maken in de afweging tussen de 3 P's, profit, planet en people. De Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling heeft aanbevelingen opgesteld op het gebied wat voor gedrag er van de bedrijven mag worden verwacht. De bedrijven moeten als het ware een gedragscode hebben, de normen en waarden waar zijn voor staan. Maar het is heel belangrijk in het MVO dat een bedrijf zijn verantwoordelijkheid neemt op het gebied van Milieu en op het sociale gebied. Als laatste behoort een bedrijf ook maatschappelijk betrokken te zijn. Dit houdt in dat een bedrijf iets terug doet aan de maatschappij, dit kan heel simpel met bijvoorbeeld sponsoring. Veel bedrijven worden tegenwoordig niet alleen afgerekend op de prijs die ze rekenen, maar ook of dat ze maatschappelijk verantwoord ondernemen. Daarom doen hier vrijwel alle Nederlandse multinationals aan mee.
1.2. Probleem 1.2.1. Van Uden De geschiedenis van het bedrijf van Uden gaat terug naar het jaar 1848. In dit jaar werden de eerste transporten door Van Uden gedaan. Nu meer dan 160 jaar later kan hetzelfde Van Uden vele logistieke oplossingen kan leveren. Enkele jaren geleden is er een overname geweest door NedCargo International B.V. De naam naar de buitenwereld zal het bedrijf Van Uden blijven heten. Door de integratie van 11 werkmaatschappijen kan het op internationaal en multimodaal oplossingen bieden op gebied expeditie, opslag en logistiek. Het bedrijfsonderdeel waarbinnen wij ons onderzoek hebben gedaan is Alpherium B.V.. Alpherium B.V. is een bedrijf van Van Uden Forwarding dat zorgt voor de operaties op de binnenvaartterminal Alpherium in Alphen a/d Rijn. Van Uden Forwarding regelt als tussenpersoon transporten over zee, over de weg, door de lucht en per spoor van zowel volledige vrachten als deelvrachten. De specialiteit ligt in het verzorgen van transport in de voedingsmiddelen industrie, met name dranken en ook het transport van hout. Het streven van Van Uden is om zo duurzaam en kostenefficiënt mogelijk een logistiek systeem te organiseren voor een klant. Binnen deze duurzame logistiek valt onze opdracht. 1.2.2. Heineken De Nederlandse brouwerij Heineken is een van de grootste klanten van Van Uden. Van Uden organiseert voor Heineken alle export uit de brouwerij in Zoeterwoude. Dit gaat om circa 40.000 containers op jaarbasis, zowel 40 ft. als 20 ft.. Dit gaat om ongeveer 250 containers per werkdag. Voorheen was de situatie zo dat de containers leeg werden opgehaald per truck uit de haventerminal, in de meeste gevallen is dit Rotterdam. Daarna reed de truck over de weg naar de brouwerij in Zoeterwoude, waar de container direct werd geladen en terug vervoerd naar de haventerminal. Heineken volgt de trend wat betreft het houden van voorraden. Heineken wil zo min mogelijk voorraden in haar supply chain. Hoe minder voorranden, des te minder holding costs. De holding costs zijn veelal zogenaamde 'waste costs' en kunnen verwijderd worden uit de supply chain. Als gevolg heeft Heineken vrijwel geen mogelijkheid tot opslag achter de export productielijn. Als het bier de fabriek uitkomt, moet het direct in de juiste vrachtwagen worden gezet. Dit zorgt voor een
6
enorme druk bij de logistieke partner. Als bijvoorbeeld de container namelijk niet op tijd voor het laaddock staat, moet de logistieke partner, in dit geval Van Uden voor de schade opdraaien. Zeker door steeds meer congestie op de wegen in de Randstad was het erg lastig om per truck altijd op tijd te komen. Heineken wil namelijk ook in de spits containers geleverd hebben en een rit van de Maasvlakte naar Zoeterwoude in de spits kan wel 3 uur duren, tegenover een uur in een normale situatie. In samenwerking met Van Uden is er gekozen voor de bouw van het Alpherium. Op deze containerterminal in Alphen a/d Rijn worden de containers af- en aangevoerd per binnenvaartschip vanaf de terminals in Antwerpen en Rotterdam. Er is altijd een voorraad lege containers beschikbaar op het Alpherium. Heineken kan deze containers op elk moment van de dag afroepen en in ongeveer een kwartier staan deze containers voor het laaddock bij de brouwerij in Zoeterwoude. Hierdoor zijn er vrijwel nooit problemen dat de containers te laat voor het laaddock komen. Dus Heineken is verzekerd dat het fabrieksproces altijd kan doorgaan, zonder dat geproduceerde goederen moeten worden opgeslagen. En doordat er weinig opslagruimte beschikbaar is, bestaat dan het risisco dat de productielijn moet worden stopgezet. Door de samenwerking met het Alpherium is er minder kans op problemen. Deze security van supply chain is een belangrijke reden voor Heineken om te kiezen voor het gebruik van het Alpherium. Maar zoals bij vele Nederlandse multinationals heeft het maatschappelijk verantwoord ondernemen ook bij Heineken zijn intrede gedaan. Om maatschappelijk verantwoordelijk te ondernemen heeft Heineken haar gehele CO2 uitstoot vanaf het verbouwen van het graan tot de consumptie van bier in kaart gebracht. We hebben gesproken met dhr. M. van Veluw van Heineken. Dhr. van Veluw is verantwoordelijk voor de CO2 uitstoot van het exportproces van Heineken. Bij Heineken zijn ongeveer 24 mensen verantwoordelijk voor de CO2 uitstoot van de verschillende delen van de supply chain, dhr. van Veluw is er hier een van. De CO2 uitstoot van de export containers kon worden verminderd door het gebruik van binnenvaart. Dit is een extra reden voor Heineken om te kiezen voor het Alpherium als binnenvaartterminal. Als de containers leeg vanaf de terminal via het Alpherium naar Heineken kwamen en vol via Alpherium weer geëxporteerd worden, wordt er minder CO2 uitgestoten dan met directe retour container trucking tussen de terminal en Zoeterwoude. Dit was een van maatregelen die Heineken heeft getroffen om haar CO2 uitstoot te verminderen. 1.2.3. Overslag Terminal Alpherium Het Alpherium is een binnenvaart container terminal die in oktober 2010 in Alphen a/d Rijn is geopend. Het Alpherium is eigendom van de Alpherium B.V., wat een onderdeel is van Van Uden. Het Alpherium is geopend in samenspraak met Heineken. Alle export containers van Heineken Zoeterwoude worden momenteel getransporteerd via het Alpherium naar de terminals in Antwerpen en Rotterdam. Hiervandaan worden de containers getransporteerd naar allerlei verschillende gebieden op aarde. Het Alpherium zorgt voor de opslag van lege containers voor Heineken. Als Heineken aangeeft dat ze een bepaald type container van een bepaalde rederij nodig hebben moet het Alpherium deze kunnen leveren. Deze wordt dan per truck naar Heineken gebracht en als deze geladen is wordt hij weer terug gebracht naar het Alpherium. Daarvandaan wordt de container verscheept per binnenvaartschip naar de betreffende terminal in Antwerpen of Rotterdam. Het is heel belangrijk dat het Alpherium zorgt dat er te allen tijde voldoende lege containers op reserve staan in Alphen a/d Rijn. Van Uden heeft niet de mogelijkheid om de lege containers elders vandaan te halen. De lege containers worden in het algemeen opgehaald op de terminals in
7
Rotterdam en Antwerpen, waar de volle containers worden afgezet. Als het Alpherium geen container aan Heineken kan leveren zal hiervoor een boete in rekening worden gebracht. In het begin kwam dit wel eens voor, maar de laatste tijd niet meer. Alpherium heeft vaste schippers varen tussen de terminal in Alphen a/d Rijn en de terminals in Rotterdam en Antwerpen. Sommige schepen zijn ook gedeeltelijk van Alpherium. Hierdoor kan Alpherium garanderen dat er moderne schepen worden gebruikt, zodat de uitstoot geminimaliseerd wordt. In februari 2012 is het nieuwe schip de MS For-Ever in de vaart genomen, waarvan zij gedeeltelijk eigenaar zijn. Dit schip is gemaximaliseerd wat betreft het aantal containers dat geladen kunnen worden op de route naar Alphen a/d Rijn. Een groter schip kan de terminal in Alphen a/d Rijn niet bereiken. Dit alles wordt gedaan om zowel kosten maar ook de uitstoot in CO2 per container te minimaliseren. Matchen Momenteel is Alpherium B.V. op zoek naar klanten met import containers. Als deze import container een gelijke rederij en een gelijk type heeft als een export container van Heineken kunnen deze gematcht worden. Dit betekend dat de volle import container wordt verscheept van de terminal naar het Alpherium, dan wordt deze per truck naar het losadres gebracht, dan eventueel terug opgeslagen op het Alpherium. Dan wordt deze container later weer gebruikt om geladen te worden bij Heineken. Hierdoor ontstaat er een kostenbesparing, omdat de verscheping van de containers naar het Alpherium al betaald was. Bovendien is er ook een CO2 besparing opgetreden, doordat Heineken nu geen heen verscheping van een lege container wordt toegekend. Ditzelfde geldt voor de nieuwe klant die geen retour verscheping heeft van een lege container. Aan ons om te onderzoeken hoe groot deze besparing is voor een potentiële nieuwe klant, als dit wordt vergeleken met de uitgangssituatie, waarin er een retour transport is per truck. We gaan bovendien kijken in welk gebied het interessant is om te importeren via het Alpherium. Hierbij moet ook rekening gehouden worden met de concurrentie van andere binnenvaartterminals in Zuidwest Nederland.
1.3. Plan van aanpak 1.3.1. Analyse van de data Allereerst gaan we onderzoeken welke containers er gebruikt worden door Heineken. Hieruit kunnen we concluderen welk type containers we moeten meenemen in ons model. Bovendien gaan we onderzoeken welke rederijen we moeten meenemen in ons model. Aan de hand hiervan kunnen we een keuze van methode gaan maken. 1.3.2. CO2 uitstoot per modaliteit Het is eveneens erg belangrijk voor ons model, dat wij een betrouwbare berekening maken van de CO2 uitstoot. Hiervoor gaan wij onderzoek plegen in de bestaande literatuur. We moeten weten met welke categorie we de gebruikte schepen en trucks kunnen vergelijken. We krijgen dan een waarde die afhankelijk zal zijn van het gewicht van de container en de afstand waarover er getransporteerd wordt. Bovendien moeten we een beargumenteerde schatting maken van het gewicht van de containers. Voor de nieuwe klant kan dit een input zijn. Verder is het belangrijk dat we een nauwkeurige manier vinden om de afstanden te berekenen. Het adres van de nieuwe klant moet hiervoor input in het model zijn. De afstanden voor de binnenvaart van de terminal naar het Alpherium moeten bekend zijn.
8
1.3.3. CO2 Toekenning We moeten ook onderzoeken wat de standaarden zijn met betrekking tot de CO2 toekenning. In het geval van een match moeten we weten welke CO2 uitstoot van het transport aan wie moet worden toegekend. De laatste tijd is hier over veel te doen. CO2 uitstoot wordt voor veel bedrijven en landen steeds belangrijker. Maar om deze CO2 uitstoot te berekenen is het belangrijk dat hiervoor een standaard komt. Als er verschillende manieren van berekenen zijn, zou het voor kunnen komen dat sommige CO2 uitstoot niet wordt meegerekend. Aan ons uit te zoeken hoe we dit het beste kunnen toepassen op dit probleem.
1.4. Methodes We gaan gebruik maken van formuleringen uit de combinatorische optimalisering problematiek. In het speciaal het van het Traffic Assignment Problem.(Ghiani et al.,2004) In de formulering van het TAP worden de kosten geminimaliseerd. Hierin kunnen de kosten ook gezien worden als CO2 uitstoot. We hebben een bepaalde vraag voor transport van de import klant die gehaald moet worden. Dit kan door gebruik te maken van 4 verschillende manieren van transport. Er kan direct transport per truck plaatsvinden, transport via Alpherium met en zonder match en transport via de meest optimaal gelegen overige binnenvaart terminal. De belangrijkste capaciteitsrestrictie is dat het transport met match op Alpherium de export van Heineken van de betreffende rederij niet mag overschrijden. Bovendien moeten we zorgen dat het alle containers van de nieuwe klant wordt verdeeld over de transportmogelijkheden.
9
2. Probleem uitwerking 2.1. Literatuuroverzicht Allereerst hebben wij literatuur moeten zoeken voor de besliskundige formulering van ons model. Hiervoor hebben wij het volgende boek gebruikt. Ghiani, G., Laporte, G. and Musmanno, R. (2004), Introduction to Logistics Systems Planning and Control, John Wiley and Sons, pag. 205-224. Voor het onderzoek van de CO2 uitstoot van de verschillende modaliteiten en ook voor de terminals hebben we de volgende artikelen gebruikt. Altina, R., Çetinkayab, S. and Yücesu, H.S. (2001), The potential of using vegetable oil fuels as fuel for diesel engines, Energy Conversion and Management 42, pag.529 -538. Bayrak, Y. (2008), Mogelijke maatregelen om de CO2-uitstoot in het internationaal transport (luchten scheepvaart) te reguleren, Scriptie, Universiteit Hasselt. Boer, den E., Otten, M., Essen, van E. (2011), Comparison of various transport modes on a EU scale with the STREAM database, STREAM International Freight 2011. Bruice, P.Y. (2006), Organic Chemistry 5th Edition, Pearson Education.
2.2. Scope bepaling Voor een model dat voldoet aan de eisen van Alpherium B.V. hebben we duidelijke afspraken gemaakt over de inhoud van het model. Onder andere de locaties van de terminals en de type containers zijn een punt van discussie. 2.2.1. Locaties terminals Terminals De containers komen via verschillende terminals aan op het continent van Europa. Hierin moeten wij een aanname nemen, aangezien wij niet alle terminals kunnen meenemen in ons model. Volgens Van Uden kunnen we onderscheid maken tussen Antwerpen en Rotterdam. Binnen deze twee havensteden komen de containers ook aan op verschillende terminals. We kunnen voor Rotterdam aannemen dat dit de ECT Delta terminal op de Maasvlakte is. Voor Antwerpen maakt Van Uden vooral gebruik van de MSC Home terminal aan Kaai 730 aan het Delwaidedok. Doordat Antwerpen in België ligt kunnen we hierbij niet met postcodes nodig. Het adres wat we hiervoor gebruiken is de Antwerpsebaan in Antwerpen/Stabroek. Deze locaties hebben wij nodig om de afstand te berekenen tussen het Alpherium en de terminal per binnenvaartschip en om de afstand per truck en het losadres te berekenen per truck. Aan de hand van de hand van deze afstanden kan dan de CO2 uitstoot worden berekend. Binnenvaartterminals Het is ook interessant voor het Alpherium om te weten wat de invloed van andere binnenvaartterminals op haar terminal is. We hebben de binnenvaart kaart van Nederland met containerterminals hiervoor geanalyseerd. We hebben alle belangrijke binnenvaartterminals in WestNederland meegenomen. Dit zijn terminals in Zuid-Holland, Noord-Holland, Utrecht, Gelderland, Noord-Brabant en Zeeland. De terminals die niet zijn meegenomen liggen op een dusdanige afstand
10
van het Alpherium dat deze amper invloed kunnen uitoefenen. Als er meerdere terminals per stad/dorp zijn, zal de belangrijkste van deze worden meegenomen. 2.3.2. Containers Er zijn vele verschillende configuraties en maten van containers. De verschillende lengtematen zijn in het algemeen 20 ft., 40 ft. en 45 ft.. Verder komen er ook sporadisch 10 ft. en vooral in het tanktransport 30 ft. containers voor. Er zijn 2 verschillende hoogtematen namelijk 8,5 ft. en 9,6 ft. Deze tweede categorie wordt aangeduid met de uitdrukking High Cube. Er zijn ook vele verschillende configuraties containers. Veruit het meest voorkomend is de standaard droge container. Er zijn ook bijvoorbeeld speciale tankcontainers en reefers voor gekoeld vervoer. Via het Alpherium in Alphen a/d Rijn slaat van Uden vooral standaard 40 ft. en 20 ft. containers over. Dit zijn de type containers die in de meeste gevallen worden gebruikt door Heineken in Zoeterwoude. Er worden door Heineken zowel 40 ft. HC en 40 ft. DV gebruikt. De ladingen die in een High Cube container worden vervoerd kunnen ook in een normale 8,5 ft. hoge container. Er worden door Heineken ook reefer containers gevraagd. Deze containers worden gebruikt om bier te exporteren naar koude overzeese gebieden, zoals Alaska. Het bier mag niet bevriezen, vandaar dat er een reefer wordt gebruikt om de vorst te voorkomen. De reefers worden maar in kleine aantallen gebruikt. Vandaar dat we voor ons model alleen onderscheid maken tussen 40 ft. en 20 ft van standaard configuratie. 2.2.3. CO2 emissies Binnenvaart Van Uden maakt gebruik van moderne schepen voor het transport van en naar het Alpherium. Alle schepen zijn minder dan 8 jaar oud en zijn aangepast voor de modernste milieueisen. De schepen vallen minimaal in de CEMT IV klasse. Het STREAM onderzoek van CE Delft heeft onderzoek gedaan naar de CO2 uitstoot van container transport in 2009. In het STREAM onderzoek wordt onderscheid gemaakt in 3 markten. Volume container transport, average container transport and heavy container transport. Voor volume container transport wordt uitgegaan van een gemiddeld gewicht van 6 ton per TEU. Voor average container transport gaat men uit van een gemiddeld gewicht van 10.5 ton per TEU en voor heavy container transport gaat men uit van 14.5 ton per TEU. De nieuwe klant zal moeten aangeven als input voor het model in welke categorie de containers van hem vallen. De CO2 uitstoot per klasse is hieronder gegeven. Een rekenvoorbeeld zal dit verduidelijken, als er een 40 ft. container met 29 ton lading moet worden vervoerd, moet men kiezen voor 50 gram per ton kilometer. Dus dit wordt 29*50=1450 gram CO2 per kilometer voor een 40 ft. container met 29 ton lading. Klasse Volume Average Heavy
Gewicht Uitstoot CO2 per t/km 6 ton/TEU 79 10.5 ton/TEU 57 14.5 ton/TEU 50 Tabel 1: CO2 uitstoot per gewichtsklasse
Uitstoot CO2 per TEU/km 474 598.5 725
Het nieuwe schip MS For-Ever heeft een Scania motor met Euronorm 3. Qua uitstoot is dit een zeer modern schip. Bovendien is dit schip groter dan een aangenomen CEMT IV klasse schip. Hierdoor zal
11
de werkelijke uitstoot bij gebruik van dit schip waarschijnlijk lager zijn, maar doordat ook nog andere schepen worden gebruikt lijkt het gemiddelde voor CEMT IV redelijk. Truck transport Voor het berekenen van de CO2 uitstoot van truck transport maken we ook gebruik van het STREAM rapport van CE Delft. Hiervoor wordt weer gebruik gemaakt van de 3 verschillende klassen in gewicht van de containers. Voor het vervoer van de 40 ft. containers maken we gebruik van de zogenaamde Truck trailer, omdat deze een capaciteit heeft van 2 TEU die altijd volledig wordt gebruikt. Dit is ook de categorie vrachtwagens die in werkelijkheid wordt gebruikt voor het transport van de 40 ft. containers. Voor het transport van de 20 ft. containers zitten we in een andere situatie. We kunnen geen gebruik maken van de Truck trailer, omdat de Truck trailer gebruik maakt van het feit dat er altijd 2 TEU op de vrachtwagen staat. In werkelijkheid is dit met 20 ft. transport niet het geval. Er wordt vaak gereden met maar 1 TEU per truck, omdat de losadressen van 2 20ft. containers moeten worden gecombineerd. Deze planning is vaak niet mogelijk en daarom zal er regelmatig maar met een 20 ft. container worden gereden. Daarom kiezen we voor het transport van de 20 ft. containers voor het gebruik van een truck >20 ton. Dit kan zowel een losse truck zijn, dus een motorwagen, maar het kan ook een truck trailer zijn. Hier is rekening meegehouden in de berekening. Klasse Volume Average Heavy
Uitstoot CO2 per t/km 20 ft. Uitstoot CO2 per t/km 40 ft. 228 115 137 72 104 56 Tabel 2: Uitstoot CO2 van trucks per t/km
Klasse
Uitstoot CO2 per km 20 ft. Uitstoot CO2 per t/km 40 ft. Truck>20 ton Truck trailer 1368 1380 1438.5 1512 1508 1624 Tabel 3: Uitstoot CO2 van trucks per km
Volume Average Heavy
We zien in de tabellen hierboven de uitstoot per ton kilometer en de uitstoot per kilometer. In tabel 3 zien we de verschillende uitstoten voor een truck met de gekozen belading. Er zijn verschillen tussen 20 ft. en 40 ft., deze zijn er in werkelijkheid ook. Bij het transport van enkel een 20 ft. container op een truck trailer zal deze truck minder gestroomlijnd zijn dan bij het vervoer van een 40 ft. container. Hierdoor zal het brandstofverbruik bij een gelijk gewicht negatief uitvallen voor de truck met 20 ft. container. Binnenvaartterminal overslag Als er gebruik gemaakt wordt van een binnenvaartterminal zijn er extra cargo handelingen dan als er gebruik gemaakt wordt van direct truck transport. Er zijn namelijk overslagen van containers op de binnenvaartterminal, die er anders niet zijn. Bij deze overslagen vindt er ook zowel indirecte als directe CO2 uitstoot plaats. We hebben berekend hoeveel deze CO2 uitstoot is voor het Alpherium in 2011. In 2011 zijn er circa 36.000 containers via het Alpherium vervoerd. Die containers zijn allemaal 2x het Alpherium gepasseerd, dus in totaal zijn er 72.000 containers overgeslagen. Dit zijn zowel 20 ft. als 40 ft. containers. Deze containers zijn bij een overslag meerdere keren verplaatst op het
12
Alpherium. Omdat we delen door het totaal aantal containers gaan we uit van een gemiddeld aantal handelingen per container. De container wordt bijvoorbeeld vanuit schip in de stack gezet, dan van de stack op truck, truck weer in de stack en vanuit de stack op het binnenvaartschip. Het kan zijn dat de container verplaatst wordt in de stack, vandaar dat wij hiervoor een gemiddelde nemen per container. Er wordt hier gerekend met een totaal aantal containers, omdat de handelingen voor een 20 ft. gelijk zijn aan die van een 40 ft. We nemen hierbij aan dat dit onafhankelijk is van het gewicht van de container. De uitstoot van een liter dieselolie is als volgt bepaald. De dichtheid van diesel is gegeven als circa 0.82 gram per liter. (R. Altina, S. Çetinkayab and H.S. Yücesu, The potential of using vegetable oil fuels as fuel for diesel engines, Elsevier Maart 2001, pagina 529-538.) Voor het berekenen van de moleculaire gewichten maken we gebruik van het periodiek systeem der elementen, oftewel de tabel van Mendelejev. (P. Y. Bruice, Organic Chemistry 5th Edition, 2006) Diesel bestaat vooral uit C16H34 en het moleculair gewicht hiervan is 226 u. Een liter dieselolie bestaat uit 3.62 mol. Bij de volledige verbranding hiervan, waarbij het volledig wordt omgezet in CO2 komen per C16H34 molecuul 16 CO2 moleculen vrij. Dus bij de verbranding van een liter diesel komt 3.62*16 = 57,94 mol CO2 vrij. Het moleculair gewicht van CO2 is 44.01 u. Bij de verbranding van een liter dieselolie komt dan 57.94x44.01=2,549 kilogram CO2 vrij. Moleculair gewicht Diesel Dichtheid Diesel Moleculair gewicht CO2
226.44 0.82 gram/liter 44.01 Tabel 4: Scheikundige gegevens diesel
In het STREAM rapport vinden wij dat bij de productie van dieselolie 0,51 kilogram CO2 per kilogram diesel vrij komt. Dit is dan 0.4182 kilogram per liter dieselolie. Dit is dus de zogenaamde Well to Tank (WTT) uitstoot. Uit ditzelfde rapport concluderen wij de CO2 uitstoot voor de productie van elektriciteit. Bij de productie van elektriciteit in een kolencentrale of gascentrale komt ook CO2 vrij. We gaan ervan uit dat alle elektriciteit die op het Alpherium is verbruikt is geproduceerd in Nederland. Voor Nederland kunnen we concluderen dat er 557 gram CO2 per kilowattuur wordt uitgestoten. De uitstoot voor het Alpherium is gegeven in de tabel hieronder. Alpherium 2011 Directe uitstoot Indirecte uitstoot Elektriciteitsverbruik 530.000 kWh 0 295.210 kg CO2 Dieselverbruik 167.830 liter 427.799 kg CO2 70.187 kg CO2 Totaal Per container per passage van het Alpherium Tabel 5: CO2 uitstoot op het Alpherium
Totaal 295.210 kg CO2 497.986 kg CO2 793.196 kg CO2 11.02 kg CO2
We gaan ervan uit dat deze CO2 uitstoot ook geldt voor de verschillende andere binnenvaart container terminals in Nederland. Zij zullen veelal gebruik maken van vergelijkbare machines. We gaan ervan uit dat er een lineair verband bestaat tussen het aantal containers dat wordt doorgevoerd en de CO2 uitstoot.
13
2.2.4. CO2 Berekening Bij transport is het vaak lastig om precies de CO2 uitstoot te verdelen over de betrokken bedrijven. Als de vervuiling verdeeld wordt over de bedrijven die de container gebruiken ontstaat de discussie wat er gebeurd als de container leeg vervoerd moet worden. We hebben hiervoor navraag gedaan bij dhr. van Veluw van Heineken. Dhr. van Veluw is verantwoordelijk voor de CO2 uitstoot van het exportproces van Heineken. Hieronder valt dus ook de nauwkeurige berekening van de CO2 uitstoot. Hiervoor krijgt Heineken ondersteuning van externe bureaus. Dhr. van Veluw kon ons wel helpen met de toekenning van de CO2 uitstoot. We gaan in ons model een vergelijking maken tussen verschillende manieren van inland transport. Het overzees transport naar de terminal in Rotterdam of Antwerpen zal in alle gevallen hetzelfde blijven. Voor de oorspronkelijke situatie geldt dat de container op de truck wordt gezet in de haven van Antwerpen of Rotterdam. Daarna rijdt de truck vol naar het losadres, lost hier de container en rijdt daarna leeg terug naar de terminal in Antwerpen of Rotterdam. In werkelijkheid zullen veel containers leeg terug gaan, omdat er veel meer wordt geïmporteerd in Nederland dan geëxporteerd in containers. In deze situatie zal alle CO2 uitstoot moeten worden toegekend aan de klant, de importeur. Een eventuele volgende klant die gebruik maakt van de container krijgt de CO2 weer toegekend vanaf de terminal in Antwerpen of Rotterdam. Dit geldt ook als er gebruik gemaakt wordt van een binnenvaartterminal. Dan moet ook alle CO2 uitstoot van het gehele transport vanuit de terminal in Antwerpen of Rotterdam en het transport terug naar de terminal in Antwerpen of Rotterdam. De CO2 uitstoot van het retour transport per schip naar de binnenvaartterminal en de CO2 uitstoot van het retour transport per truck naar het losadres. Bovendien moeten we hier ook rekening houden met de CO2 uitstoot die de binnenvaartterminal heeft. In het geval dat er een match is met een container van Heineken op het Alpherium is de berekening anders. De importeur is verantwoordelijk voor de CO2 uitstoot van het transport waar hij ook financieel verantwoordelijk voor is. De nieuwe klant, de importeur is verantwoordelijk voor de CO2 uitstoot van het transport per binnenvaart naar het Alpherium en het truck transport retour naar het losadres. De exporteur, Heineken, is verantwoordelijk voor het retour truck transport naar Zoeterwoude en daarna de binnenvaart naar de terminal in Antwerpen of Rotterdam. Waarschijnlijk wordt een container met een match 1,5x zo vaak gehandeld op het Alpherium als een container zonder match. Als de container van het losadres komt, zal deze namelijk vaak eerst weer in de voorraad worden geplaatst. Als er bij Heineken moet worden geladen wordt de container weer uit de voorraad gehaald, dit proces wordt gezien als een extra overslag. Daarom zal er 1,5x zoveel uitstoot zijn van de handelingen op het Alpherium ten opzichte van de oorspronkelijke situatie als de container leeg naar het Alpherium komt om te laden bij Heineken. Hiervan wordt de helft toegekend aan de importeur en de helft aan de exporteur. Als er wordt gekeken hoeveel CO2 er extra wordt uitgestoten door het gebruik van het Alpherium is de berekening anders. We gaan hierbij kijken hoeveel CO2 er extra in de lucht komt door de import van de klant. Als er wordt gematcht, dan zal er extra CO2 vrij komen door het extra truck transport retour naar het losadres. Ook de extra overslag op het Alpherium zal zorgen voor extra CO2 uitstoot. Het binnenvaartschip vaart in het geval van een match toch al met de container heen naar het
14
Alpherium, dus deze uitstoot is er ook al zonder de import van de nieuwe klant. Deze uitstoot hoeft hierbij dus niet worden meegenomen.
2.3. Probleem uitwerking Voor de uitwerkingen van het probleem moeten verschillende keuzes gemaakt worden door ons. 2.3.1 Software keuze Wij hebben gekozen voor Microsoft Office Excel als software waarin ons model is geïmplementeerd. De keuze is hiervoor gevallen, omdat Van Uden ons model moet kunnen gebruiken. Daardoor moest er gekozen worden voor software die Van Uden tot haar beschikking heeft. Een model in Microsoft Office Excel is ook voor de meeste ook vrij gemakkelijk te begrijpen. Bovendien heeft Van Uden aangegeven dat het zij het gebruik van spreadsheets overzichtelijk vindt. Daarom hebben wij gekozen voor Microsoft Office Excel. 2.3.2 Probleem uitwerking Het probleem voor Van Uden is dat ze niet weten welke transportmogelijkheid het meest CO2 efficiënt is afhankelijk van de locatie. De CO2 uitstoot per transportmogelijkheid is natuurlijk afhankelijk van de binnenvaart en wegafstanden. De locatie van de binnenvaartterminals is hierin dus erg belangrijk. Het model moet gegeven het aantal containers per soort en per terminal, aangeven hoeveel CO2 er kan worden bespaard door het gebruik van binnenvaart. Deze kan worden gedefinieerd als de besparing in totale CO2 uitstoot als de besparing in CO2 toekenning. Het model moet dus gegeven deze input de meest CO2 efficiënte manier van transport kiezen. De keuze hierin is tussen direct truck transport, transport via het Alpherium met een match met een Heineken container, transport via het Alpherium zonder match en transport zonder match via de meest gunstig gelegen binnenvaartterminal. 2.3.3. Aannamen Het is niet mogelijk om alle bijzonderheden in het model op te nemen. Hierdoor zal het model te uitgebreid worden en soms is het ook niet mogelijk hiermee rekening te houden. Bovendien zijn er zaken die veranderbaar zijn en we zullen hiervoor een algemene waarde moeten nemen. De volgende aannames hebben we opgesteld.
Twee terminals als haven voor zeeschepen, namelijk ECT Delta terminal op de Maasvlakte en MSC Home terminal in Antwerpen. 40 ft. HC en 40 ft. DV kunnen veralgemeniseerd worden tot 40 ft. Dit wil zeggen dat alle vrachten voor 40 ft. in zowel een 40 ft. HC en 40 ft. DV passen. Voor de 20 ft. containers gaan we ervan uit dat in 20% van de gevallen met 2x20 ft. op een vrachtwagen wordt gereden (STREAM, Boer den E. et al, 2010). De capaciteit van een vrachtwagen voor 20 ft. transport is dus 1.2 TEU. Voor het transport van de containers over de weg gaan we ervan uit dat er geen gebruik wordt gemaakt van LZV's. (Zie appendix A) We nemen verschillende gewichtsklassen voor containers aan, volume, average en heavy. We nemen één soort schip aan, Rhine Herne Canal Ship CEMT IV met een capaciteit van 96 TEU.
15
Route over de weg wordt berekend volgens de ANWB routeplanner, er wordt geen rekening gehouden met het feit dat trucks deze route wellicht niet kunnen rijden vanwege de afmetingen. Er wordt geen rekening gehouden met congestie, waardoor een truck eventueel meer CO2 zou uitstoten. We gaan uit van een beginsituatie, waarbij nog geen export containers van Heineken een match hebben. Alle binnenvaarterminals hebben een gelijke CO2 uitstoot per overgeslagen container. Deze is gebaseerd op de gegevens van het Alpherium. De lege containers worden leeg opgeslagen op de terminals in Antwerpen en Rotterdam. Deze gaan dus niet naar een empty container depot.
16
3. Probleem definitie 3.1. Uitwerking van de methodes 3.1.1. Traffic Assignment Problem We hebben het Traffic Assignment Problem (Ghiani et al, 2010) aangepast dat het bruikbaar is voor deze situatie. Alle containers moeten van A naar B worden getransporteerd en retour. Er moet hiervoor een keuze gemaakt worden tussen 4 verschillende modaliteiten. Bepaalde modaliteiten hebben een zekere capaciteit, niet allemaal zoals bij Ghiani het geval is. Voor het model moet er worden ingevuld wat de postcode van het losadres is, dit is noodzakelijk voor de berekening van de CO2 uitstoot per transportmogelijkheid. Verder moet het volgende bekend zijn uit de input: Het aantal containers via haven h (Antwerpen of Rotterdam) met rederij r dat de nieuwe klant wil importeren van soort s. Indices Index r geeft de rederij aan uit de verzameling R. 1 2 3
APL CMA-CGM CSAV
4 5 6
Evergreen 7 Maersk 10 OOCL Hamburg Süd 8 MSC 11 Overige rederij Hapag-Lloyd 9 NYK 12 Grijs Tabel 6: de gekozen rederijen voor ons model (R)
Index h geeft de terminal aan waar de container binnenkomt uit verzameling H, h=1 is de ECT Delta terminal op de Maasvlakte, h=2 is de MSC Home Terminal in Antwerpen. Index s geeft aan het soort van de container s=1 is 40 ft. s=2 is 20 ft, deze vormen samen de verzameling S. Index i geeft de 4 verschillende mogelijkheden van transport aan in verzameling I. Mogelijkheid 1 is direct retour truck transport van de terminal in Antwerpen of Rotterdam naar het losadres. Mogelijkheid 2 is transport via het Alpherium, waar er een match plaatsvindt. Dus de lege container wordt hierna gebruikt om te laden bij Heineken. Mogelijkheid 3 is dat er ook via het Alpherium wordt getransporteerd, maar dat er geen match is met een container van Heineken. Mogelijkheid 4 is dat er getransporteerd wordt via een andere binnenvaartterminal. Dit is een binnenvaartterminal die wordt gekozen als de meest CO2 optimale terminal. Parameters: =CO2 uitstoot van het transporteren via mogelijkheid i van soort s, met als haven h. =Het aantal containers van rederij k en formaat s dat kan worden gematched op het Alpherium. = Het aantal containers via haven h (Antwerpen of Rotterdam) met rederij r dat de nieuwe klant wil importeren van categorie s. Beslissingsvariabelen: =De hoeveelheid containers van containersoort s via mogelijkheid i met rederij r uit terminal h. Doelstellingsfunctie: Het minimaliseren van de uitstoot via keuze van de meest optimale transportmogelijkheden.
17
Min(∑
∑
∑
∑
Waar
wordt berekend volgens de standaarden van de CO2 berekening die hierna volgen.
Restricties: Alle import van de nieuwe klant moet worden verdeeld over de mogelijkheden. ∑
=
De capaciteit van mogelijkheid i mag niet worden overschreden. Er mag niet meer gematcht worden dan dat er containers door Heineken worden geëxporteerd. Hierbij wordt voor de ‘overige’ containers (r=11) gebruikt gemaakt van = = 0. Omdat er in het geval van andere rederijen dan r=1 t/m 11 geen match mogelijk is. Dit geeft ons de volgende restrictie: ∑ Er is ook nog de mogelijkheid voor het transporteren met een zogenoemde grijze container. Het maakt de nieuwe klant dan niet uit met welke rederij hij zal transporteren. Dit aantal containers zal aangegeven worden met r=12. Door het gebruik van de grijze container zal inhouden dat het totaal aantal containers dat gematcht kan worden kleiner of gelijk moet zijn aan het totaal aantal containers dat kan worden gematcht. In formule vorm ziet dit er als volgt uit: ∑
∑
∑
3.1.2. CO2 berekening We hebben een formulering opgesteld voor het probleem. De vraag is nu nog enkel hoe de CO 2 uitstoot wordt berekend. Allereerst definiëren we nog een aantal parameters. Index t geeft binnenvaarterminals uit de verzameling T aan. t= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Terminal Alpherium Alphen a/d Rijn SCS Amsterdam OT Bergen op Zoom CT Beverwijk BCT Den Bosch TT Dordrecht LC Gorinchem CSY IJmuiden CCT Moerdijk BCT Nijmegen OCT Oosterhout GCT Ridderkerk Bulk Terminal Oss BT Tilburg CTU Utrecht IT Veghel
Postcode 2407AC 1047HJ 4612PK 1948NG 5222AJ 3316BD 4202ML 1976BX 4782PM 6541AH 4906CJ 2984BR 5347KS 5015BP 3542AS 5466AS
18
17 18 19
MEO Velsen-Noord 1951AS VCT Vlissingen 4389PC ROC Waalwijk 5145PB Tabel 7: alle terminals die meegenomen worden in ons model (T)
Afstand berekening Om de CO2 uitstoot nauwkeurig te berekenen hebben we nauwkeurige waarden voor de afstand nodig. Voor de binnenvaart hebben wij de routes opgevraagd bij de betreffende terminals. Aan de hand van deze routes hebben we de afstand op de kaart berekend via afstandmeten.nl. Op deze website kun je de afstand berekenen op een gelijksoortige manier als we zouden kunnen doen met een curvimeter op een kaart. definiëren we als de binnenvaartafstand tussen terminal h en binnenvaartterminal t. Voor het transport per truck hebben we de afstanden via de weg nodig. Doordat de postcode in het losadres veranderbaar zijn moet de afstand een functie zijn van de postcode. Hiervoor hebben wij een macro gebruikt om de afstand te berekenen met behulp van de website van de ANWB. De macro berekent de afstand op de website van de ANWB en pikt hierbij het juiste getal van de website. Deze afstand kan dus alleen maar worden berekend als er een internetverbinding is. Een nadeel van de routeberekening van de ANWB is dat deze uitgaat van een personenauto. In werkelijkheid kan het voorkomen dat deze route niet mogelijk is voor vrachtwagens. Daarnaast is het zo dat als ANWB zijn online routeplanner wijzigt dit consequenties kan hebben op onze berekeningen. geeft de retourafstand tussen het losadres en de terminal h en tussen binnenvaartterminal t en het losadres.
geeft de retourafstand
CO2 berekening De waarden van de CO2 uitstoot zijn afhankelijk van het gewicht van de containers. Aan de hand van het gewicht worden UT1, UT2 en UB gekozen. UT1 is hier de uitstoot CO2 in gram per ton kilometer voor een truck met 40 ft. container, UT2 is de uitstoot in gram per ton kilometer voor een truck met 20 ft. container en UB is ditzelfde voor een binnenvaartschip. T geeft het gewicht van de container. BTH geeft de CO2 uitstoot in gram aan voor een passage van een binnenvaartterminal. We krijgen voor alle mogelijkheden twee verschillende waarden: één voor een 40 ft. container en één voor een 20 ft. container. Allereerst de CO2 uitstoot als er wordt gekozen voor direct truck transport. We moeten hiervoor de afstand over de weg vermenigvuldigen met de uitstoot waarde die gekozen is aan de hand van het gewicht en dit moet nog vermenigvuldigd worden met het gewicht. en Nu volgt de CO2 berekening als we via het Alpherium gaan matchen met een container van Heineken. We hebben maken hier onderscheid tussen 2 verschillende manieren van berekenen. Allereerst kijken we naar de extra CO2 uitstoot die vrijkomt door het gebruik van het Alpherium.
19
Er komt alleen extra CO2 vrij bij het retour truck transport van het Alpherium naar het losadres. Bovendien is er zoals eerder in dit verslag al aangegeven een extra overslag op het Alpherium, waar ook CO2 bij vrijkomt.
Alleen het is niet realistisch de gehele CO2 besparing door het gebruik van een match op het Alpherium toe te kennen aan de nieuwe klant. Heineken zal hier ook aan mee profiteren. Het retour truck transport tussen het Alpherium en het losadres is voor de nieuwe klant, hiervoor is de nieuwe klant immers ook financieel verantwoordelijk. De nieuwe klant is ook verantwoordelijk voor de binnenvaart naar het Alpherium, dit zal nu ook aan de klant worden toegekend. In totaal zijn er 3 overslagen van de container op het Alpherium, de klant is voor de helft van het transport verantwoordelijk en dus voor de helft van die drie overslagen.
Voor transport via het Alpherium zonder match wordt alle CO2 uitstoot toegekend aan de nieuwe klant, omdat zij hier ook totaal financieel verantwoordelijk voor zijn. Dit houdt in de dat er 2x getransporteerd wordt per binnenvaart van en naar het Alpherium. Er wordt daarna overgeslagen op de terminal, een retour truck transport naar het losadres en weer een overslag. Dus de CO2 houdt 2 overslagen in, retour binnenvaart naar het Alpherium en retour wegtransport naar het losadres.
De berekening wat betreft de CO2 uitstoot bij transport mogelijkheid 4 maken we gebruik van een gelijksoortige manier van berekenen. De berekening houdt dezelfde delen in retour transport per binnenvaartschip, retour wegtransport naar het losadres en 2 overslagen op de terminal. Voor mogelijkheid 4 wordt altijd de meest CO2 gunstige terminal gekozen. Daarom wordt het minimum gekozen over alle terminals voor de CO2 uitstoot per container. Dit wordt gedaan voor alle containermaten en alle binnenkomende terminals.
3.2. De Tool Zoals eerder aangegeven is de tool geprogrammeerd in Microsoft Excel. De tool bestaat uit een Excel file met 3 tabbladen. Hierbij horen ook enkele macro's in Visual Basic. 3.2.1. Input tabblad In het eerste tabblad, het input tabblad genoemd, kan de klant zijn gegevens kwijt. In dit tabblad staat ook twee solve knoppen. De eerste knop zal de totale CO2 uitstoot minimaliseren, terwijl de tweede knop de CO2 uitstoot minimaliseert die aan de nieuwe klant wordt toegekend. Bij het
20
minimaliseren van de totale CO2 uitstoot zal dus zo geminimaliseerd worden dat er zo min mogelijk CO2 in de lucht komt ongeacht aan wie deze besparing wordt toegekend. In dit geval zal de mach dus een grotere besparing opleveren dan als we alleen naar de besparing kijken die de nieuwe klant toegekend krijgt. Als er op een solve knop gedrukt wordt zal Excel met behulp van de ingebouwde solver zoeken naar de beste oplossing. Er zal dan in dit tabblad verschijnen hoeveel de CO2 besparing kan zijn. In dit eerste tabblad wordt van de klant de volgende informatie gevraagd.
De postcode van het losadres Het aantal containers dat de klant wil importeren naar het losadres. Dit moet worden gescheiden op 20 ft. en 40 ft., bovendien moet dit ook worden gescheiden op de binnenkomende terminal, ECT Delta of MSC Home. De gewichtsklasse waar de container invallen er is hier keuze uit: o Volume, gemiddeld 6 ton per TEU. o Average, gemiddeld 10.5 ton per TEU. o High, gemiddeld 14.5 ton per TEU.
Hieronder staat er een knop, waarmee het probleem kan worden opgelost. Het volgende wordt dan als output gegeven.
Het percentage besparing in CO2 emissie of toekenning Het percentage containers dat gematcht wordt op het Alpherium.
3.2.2. Model tabblad Het tweede tabblad, het model tabblad genoemd, bevat de gegevens voor het combinatorisch optimalisering probleem. Er zijn cellen ingewijd voor alle variabelen . Afhankelijk van de waarden van deze variabelen wordt er berekend hoeveel de CO2 uitstoot en toekenning is. Als de waarde van deze variabelen veranderd worden, zullen ook deze CO2 waarden veranderen. Voor het berekenen van de juiste CO2 uitstoot en het juist oplossen van het optimaliserings probleem hebben we de juiste parameters nodig. De totale vraag die moet worden voldoen van de klant wordt gekopieerd uit het input tabblad. De juiste waarden voor de CO2 uitstoot per ton kilometer voor binnenvaart en truck transport worden gehaald uit het Tabellen tabblad, deze wordt gekozen afhankelijk van de gewichtsklasse die in het eerste tabblad is ingevuld. Ten alle tijde wordt de CO2 uitstoot vergeleken met de CO2 uitstoot/toekenning van direct truck transport. Omdat dit transport geheel voor de nieuwe klant is zal er geen verschil zijn tussen de uitstoot en de toekenning. Deze wordt in dit tabblad berekend aan de hand van de hoeveelheid containers die de nieuwe klant wil importeren, de CO2 waarden en de afstand tussen de terminals en het afleveradres. De retourafstand tussen MSC Home terminal en het losadres en tussen de ECT Delta terminal en het losadres wordt hiervoor altijd berekend in dit tabblad. 3.2.3. Tabellen tabblad Het eerder al genoemde Tabellen tabblad is het 3de en laatste tabblad van de Excel file. Hierin staan de verschillende CO2 waarden voor de verschillende gewichtsklassen. Bovendien worden voor alle 19 binnenvaartterminals hier de afstanden tot aan het losadres berekend. Alle bepaalde binnenvaartafstanden staan hier ook vermeld voor beide terminals. Aan de hand van deze gegevens wordt hier bepaald welke terminal de meest gunstige ligging heeft voor de CO2 uitstoot. Dit wordt bepaald voor de 2 verschillende afmetingen van containers en de 2 terminals MSC Home en ECT
21
Delta. Deze informatie wordt door het Model tabblad overgenomen en deze terminals worden dus gebruikt bij transportmogelijkheid 4. 3.2.4 Macro's Voor het gebruik van de solve knoppen hebben we gebruik gemaakt van de invoegtoepassing Solver in Visual Basic. We hebben in de functie alle restricties opgegeven en aangegeven dat we de CO2 uitstoot willen minimaliseren. We hebben 2 verschillende functies: de ene functie berekent de minimalisatie van de CO2 toekenning en de andere minimaliseert de CO2 uitstoot. We hebben ook functies in Visual Basic gebruikt om de afstanden te berekenen. Hiervan hebben wij meerdere versies. Een speciale versie namelijk voor de MSC Home terminal, omdat de situatie voor België iets anders is. Maar in de algemene versie wordt de retour afstand berekend tussen twee postcodes in Nederland. Allereerst wordt de heenweg berekend. De functie plant deze route op de site van de ANWB. Hij kopieert de broncode in HTML als String naar Visual Basic. De afstand staat dan altijd precies op dezelfde plaats, deze wordt hieruit gehaald. Er wordt ook gecontroleerd of de afstand in meters of in kilometers is, hier wordt rekening mee gehouden voor de presentatie van het antwoord. Hierna wordt ditzelfde gedaan voor de terugweg en deze twee afstanden worden bij elkaar opgeteld. Meer inhoudelijke informatie over het model is te vinden in de handleiding in de appendix.
22
4. Uitkomsten van de Tool Om de werking van onze tool te beargumenteren gaan we enkele voorbeelden hiermee bespreken. Daarna zullen we ook kijken naar de grenzen van het gebied waarvoor het Alpherium interessant kan zijn.
4.1. Simpel berekenen met tool In deze paragraaf gaan we 3 verschillende cases behandelen. We gaan hiermee kijken naar de speciale situaties en wat hiermee gebeurd in de tool. 4.1.1. De invloed van de verschillende variabelen Bij de eerste case gaan we kijken naar een afleveradres in Pijnacker. We gebruiken hiervoor de postcode 2641KR waar het industrieterrein ‘de boezem’ ligt. We gebruiken Pijnacker, omdat dit tussen Rotterdam en Alphen aan de Rijn ligt, wat het interessant maakt om te kijken of er dan gebruikt wordt gemaakt van een match indien dit mogelijk is. We zullen een aantal verschillende mogelijkheden bekijken. We beperken ons eerst tot Rotterdam en 40 ft. containers met gemiddelde lading van 10,5 ton per TEU om het verschil te laten zien tussen de twee manieren van oplossen: minimaliseren van totale uitstoot en minimaliseren van de uitstoot die de nieuwe klant toegekend krijgt. We nemen in ons voorbeeld 100 containers per jaar van APL die geïmporteerd worden, zodat er een match mogelijk is met de geëxporteerde containers van Heineken. Heineken exporteert namelijk 6288 40 ft. containers van APL. Als we de totale CO2 uitstoot minimaliseren zien we dat het percentage CO2 uitstoot dat bespaard wordt gelijk is aan 38% en dat alle containers via het Alpherium gematcht worden met de containers van Heineken. Bij het minimaliseren van de CO2 uitstoot die toegekend wordt aan de nieuwe klant, wordt er in onze oplossing echter geen gebruik meer gemaakt van een match en de binnenvaart, maar worden de containers de gehele route vervoerd per truck. Omdat in het geval van een match nu ook de uitstoot van de binnenvaart meegenomen wordt in de berekening, is het nu niet meer zo voordelig om gebruik te maken van het Alpherium en dus de binnenvaart. We zien dat er een groot verschil is tussen de twee manieren van oplossen en wij kiezen ervoor om in de rest van onze cases de CO2 uitstoot die een klant toegekend krijgt te minimaliseren. Wij denken namelijk dat dit voor de nieuwe klant het meest interessant is. Nu zullen we kijken wat er gebeurd als we de een aantal input variabelen aanpassen. We blijven gebruik maken van de 100 containers per jaar van APL met een lading van 10,5 ton per TEU, alleen zullen we nu ook de oplossingen bepalen voor 20 ft. containers en Antwerpen als terminal. Omdat Heineken maar 72 20 ft. containers per jaar exporteert kunnen niet alle containers gematcht worden. In de onderstaande grafiek is het resultaat te zien.
23
Figuur 1: Uitstoot van verschillende opties voor terminals en containers 35000
CO2 uitstoot (kg)
30000 25000 20000
Originele Uitstoot (kg CO2)
15000 Uitstoot oplossing model (kg CO2)
10000 5000 0 Rotterdam Rotterdam Antwerpen Antwerpen 40 ft. 20 ft. 40 ft. 20 ft.
We zien dat in het geval van 40 ft. containers met als terminal Rotterdam de beste oplossing is om de lading per truck heen en weer te vervoeren. Er kan in dit geval dus geen besparing plaatsvinden door gebruik te maken van de binnenvaart, omdat hiervoor transport per truck het meest CO2 optimaal is. Bij de 20 ft. containers van en naar Rotterdam is er echter wel besparing mogelijk, namelijk 7,4%. Er wordt in dit geval gebruik gemaakt van de match met het Alpherium en 72% van de containers wordt gematcht. De overige 28 containers zullen via de terminal GCT Ridderkerk vervoerd worden. De reden dat er voor 20 ft. containers wel gebruik wordt gemaakt van de binnenvaart (en de match), is omdat er meestal (wij gaan uit van 80% van de gevallen) maar één 20 ft. container op een truck gaat. Op de truck gaan maar 1.2 20ft containers in plaats van een 40 ft. container, terwijl in de binnenvaart gaan 2 20 ft. containers in plaats van een 40 ft. container. Daarom is 20 ft. containers per truck vervoeren erg nadelig t.o.v. vervoer per schip. Tenslotte zullen we nog kijken naar de resultaten als Antwerpen als terminal gebruikt wordt. Bij de 40 ft. containers wordt nu wel gebruik gemaakt van de binnenvaart en er wordt weer 100% gematcht met de Heineken containers van APL. In totaal wordt er 12,4% aan CO2 uitstoot bespaard. In het geval van de 20 ft. containers worden de 72 containers weer gematcht met Heineken en dus via het Alpherium vervoert en de overige 28 containers zullen weer via de terminal GCT Ridderkerk vervoerd worden. Tot nu toe hebben we alleen maar gekeken naar containers met een lading van gewichtsklasse Average (10,5 ton per TEU). We zullen nu kijken wat er gebeurd als we dit veranderen in gewichtsklasse Volume (6 ton per TEU) of Heavy (14,5 ton per TEU). We maken hierbij gebruik van 100 APL 40 ft. containers die via Antwerpen binnenkomen. Hieronder het resultaat:
24
Figuur 2: Uitstoot van verschillende gewichtsklassen 35000
CO2 uitstoot (kg)
30000 25000 20000 Originele Uitstoot (kg CO2)
15000 10000
Uitstoot oplossing model (kg CO2)
5000 0
Gewichtsklasse
Bij alle gewichtsklassen geeft het model als oplossing de match met 100 APL containers van Heineken via het Alpherium. Dit levert een besparing in uitstoot op van 18,5%, 12,4% en 6,4% respectievelijk voor Volume, Average en Heavy containers. We zien dus de besparing kleiner wordt naarmate de lading in de containers zwaarder wordt. 4.1.2. De keuze uit de verschillende binnenvaartterminals Met behulp van deze case zullen we laten zien dat de ‘optimale’ terminal die in ons model wordt meegenomen afhangt van de terminal en de grootte van de container. We nemen daarom een afleveradres waarbij meerdere terminals een grote kans hebben om de ‘optimale’ te zijn. We hebben gekozen voor de stad Apeldoorn en de postcode die we hiervoor gebruiken is 7311AB.
SCS Amsterdam MCT Bergen op Zoom CT Beverwijk BCT Den Bosch TT Dordrecht LC Gorinchem CSY IJmuiden CCT Moerdijk BCT Nijmegen OCT Oosterhout GCT Ridderkerk Bulk Terminal Oss BT Tilburg CTU Utrecht IT Veghel MEO Velsen-Noord VCT Vlissingen ROC Waalwijk
Afstand tot afleveradres (km) 104,4 105 174 116,1 96 133,3 98,9 118,9 143,3 63,2 125,7 124,6 77,6 111,3 82 93,2 118,7 227,7
CO2 uitstoot per container (kg) Rotterdam Antwerpen 40 ft. 20 ft. 40 ft. 770,2 531,3 915,2 866,8 675,6 649,3 826,6 574,9 971,6 619,2 443,2 662,7 578,0 474,5 673,7 530,0 402,7 614,1 850,2 590,6 995,2 645,2 522,1 671,3 611,3 393,6 695,4 631,6 490,8 675,1 538,1 442,5 683,1 608,7 412,4 689,9 651,5 480,7 695,0 544,7 386,5 686,8 665,2 462,3 708,7 837,9 584,2 982,9 1177,5 905,7 904,9 616,7 462,0 660,2
25
20 ft. 603,8 566,8 647,4 465,0 522,4 444,7 663,1 535,1 435,7 512,5 515,0 453,0 502,4 457,6 484,1 656,7 769,4 483,8
Tabel 8: uitstoot gegevens en afstanden van alle terminals naar het afleveradres In de bovenstaande tabel is als eerste de afstand van de terminals tot het adres in Apeldoorn weergegeven. Daarnaast staat de CO2 uitstoot die hoort bij het vervoeren van één container waarbij we de uitstoot op de terminals zelf weggelaten hebben. De reden hiervoor is dat er geen verschil is in uitstoot op de terminals zelf, omdat we aangenomen hebben dat het voor elke terminal gelijk was aan de uitstoot van het Alpherium. Daarnaast gaan we ervan uit dat er geen match mogelijk is bij al deze terminals. De twee laagste uitstoten voor een bepaalde optie en de bijbehorende terminals hebben we rood gemaakt. Deze terminals zullen we gebruiken in onderstaande grafiek:
CO2 uitstoot (kg)
Figuur 3: Uitstoot per container via verschillende mogelijke terminals 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
MCT Bergen op Zoom LC Gorinchem BCT Nijmegen GCT Ridderkerk CTU Utrecht
Rotterdam 40 ft.
Rotterdam Antwerpen Antwerpen 20 ft. 40 ft. 20 ft.
We zien dat bij Rotterdam 40 ft. en 20 ft. de ‘optimale’ terminals respectievelijk LC Gorinchem en CTU Utrecht zijn. De reden dat de terminal CTU Utrecht voor 20 ft. gebruikt wordt i.p.v. LC Gorinchem, is omdat voor 20 ft. containers de afstand per truck erg nadelig is t.o.v. de binnenvaart zoals eerder vermeld. Bij Antwerpen 20 ft. zien we hetzelfde gebeuren. Het is namelijk zo dat daar BCT Nijmegen de ‘optimale terminal is, omdat de afstand per truck dan niet te lang is. Bij Antwerpen 40 ft. is de afstand per truck minder doorslaggevend en zal dus weer gebruik worden gemaakt van LC Gorinchem. Daarnaast zien we dat GCT Ridderkerk soms dichtbij zit qua uitstoot, maar dat er elke keer een andere terminal is die gunstiger is. 4.1.3. Nieuwe klant in Utrecht Voor onze derde en laatste case zullen we alle input gegevens specificeren voor een interessant voorbeeld en de resultaten hiervan bekijken. We zullen als afleveradres het bedrijventerrein ‘Lage Weide’ in Utrecht gebruiken wat vlak naast de terminal in Utrecht ligt. We zijn benieuwd of er nu nog gebruikt wordt gemaakt van de match met het Alpherium, terwijl het afleveradres direct naast de terminal in Utecht ligt. De postcode die we gebruiken is: 3542AL. We gaan uit van een average lading dus 10,5 ton per TEU. We gaan er ook vanuit dat de lading zowel vanuit Rotterdam als Antwerpen
26
komt en het om zowel 40 ft. als 20 ft. gaat. Daarnaast zal de nieuwe klant gebruik maken van meerdere rederijen waardoor de input er als volgt uit ziet: Rotterdam 40 ft. 100
Rederij CMA-CGM Evergreen Hapag-Lloyd OOCL Overige Grijs Totaal
Antwerpen 40 ft.
20 ft.
20 ft.
100 25 100 25 50 250
25 25
50 100 Tabel 9: de input gegevens voor het model
Als we dit oplossen met ons model krijgen we de volgende besparing in CO2 uitstoot: 36%. Het percentage containers dat gematcht is, is gelijk aan: 63,5%. Bij de 20 ft. containers voor zowel Rotterdam als Antwerpen zal gebruikt worden gemaakt van de terminal in Utrecht, omdat voor de 20 ft. containers de afstand per truck erg veel invloed heeft op de uitstoot. We zijn dus vooral benieuwd of de 40 ft. containers gematcht worden en de oplossing is hieronder te zien: 40 ft. Rederij CMA-CGM Evergreen OOCL Grijs Totaal
Export aantallen 4682 1164 20
Rotterdam Match Alpherium 100
Via Utrecht
Antwerpen Match Alpherium
Via Utrecht
100 20 50 170
80 80
100
Tabel 10: de oplossing die het model geeft We zien dat voor alle 40 ft. containers die gematcht kunnen worden dit ook gebeurd. De overige containers zullen weer via de terminal in Utrecht vervoerd worden. Bijvoorbeeld van de 100 containers van OOCL zullen er 20 gematcht worden en de overige 80 via Utrecht gaan. Alleen al met de rederijen CMA-CGM en Evergreen zijn er nog genoeg containers over die met de grijze containers gematcht kunnen worden en dus zullen ook deze gematcht worden. Dus 270 van de 425 containers zal gematcht worden >> 270/425 = 63,5%
4.2. Reikwijdte Alpherium Voor het Alpherium is het interessant om te kijken binnen welke gebied hun zogenaamde doelgroep ligt. Binnen een bepaald gebied is het gunstiger om het binnenlands transport uit te voeren via het Alpherium. Dit is natuurlijk afhankelijk of er gematcht kan worden. Allereerst gaan we dit onderzoeken voor 40 ft. containers uit Rotterdam, die gematcht kunnen worden op het Alpherium. We kiezen hiervoor een average container en we minimaliseren de CO 2 toekenning. We gaan hier kijken naar de grens tussen direct trucking en transport met match via het
27
Alpherium. Hiervoor zijn alleen uitgegaan van de terminal Alpherium en we hebben de overige terminals dus buiten beschouwing gelaten. We hebben hiervoor gekozen, omdat het Alpherium zoekt naar nieuwe klanten die momenteel nog gebruik maken van direct trucking, maar waarvoor transport met match via Alpherium duurzamer zou zijn. We gaan zoeken naar locaties die voldoen aan de volgende restrictie
Als we kijken naar de lijn waar de uitstoot met match en de uitstoot van direct trucking gelijk zijn, kan Besparing = 0 worden genomen. We kunnen aannemen dat , want zonder deze relatie is direct trucking altijd beter. We drukken het volgende uit en dan zeggen we: . Als we dit in vullen in de bovenstaande relatie krijgen we.
Maar als we dan zeggen dat Besparing =0, geeft dit ons de volgende formule:
Ingevuld volgt hieruit het volgende: , dus: =67.93 In woorden betekent dit dat als het verschil tussen de retour afstand tussen de Maasvlakte en het afleveradres meer dan 67.93 kilometer meer is dan de retour afstand tussen het Alpherium en het afleveradres, dat er dan wordt gekozen voor een match met een container op het Alpherium. Het verschil in afstanden in enkele reis is dus de helft en dit is 33.96 kilometer. Met dit gegeven hebben we geprobeerd een illustratie te maken om aan te geven waar de grens ligt voor het overgaan op de match met Alpherium in plaats van direct trucking. Omdat dit erg afhankelijk is van hoe de wegen lopen, vooral de snelwegen, was het lastig om deze lijn heel nauwkeurig te trekken. In onderstaande grafiek zien we deze lijn in het blauw. Om duidelijk de maken dat er veel besparing kan in de CO2 uitstoot kan zijn door de match, hebben we ook een 20% besparingslijn getrokken. Deze rode lijn geeft dus aan waar er 20% minder CO2 uitgestoten wordt met match ten opzichte van direct trucking.
28
Figuur 4: de besparingsgrenzen voor buitenhaven Rotterdam We zien dat de lijnen soms vrij dichtbij elkaar liggen en dit kan te maken hebben met een rivier of een snelweg die er tussen/naast ligt. Verder zien we dat aan de rechterkant de rode lijn een stuk noordelijker blijft liggen dan de blauwe 0% lijn. Bij het gebied in het oosten tussen de blauwe en rode lijn varieerde de uitstoot besparing tussen de 0% en 10% en er zijn plaatsen die een stuk oostelijker liggen van de blauwe lijn waar de uitstoot nog steeds dicht tegen de 0% aan ligt, ook dit komt door de infrastructuur daar. We hebben dezelfde berekening en dezelfde illustratie gemaakt voor de situatie waarbij er 40 ft. containers vervoerd moeten worden met als terminal Antwerpen. Het resultaat daarvan zien we hieronder. Voor alle afleveradressen boven de blauwe lijn, zou de match met het Alpherium al interessant kunnen zijn maar voor de afleveradressen boven de rode lijn lijkt de match met het Alpherium de meest duurzame optie.
Figuur 5: de besparingsgrenzen voor buitenhaven Antwerpen
29
We zien in deze illustratie dat de twee lijnen vaker evenwijdig aan elkaar liggen t.o.v. de vorige illustratie. De reden hiervoor zal zijn dat de lijn tussen het Alpherium en de haven in Antwerpen meer loodrecht op het wegennetwerk liggen dan dat dit met de haven van Rotterdam het geval is.
30
5. Evaluatie, discussie en conclusie 5.1. Evaluatie van de Tool Onze tool geeft na het invullen van de gevraagde input hoeveel CO2 uitstoot er kan bespaard worden door het gebruik van binnenvaart ten opzichte van truck transport. De nieuwe klanten kunnen haar import containers invullen gescheiden op soort container en haven van binnenkomst. Er kan worden gekozen uit 2 verschillende havens van binnenkomst: Rotterdam en Antwerpen. Dit onderscheid geeft de verschillen in werkelijkheid ook aan. Er is daarna de keuze uit 2 verschillende manieren van CO2 minimalisatie. Bij de eerste manier wordt de CO2 uitstoot geminimaliseerd. Hiervoor wordt gekozen als een bedrijf wil zorgen dat er minder CO2 in de lucht komt. Er is ook een 2de manier van minimalisatie in de tool. Veel bedrijven rapporteren hoeveel CO2 er aan hen bedrijf wordt toegekend. Deze CO2 uitstoot wordt volgens bepaalde regels bepaald en deze willen zij minimaliseren. Wij kunnen in ons model ook minimaliseren op basis van deze regels. Als uitkomst kan de klant zien hoeveel CO2 er wordt bespaard die het bedrijf toegekend krijgt. In het 2de tabblad kan dan gezien worden hoe de containers van de klant moeten worden getransporteerd. In de voorbeelden is duidelijk te zien dat door het kiezen van de juiste transportoplossingen veel CO2 kan worden bespaard.
5.2. Discussie Wij hebben binnen ons model enkele noodzakelijke aannamen moeten nemen. In deze paragraaf willen wij ons model en mede hiermee onze aannamen bediscussiëren. Wij nemen aan dat de CO2 uitstoot per ton kilometer gelijk is op alle binnenvaartroutes. In het STREAM onderzoek hebben ze waarden gekozen voor bijvoorbeeld de stroming en de beladingsgraad. Wij nemen dus aan dat de stroming gelijk is op alle binnenvaartroutes. In werkelijkheid zal er op de route naar bijvoorbeeld de terminal in Nijmegen meer invloed zijn van stroming. Er is namelijk meer stroming op de Rijn naar Nijmegen, dan de Gouwe naar Alphen a/d Rijn. Maar hiermee samen gaat ook dat de uitstoot weer afhankelijk is van het seizoen en het weer. In de zomer is er door de afvoer van smeltwater meer stroming en ook bijvoorbeeld een harde tegenwind kan de CO2 uitstoot omhoog halen. De beladingsgraad is hierop ook van toepassing. Als er meer beladen wordt zal het schip dieper in het water liggen, waardoor er meer wrijving is, waardoor er meer brandstof wordt verbruikt en dus meer CO2 wordt uitgestoten. Voor het Alpherium is het zo dat er altijd volle containers naar Rotterdam en Antwerpen worden gebracht en dat er veelal lege containers worden mee teruggebracht. Voor de overige binnenvaartterminals is dit voor ons onbekend. Het is lastig te bepalen hoeveel het gemiddelde gewicht is per afvaart, omdat er bovendien vaak ballastwater moet worden meegenomen. Dit ballastwater wordt meegenomen zodat een schip met lege containers, dezelfde diepgang bereikt, zodat het met het zelfde aantal TEU onder bepaalde bruggen door kan. We zouden dit allemaal op kunnen lossen door de CO2 uitstoot te meten voor de gebruikte schepen op de verschillende binnenvaartroutes die we gebruikt hebben in ons model. Dit is binnen ons onderzoek helaas niet mogelijk en daarom lijkt het redelijk gebruik te maken van de cijfers van het STREAM rapport. Voor het Alpherium komen de cijfers wat betreft beladingsgraad van zowel de schepen als de containers aardig overeen, maar voor de overige terminals blijft dit voor ons onbekend.
31
Dezelfde kritiek kan gegeven worden op de gekozen CO2 waarden van het truck transport We maken maar gebruik van één soort uitstoot voor vrachtwagens. In werkelijkheid heeft iedere vrachtwagen een Euronorm. Een Euronorm geeft aan in welke mate een vrachtwagen belastend is voor het milieu. De Euronorm wordt bepaald aan de hand van de uitstoot van schadelijke stoffen. De trucks die gebruikt worden voor het transport van de containers kan variëren in Euronorm en dus ook in uitstoot. Dit is iets wat we niet kunnen meenemen in ons model. We gaan uit van routes van de ANWB routeplanner, het is onbekend of deze in alle gevallen ook geschikt zijn voor vrachtverkeer. Bovendien wordt er gebruik gemaakt van het feit dat altijd de kortste weg wordt gereden. In werkelijkheid zal dat niet altijd mogelijk moeten zijn. Het kan ook bijvoorbeeld zijn dat een weg tijdelijk is afgesloten, waardoor de afstand is toegenomen. We zouden een percentage kunnen opnemen dat er wordt omgereden. Maar de analyse leert ons dat in vrijwel alle gevallen een truck de aangeven route kan rijden en als er moet worden omgereden de afstandstoename niet noemenswaardig is. Verder hebben wij besloten om gebruik te maken van de gemiddelde CO2 uitstoot voor trucks. Er wordt in het STREAM rapport onderscheid gemaakt tussen gemiddeld, stedelijk, niet stedelijk en snelweg. Dit onderscheid wordt gemaakt omdat er een verschil zit in snelheid en congestie, als de snelheid hoger en/of de congestie hoger zal er meer diesel worden verbruikt en dus ook meer CO 2 worden uitgestoten. Aangezien dit heel afhankelijk is van het losadres nemen we hier gemiddeld voor aan. Om bij veel bedrijven te komen zal je bijna altijd een stuk door stedelijk gebied moeten rijden. De meeste bedrijven zitten in een gebied met redelijk wat drukte op de weg. De weg ernaar toe kan een snelweg zijn, dus al met al lijkt het ons redelijk om gemiddeld aan te nemen, het is namelijk vaak een gelijke combinatie tussen factoren. Het is niet zo dat er alleen in stedelijk gebied wordt gereden. Bijvoorbeeld truck transport naar Spanje gaat voor 1200 kilometer over de snelweg, dit is hier zeker ook nooit het geval, dus gemiddeld lijkt redelijk. De uitstoot van CO2 van de verschillende modaliteiten zullen ook verminderen. Hierdoor zullen de waarden van de CO2 uitstoot per ton kilometer afnemen. Eigenlijk zouden deze waarden voor deze ontwikkeling moeten worden aangepast. Op dit moment worden er steeds meer binnenvaartschepen gebouwd met een verbrandingsmotor op LNG. Het gebruik van een LNG schip zal een fikse besparing in CO2 uitstoot te weeg brengen. Maar ditzelfde geldt voor de niet zo lang geleden geïntroduceerde EURO 6 trucks, het gebruik van deze trucks zal ook een CO2 besparing te weeg brengen. Volgens het STREAM rapport zal de CO2 uitstoot van alle modaliteiten percentueel evenveel afnemen. Hierdoor zullen de schattingen van de percentuele besparingen door het gebruik van binnenvaart gelijk blijven. We hebben ook de CO2 uitstoot voor de overslag van de containers op de binnenvaartterminal gebruikt. Uit de totale uitstoot van de terminal is een uitstoot per container overslag berekend. Wij hebben aangenomen dat deze uitstoot geldt voor alle binnenvaartterminals. Dit is mogelijk doordat de terminals veelal gebruik maken van vergelijkbaar materiaal. We nemen daarom aan dat er een lineair verband is tussen het energieverbruik en het aantal containers dat wordt overgeslagen. De hoeveelheid containers die gematcht kunnen worden is ook misschien niet realistisch genomen. Het is namelijk zo dat de containers die Heineken in tijdsperiode t nodig heeft, die kunnen in tijdsperiode t-1 gematcht worden. Als zij in tijdsperiode t worden gematcht, dan kan het zijn dat Heineken de container eerder nodig heeft dan dat de import gelost is uit de container. De keuze van
32
de tijdsperiodes is ook belangrijk. Doen we dit in jaren dan moeten alle gematchte containers een jaar worden opgeslagen op het Alpherium, dit is in werkelijkheid niet mogelijk. De hoeveelheid containers die gematcht kunnen worden moet nauwkeurig worden gekozen. Op dit moment hebben we als potentiële match containers het exportoverschot van het Alpherium genomen. Het export overschot voor 2012 is in dit geval de totale export van Heineken. Maar hier zijn enkele problemen mee. Het is namelijk zo dat de containers die Heineken in tijdsperiode t nodig heeft, die kunnen in tijdsperiode t-1 gematcht worden. Als zij in tijdsperiode t worden gematcht, dan kan het zijn dat Heineken de container eerder nodig heeft dan dat de import gelost is uit de container. De keuze van de tijdsperiodes is ook belangrijk. Doen we dit in jaren dan moeten alle gematchte containers tot maximaal een jaar worden opgeslagen op het Alpherium, dit is in werkelijkheid niet mogelijk. Het lijkt ons logisch om misschien als mogelijke matchcontainers de containers te nemen die het Alpherium als export overschot heeft in de volgende maand of kwartaal, nadat de import heeft plaatsgevonden. Dit is een ander probleem en heeft geen invloed op de CO 2 besparing die wij analyseren, maar toch een punt van aandacht.
5.3. Conclusie Het is erg van belang voor de situatie op aarde dat er wordt bespaard op de uitstoot van CO2. Ons model maakt een overwogen keuze tussen 4 verschillende transportmogelijkheden. Aangezien dezelfde aannames worden gemaakt voor alle 4 transportmogelijkheden lijkt het ons dat wij deze goed kunnen vergelijken. In de voorbeelden die wij hebben besproken in dit rapport zien we dat het gebruik van binnenvaart voor het binnenlandse transport van containers een flinke CO2 besparing te weeg brengt. We zien ook dat vooral met 20 ft. containers de besparing groot kan zijn, omdat er vaak geen twee 20 ft. containers op een truck vervoerd worden. Hierdoor wordt voor de 20 ft. containers meestal gebruik gemaakt van de terminal het meest dichtbij het afleveradres ligt en dit kan grote besparingen opleveren. Als we kijken naar ons voorbeeld met de nieuwe klant in Utrecht, dan zien we dat door het gebruik van binnenvaart er al een flinke CO2 besparing mogelijk is. Komt daar nog de match bij met een container op het Alpherium, dan is de besparing nog groter. Door de match met een Heineken container op het Alpherium is het zelfs gunstiger om het Alpherium te gebruiken om een container af te leveren op het industrieterrein naast de binnenvaartterminal in Utrecht. Door de match op het Alpherium heeft het Alpherium een voordeel wat betreft CO2 uitstoot ten opzichte van andere terminals die niet altijd de mogelijkheid hebben tot matchen. Ons model kan precies aangeven voor locaties in Nederland of we moeten matchen op Alpherium.
33
6. Referenties Altina, R., Çetinkayab, S. and Yücesu, H.S. (2001), The potential of using vegetable oil fuels as fuel for diesel engines, Energy Conversion and Management 42, pag.529 -538. Bayrak, Y. (2008), Mogelijke maatregelen om de CO2-uitstoot in het internationaal transport (luchten scheepvaart) te reguleren, Scriptie, Universiteit Hasselt. Boer, den E., Otten, M., Essen, van E. (2011), Comparison of various transport modes on a EU scale with the STREAM database, STREAM International Freight 2011. Bruice, P.Y. (2006), Organic Chemistry 5th Edition, Pearson Education. Ghiani, G., Laporte, G. and Musmanno, R. (2004), Introduction to Logistics Systems Planning and Control, John Wiley and Sons, pag. 205-224.
34
7. Logboek van onze werkzaamheden In dit logboek staan onze belangrijkste meetings voor dit project genoteerd. Buiten deze meetings hebben wij natuurlijk ook aan het project gewerkt, maar dit is om inzicht te geven in onze contactmomenten. Donderdag 1 maart 2012 11:00 uur: Introductiegesprek met dhr. R. de la Houssaye van Van Uden. Hij heeft ons het probleem geschetst waar Alpherium B.V. een oplossing voor wil krijgen. Dinsdag 6 maart 13:00 uur: We hebben een gesprek gehad met onze project begeleider dhr. R. Dekker van de Erasmus Universiteit Rotterdam. Hierin hebben wij gekeken wat zijn ideeën waren voor een oplossing voor het probleem. Woensdag 7 maart 2012 09:00 uur: Deze dag gaan we een dag aan het project bij van Uden werken bij de vestiging aan de van Maasdijkweg 29 te Rotterdam. We zijn hier ontvangen door dhr. M. Vos. Dinsdag 13 maart 2012 09:00 uur: Vandaag werken we weer in de vestiging in de Waalhaven aan de opdracht. We hebben nu de dataset ter beschikking, deze gaan we analyseren en we gaan kijken hoe we deze het beste kunnen gebruiken. We gaan ook verder met onze analyse van de emissies. Woensdag 14 maart 2012 11:00 uur: Gesprek met onze begeleider dhr. Dekker. Hij gaf aan dat we nog nauwkeurig onderzoek moesten doen naar de emissies. Dinsdag 20 maart 09:00 uur: Vandaag werken we weer op de vestiging van Van Uden in de Waalhaven. Vandaag gaan we ons model in Excel verder uitbreiden. We gaan onderscheid maken tussen 40 en 20 ft. Verder hebben wij vandaag besloten dat we ook een algemene versie gaan maken van onze tool. Waarin er een export of import overschot is van de bepaalde rederijen. We gaan hierin 2 terminals meenemen. Vrijdag 23 maart 11:00 uur: We hebben weer een meeting met onze begeleider van de universiteit de heer Dekker. We hebben de voortgang van ons model doorgesproken. Dinsdag 27 maart 2012 09:00 uur: Deze morgen hebben we weer gewerkt bij van Uden in de Waalhaven. Aansluitend zijn we naar Heineken geweest. We hebben vandaag besloten dat we meer terminals gaan toevoegen aan ons model. Dinsdag 27 maart 2012 14:30 uur: Wij hebben een afspraak met dhr. M. van Veluw van Heineken. Hij laat ons de logistiek zien binnen Heineken in Zoeterwoude. Maandag 2 april 13:30 uur: Vandaag is er een meeting met dhr. Dekker onze begeleider vanuit de universiteit en dhr. R. de la Houssaye van Van Uden op het Alpherium in Alphen a/d Rijn. Er is gesproken over de afhandeling van de stage. Verder nog over waar wij nog op moeten letten. Woensdag 4 april 09:00 uur: Vandaag werken we weer een dag in de vestiging in de Waalhaven. Vandaag hebben we het energieverbruik van de terminal geanalyseerd. We hebben nu een uitstoot per overslag per container kunnen bepalen en dit toegevoegd aan het model.. Verder hebben we nog een keer nauwkeurig de binnenvaartafstanden bepaald.
35
Donderdag 12 april 09:00 uur: Vandaag werken we weer in de vestiging in de Waalhaven. We hebben de voortgang doorgenomen met dhr. R. de la Houssaye. We hebben besloten twee versies van ons model te maken en we hebben de handleiding geschreven. Dinsdag 17 april 09:00 uur: Wij zijn vandaag weer op de vestiging in de Waalhaven. We zetten de laatste puntjes op de i wat betreft de conceptversie van het onderzoek. Vrijdag 20 april 11:30 uur: Evaluatie van het project op de vestiging in de Waalhaven. We leveren een concept versie van het verslag en het model in. Het wordt nog gecorrigeerd door dhr. Dekker. Waarna de definitieve deadline op 1 mei zal zijn.
36
8. Appendix A. Lijst met afkortingen/begrippen CO2 = Koolstofdioxide, een broeikasgas dat vrijkomt bij de verbranding van natuurlijk materiaal Euronorm = norm voor voertuigen, die aangeeft in welke mate zij schadelijke stoffen uitstoten. LZV = Lang Zwaar Voertuig, een vrachtwagen die enkel binnen Nederland mag rijden met een maximale lengte van 25.25 meter en maximaal treingewicht van 60 ton. Ingericht voor het vervoer van 3 TEU. TEU = Twenty feet Equivalent Unit, aanduiding voor het aangeven van de afmetingen van een container. Een TEU is een 20 ft. lang 8 ft. breed en 8.5 ft. hoog.
B. Handleiding Model CO2-besparing Inleiding Deze handleiding hoort bij het model in het CO2CalculatorUitgebreid.xlsm bestand. Dit model bevat ook andere terminals dan het Alpherium, waardoor de rekentijd van de calculator aanzienlijk langer wordt. Daarom hebben we ook een versimpelde versie van het model gemaakt: CO2Calculator.xlsm. Omdat de versimpelde versie grotendeels overeenkomt met de uitgebreide versie hebben we maar één handleiding gemaakt. In deze handleiding zal kort uitgelegd worden hoe het uitgebreide model werkt en hoe er dingen aan het model aangepast kunnen worden. Een voorbeeld hiervan is een extra terminal. Het model bestaat uit drie sheets: Input, Model en Tabellen. In de onderstaande hoofdstukken zullen deze sheets één voor één behandeld worden. Vervolgens zal er nog een hoofdstuk met uitleg over de functie die wij gemaakt hebben die de afstanden via de ANWB routeplanner bepaald. De solver zal ook nog wat extra toelichting krijgen en de handleiding zal een hoofdstuk hebben met mogelijke aanpassing/toevoegingen die aan het model gedaan kunnen worden. De handleiding zal eindigen met een stukje over de rekentijden die het model nodig heeft.
Input De eerste sheet is Input. In deze sheet zal alle input voor ons model gespecificeerd moeten worden. Het gaat om de volgende input variabelen: -
Postcode afleveradres: met deze postcode worden de afstanden bepaald Gewichtsklasse Containers: hiervoor zijn 3 opties mogelijk: volume, average en heavy Het aantal 20 en 40 ft. containers per rederij dat via Rotterdam Maasvlakte binnenkomt en hetzelfde voor Antwerpen Delwaidedok Bij de volume gewicht containers wordt uitgegaan van een gemiddelde lading van 6 ton/TEU. En bij de average en heavy gewicht containers wordt uitgegaan van respectievelijk 10,5 en 14,5 ton/TEU. Verder gaan we ervan uit dat het bij de ingevulde aantal containers per rederij gaat om import en dus geen export. De containers worden gesplitst per rederij, mocht de rederij niet uitmaken voor de nieuwe klant kan deze door het Alpherium bepaald worden aan de hand van een match met Heineken. Hierdoor zal er eerder een CO2 besparing mogelijk zijn, er moet dan gekozen worden voor
37
de rederij Grijs. Het is mogelijk dat de nieuwe klant wel gebonden is aan een bepaalde rederij, maar dat deze niet in het overzicht staat. Er moet dan gekozen worden voor de rederij Overige. Daarnaast zijn er nog twee knoppen op deze sheet: een groene en blauwe solve knop. Deze zijn gekoppeld aan een macro die de solver (hierover later meer) laat runnen. Door op de groene knop te drukken, wordt de totale CO2 uitstoot geminimaliseerd. Het model zal de CO2 besparing voor de optimale oplossing gaan uitrekenen en het percentage algemene CO2 uitstoot besparing t.o.v. direct trucking weergeven. Dit houdt in dat in dit percentage alleen de extra CO2 uitstoot wordt meegenomen. In het geval dat er dus een match gemaakt wordt met het Alpherium zal de CO 2 uitstoot van de binnenvaart niet meegenomen worden, omdat de schepen zonder de match ook al vaarden en de CO2 uitstoot er dus al was. Als resultaat laten we twee output gegevens zien, namelijk het percentage CO2 uitstoot dat bespaard wordt en het percentage containers dat gematcht wordt. Vervolgens hebben we nog de blauwe knop. Door op deze knop te drukken zal niet de totale CO2 uitstoot geminimaliseerd worden, maar de CO2 uitstoot die de nieuwe klant toegekend krijgt. Dit houdt dus in, dat in geval van een match de CO2 uitstoot van het schip op de heenreis aan de nieuwe klant toegekend zal worden. Het is namelijk gebruikelijk dat de CO2 die uitgestoten wordt door een schip op een bepaald gedeelte van de route toegekend wordt aan diegene die voor dit gedeelte betaalt. Deze hele sheet is overbodig als er een link met een internetsite gemaakt wordt. De input gegevens die namelijk hier ingevuld moeten worden, worden dan op de site ingevuld en het percentage dat wordt laten zien is de output die op de site tevoorschijn moet komen als er daar op solve/oplossen gedrukt wordt.
Model Dit is de belangrijkste sheet van ons model en hier gebeuren ook de meeste berekeningen. Om deze sheet overzichtelijk te houden, hebben we besloten naast het Alpherium van de overige terminals alleen de ‘optimale’ terminal mee te nemen. Dit houdt in dat er altijd vier opties zijn voor de containers, namelijk: - Match met Alpherium - Direct Truck - Geen match met Alpherium, maar wel via Alpherium - Via de ‘optimale’ andere terminal De ‘optimale’ terminal wordt bepaald in de sheet Tabellen, hoe dit gedaan wordt zal later uitgelegd worden. De ‘optimale’ terminal voor de twee havens en twee type containers worden overgenomen van de sheet Tabellen en vervolgens worden de afstanden per truck naar het afleveradres bepaald. We bepalen de afstand voor direct vanaf de havens (direct trucking), vanaf het Alpherium en vanaf de ‘optimale’ terminals naar het afleveradres. Om deze afstanden te bepalen maken wij gebruik van ANWB routeplanner. In de cellen B2:B8 worden de afstanden weergegeven en in C2:C8 de linkjes naar de routes. De binnenvaart afstanden staan in de cellen E2:E7. Deze afstanden hebben we verkregen door contact op te nemen met de terminals. Indien zij de afstanden niet voor ons hadden, hebben we de juiste route gevraagd en de afstanden zelf bepaalt via www.afstandmeten.nl. Naast de postcode is er nog een inputvariabele die van belang is, namelijk de gewichtsklasse van de containers. De gewichtklasse geeft aan wat het gewicht van de lading in de container per TEU is. In
38
de sheet Tabellen wordt aan de hand van de gewichtsklasse die ingevuld is de juiste uitstoot in kg CO2 per ton kilometer bepaald voor de binnenvaart, 40 ft. per truck en 20 ft. per truck. Deze gegevens die wij Specifieke Gegevens noemen, staan in de cellen F2:F7. Tenslotte hebben we nog bepaald wat de CO2 uitstoot is geweest op het Alpherium per overslag per container (cel I2). Dit hebben we gedaan aan de hand van het elektriciteit en dieselverbruik op het Alpherium over het jaar 2011. We maken de aanname dat voor de overige terminals dezelfde uitstoot per container geldt, omdat wij niet van alle terminals deze gegevens konden krijgen. Vervolgens hebben wij de splitsing gemaakt in 4 delen. We beginnen met Rotterdam 40 ft. met daaronder 20 ft. container. Rechts daarvan staat hetzelfde voor Antwerpen. We zullen nu even alle kolommen doorlopen. In kolom A staan de verschillende rederijen. Kolom B bevat het geschatte aantal 40 en 20 ft. containers voor het jaar 2012 dat via het Alpherium geëxporteerd zal gaan worden. Met deze containers valt dus een match te maken. In kolom C staan de ingevulde waarden op de sheet Input (of de nieuwe site) voor Rotterdam. In de kolommen D t/m G staan de 4 verschillende opties voor een container. In kolom H staat het totaal van deze 4 kolommen bij elkaar opgeteld. In de kolommen I t/m N staat precies hetzelfde maar dan voor Antwerpen. Tenslotte staat in kolom O het totaal aantal containers per rederij dat gematcht wordt met het Alpherium voor de 40 en 20 ft. containers. In de onderste rijen van deze sheet staan de berekeningen. Dit is gesplitst in twee delen, namelijk Algemene Uitstootbesparing en Uitstootbesparing Nieuwe Klant. Bij de Algemene Uitstootbesparing gaat het er puur om hoeveel CO2 minder in de lucht komt, doordat een klant deze optimale optie gebruikt. In het geval van een match met Alpherium, houdt dit in dat de reis met de boot van Antwerpen of Rotterdam naar het Alpherium niet meegenomen wordt. De reden is dat deze CO 2uitstoot er nu ook al is, omdat het schip nu met lege containers naar het Alpherium vaart. Er zal echter wel een extra overslag gemaakt moeten worden in het geval van een match en de uitstoot hiervan wordt dus wel meegenomen. Omdat Heineken de CO2 uitstoot van de heenweg naar het Alpherium niet meer voor zich zal willen nemen als een andere klant de heenweg gaat vullen met zijn vracht, hebben we ook bepaald wat de uitstootbesparing voor de nieuwe klant is. Omdat de nieuwe klant nu voor de heenweg zal betalen, zal de nieuwe klant ook de bijbehorende CO2 toegekend krijgen. Bij alle berekeningen wordt het aantal 40 ft. containers met twee vermenigvuldigd, omdat de lading in gewicht per TEU is. Bij Originele uitstoot wordt de uitstoot berekend die de klant heeft als alle containers per truck van Rotterdam of Antwerpen naar het afleveraders gebracht worden en de lege containers vervolgens weer terug gebracht worden. Bij deze berekening wordt gebruikt gemaakt van de gewichtsklasse van de containers en de verschillende waarden qua uitstoot voor de 40 en 20 ft. containers. Bij Uitstoot direct per truck wordt dezelfde berekening gedaan, alleen wordt het nu niet voor het volledige aantal containers gedaan, maar alleen voor dat deel waarbij het voordelig is om met de truck heen en weer te rijden in de plaats van gebruik te maken van de binnenvaart. Het kan namelijk zo zijn dat het voor een bepaald adres voordeliger is om direct met de truck te rijden vanaf
39
Rotterdam, maar vervolgens wel gebruik te maken van de binnenvaart voor de containers die vanaf Antwerpen komen. Bij Uitstoot via Alpherium (match) wordt in het geval van de Algemene Uitstootbesparing alleen nog maar de truck uistoot meegenomen en de uitstoot van één overslag, zoals eerder uitgelegd is. Bij deze berekening wordt gebruik gemaakt van de afstand van het Alpherium naar het afleveradres. Bij Uitstoot via Alpherium (geen match) worden eigenlijk drie berekeningen gedaan, namelijk: - Uitstoot van de binnenvaart naar Alpherium en terug - Uitstoot van de truck van het Alpherium naar het afleveradres en terug - Uitstoot van de overslag op het Alpherium De berekeningen worden ook in deze volgorde gedaan en bij elkaar opgeteld. Bij Uitstoot via overige terminals gebeurd dezelfde berekening als bij Uitstoot via Alpherium. Het enige verschil is dat het er vier verschillende ‘optimale’ terminals kunnen zijn en de berekening dus ook voor de binnenvaart helemaal uitgeschreven moet worden. Bij Uitstoot Totaal worden de uitstoot van de vier opties bij elkaar opgeteld. Vervolgens wordt de Besparing uitgerekend door dit van de Originele Uitstoot af te trekken. Ten slotte bepalen we nog de het percentage wat dan bespaard wordt en dit wordt ook overgenomen op de Input sheet. Zoals eerder uitgelegd bepalen we ook nog de uitstoot CO2 die een nieuwe klant toegekend krijgt. Omdat hierbij van de vier opties alleen de match optie verandert, hoeven we alleen Uitstoot via Alpherium (match) opnieuw uit te rekenen. In deze berekening wordt nu ook de uitstoot van de binnenvaart meegenomen, maar dan alleen voor de heenweg. De uitstoot van de terugweg zal namelijk aan Heineken toegekend worden. Ook zal de uitstoot op het Alpherium zelf nu meegenomen worden en omdat de containers altijd via het Alpherium naar Heineken gaan (dus niet direct vanaf de nieuwe klant) betekent dat er in totaal drie keer een overslag plaatsvindt. Dit houdt in dat 1,5 keer de uitstoot hiervan aan de nieuwe klant toegekend wordt. Ook nu bepalen we weer Uitstoot Totaal, Besparing en Percentage Besparing. Deze zullen gelijk zijn aan de eerder berekende waarden als er geen match plaats vindt. In het geval van een match zal het Percentage besparing lager zijn vergeleken met de Algemene Uitstootbesparing
Tabellen Dit is derde en laatste sheet van het model. In de eerste 21 rijen staan de gegevens over de terminals die we meenemen in ons model. We zullen nu alle kolommen weer even langs gaan. In kolom A staan op alfabetisch volgorde van de plaatsen van alle terminals die we in ons model meenemen naast het Alpherium. In kolom B de postcode die hier het beste bijpast en herkent wordt door de ANWB routeplanner. In de kolommen C en D staan de afstanden van de verschillende terminals per schip naar respectievelijk Rotterdam Maasvlakte en Antwerpen Delwaidedok. In kolom E de afstanden van de terminals naar het afleveradres per truck. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de postcode van het afleveradres en de postcode van de betreffende terminal en via de ANWB site de afstand opgehaald. In kolom F en G staan nog de transittijden naar de Maasvlakte en de Delwaidedok in het geval we deze gegevens gehad hebben van een terminal. Deze tijden gebruiken we niet in onze berekeningen, maar vonden we toch interessant om erbij te vermelden.
40
In kolom I bepalen we de CO2-uitstoot van het vervoeren van een 40 ft. container vanuit de Maasvlakte via één van de terminals naar het afleveradres en weer terug. We maken hierbij gebruik van de Specifiek Gegevens die onderaan de sheet staan. De uitstoot op de terminal zelf laten we achterwege, omdat dit hetzelfde is voor elke terminal. Het uiteindelijke doel van deze berekeningen is om te bepalen voor welke terminal de uitstoot van de heen- en terugreis het laagste is en daar zal de uitstoot op de terminal zelf dus geen invloed hebben. In kolom J,K en L gebeurt hetzelfde maar nu voor 40 ft. containers vanaf de Delwaidedok en 20 ft. containers vanaf de Maasvlakte en Delwaidedok. Vervolgens bepalen we het rijnummer waarvoor de uitstoot het laagst is en dit is weergegeven in rij 23 van de sheet. Omdat we de gegevens van de ‘optimale’ terminals nodig hebben in de sheet Model hebben we op deze sheet (Tabellen) de ‘optimale’ terminals nog netjes op een rijtje gezet in de rijen 24 t/m 33. De reden dat we voor elke mogelijkheid (Maasvlakte 20 en 40 ft en Delwaidedok 20 en 40 ft.) de ‘optimale’ terminal bepalen is omdat dit kan verschillen. Het is namelijk zo dat voor 20 ft. containers de afstand die heen en weer gereden moet worden met de truck een grotere invloed heeft op de totale uitstoot dan voor 40 ft. containers. We gaan er namelijk vanuit dat maar in 20% van de gevallen er twee 20 ft. containers op een truck gaan. Dit houdt dus in dat voor de 20 ft. containers de ‘optimale’ terminal in de meeste gevallen zo dichtbij mogelijk het afleveradres zal liggen. Uiteraard heeft de haven waar de lading binnenkomt (Maasvlakte of Delwaidedok) ook invloed op wat de ‘optimale’ terminal zal zijn. Vaak zullen de ‘optimale’ terminals voor de verschillende mogelijkheden deels aan elkaar gelijk zijn en omdat ze direct overgenomen worden op de sheet Model is het mogelijk dat daar meerdere keren dezelfde gegevens komt te staan. In het laatste deel van de sheet worden de Specifieke Gegevens bepaald aan de hand van de input variabelen. In de rijen 35 t/m 40 staat een tabel met uitstoot gegevens die wij overgenomen hebben uit het ‘STREAM International Freight 2011’ rapport. Afhankelijk van welke gewichtsklasse er als input mee gegeven is, wordt de lading van een container per TEU en de uitstoot in kg per ton kilometer bepaalt voor binnenvaart, truck 40 ft. en truck 20 ft. Ook de postcode van het afleveradres staat hier nog bij vermeld. Deze Specifieke Gegevens worden gebruikt in de berekeningen op zowel de Model als de Tabellen sheet en is daarom ook overgenomen op de Tabellen sheet.
Afstand Berekeningen Wij hebben een aantal functies geschreven in Visual Basic for Applications (VBA) om de afstanden over de weg te berekenen. Door in Excel op Ontwikkelaar(Developer) en Visual Basic (of Alt+F11) te drukken kunt u de code hiervan inzien. In Module 1 staan zes verschillende functies: - GetDistanceBetweenAreaCodesAverage - GetDistanceBetweenAreaCodeAntwerpenAverage - GetDistanceBetweenAreaCodeMaasvlakteAverage - GetDistanceBetweenAreaCodes - GetDistanceBetweenAreaCodeAntwerpen - GetDistanceBetweenAreaCodeMaasvlakte Standaard wordt gebruik gemaakt van de onderste drie functies. Waarbij GetDistanceBetweenAreaCodes om twee postcodes vraagt en de afstand bepaald van de eerste
41
ingevoerde postcode naar de tweede. Voor Antwerpen hebben we niet alleen een postcode als input nodig, maar ook het adres en het land. De reden hiervoor is dat de ANWB routeplanner deze gegevens nodig heeft. Daarom hebben we daarvoor een aparte functie gemaakt, GetDistanceBetweenAreaCodeAntwerpen, die de afstand bepaald van Antwerpsebaan, Zandvliet (Delwaidedok) naar de ingevoerde postcode. Omdat we ook de Maasvlakte vaak gebruiken en we de postcode hiervan weten, hebben we hiervoor ook een aparte functie gemaakt: GetDistanceBetweenAreaCodeMaasvlakte. Deze drie functies bepalen de afstand tussen twee postcodes door alleen naar de heenweg te kijken. Het kan echter zo zijn dat het verschil in afstand van de heen- en terugweg (berekend door ANWB routeplanner) redelijk groot is. Bijvoorbeeld door eenrichtingswegen of dat bepaalde wegen afgesloten zijn in één richting. Daarom hebben we ook functies gemaakt die het gemiddelde van de heen- en terugweg nemen en dit als output terug geven. Het nadeel hiervan is echter dat het twee keer zo lang duurt om de afstanden te bepalen omdat nu zowel de heen- als terugweg berekend wordt. Het is dus een afweging tussen extra nauwkeurigheid en de tijd die het model nodig heeft om tot een oplossing te komen. Tot slot nog een korte toelichting hoe de verbinding met de ANWB routeplanner gemaakt wordt. Omdat de postcodes in de URL van de berekende route staan, is het een kwestie van de juiste URL maken door de postcodes er op de juiste plek in te vullen. Vervolgens zoekt Excel via het internet deze URL op en zal op de site achter ‘route over’ de afstand staan die we gebruiken. Vervolgens nemen we deze afstand over van de site. We hebben onze code zo geschreven dat in het geval van een korte afstand waarbij er meters i.p.v. kilometers achter het getal staat, het getal dat we van de site halen door 1000 gedeeld wordt zodat de afstand altijd in kilometer is.
Solver/Oplosser Om het probleem op te lossen, maken wij gebruik van de standaard solver die in Excel zit. De solver is gemakkelijk in te laden als hij nog niet aanwezig is. In de volgende link staat hoe: http://office.microsoft.com/nl-nl/excel-help/de-invoegtoepassing-oplosser-ladenHP010342660.aspx?CTT=1 Voordat wij uit zullen leggen hoe onze solver ingesteld is, is het handig om te weten hoe de solver werkt. Omdat Microsoft deze uitleg al volledig geschreven heeft, zullen wij hier alleen de link plaatsen: http://office.microsoft.com/nl-nl/excel-help/problemen-definieren-en-oplossen-met-oplosserHP010342416.aspx?CTT=1 Als eerste heeft de solver een doelfunctiecel nodig. In ons geval is dit cel B56 waar de totale uitstoot staat voor Algemene Uitstootbesparing. Deze willen we gaan minimaliseren, dus is Min aangevinkt. Vervolgens moeten de aanpasbare cellen aangegeven worden. Dit zijn bij ons vier rechthoeken, namelijk: D14 t/m G25, D30 t/m G41, J14 t/m M25 en J30 t/m M41. In totaal zijn dit 12x4x4=192 aanpasbare cellen. 12 is het aantal verschillende rederijen (11 + grijs), 4 staat voor de vier mogelijke opties van match met Alpherium tot direct trucking en de tweede 4 staat voor de twee havens en grootte containers mogelijkheden (=2x2). De basis solver (gratis) kan in totaal 200 aanpasbare cellen aan, dus daarom hebben wij gekozen voor 12 en niet meer rederijen.
42
Het volgende blok is de Restricties. In totaal hebben we 16 restricties ingevoerd. We zullen beginnen met de restricties voor de aanpasbare cellen. Deze 192 cellen moeten allemaal geheeltalig (integer) en groter dan of gelijk aan nul zijn. Per blok aanpasbare cellen hebben we dus twee restricties nodig, wat dus voor 4x2 = 8 restricties zorgt. Daarnaast moet het gegeven aantal containers wat geïmporteerd wordt gelijk (kolom C en I) zijn aan het totaal van de vier verschillende opties die een container heeft (kolom H en N). Met vier verschillende opties wordt hier bedoelt: match met Alperium, geen match wel via Alpherium, overige terminal en direct trucking. Deze restrictie moet ook voor elk blok aanpasbare cellen ingevoerd worden, dus dan zitten we al op 8+4= 12 restricties. Dan moeten we alleen nog een restrictie hebben die ervoor zorgt dat er niet meer gematcht wordt dan dat er geëxporteerd wordt door Heineken. Daarvoor moet het totaal aantal gematchte containers (kolom O) per rederij kleiner of gelijk zijn aan het aantal geëxporteerde containers (kolom B) per rederij. Dit moet voor zowel het blok van 40 ft. als 20 ft. containers gelden, dus dat zijn weer 2 restricties. De laatste twee restricties moeten ervoor zorgen dat als voor de import de rederij niet uitmaakt (grijs) de container toch gematcht kan worden indien er nog exporterende containers over zijn om te matchen. Dit houdt in dat het totaal aan gematchte containers over alle rederijen (cel O26 en cel O42) kleiner of gelijk moet zijn aan het totaal geëxporteerd aantal containers (cel B26 en cel B42). Opmerking: mochten de knoppen solve (de macro’s) niet werken, dan kan dit komen doordat de verwijzingen naar de Solver niet kloppen. Dit kan aangepast worden door in Exel op Alt+F11 te klikken en vervolgens naar Extra en Verwijzingen te gaan. Hier kan de Solver aangevinkt worden.
Aanpassingen/toevoegingen Export aantallen aanpassen Het aantal containers per rederij die Heineken exporteert, kan aangepast worden op de sheet Model in kolom B. Mocht Heineken helemaal geen gebruik meer maken van een rederij dan kan het aantal hiervoor op nul gezet worden. Dit betekent dat het model dan geen match meer kan maken met importerende containers voor die rederij . Terminal toevoegen Een extra terminal toevoegen is vrij gemakkelijk . In de sheet Tabellen moet op de plaats waar de terminal moet komen een extra rij ingevoegd worden (Insert Entire row). Vervolgens moeten de naam van de terminal, postcode en afstanden over de binnenvaart ingevuld worden. De formules voor de CO2 berekening kunnen worden overgenomen uit de andere cellen met de Autofill optie in Excel. Verder worden alle formules automatisch aangepast door het invoegen van een extra rij. Rederij toevoegen Een rederij toevoegen is alleen mogelijk als er een betere versie van de Solver aanwezig is die meer dan 200 aanpasbare cellen aan kan. Omdat hiervoor betaald moet worden, hebben wij dit niet toegevoegd in ons model. Mocht dit echter later toch wenselijk zijn, dan is het van belang bij het toevoegen van een terminal dat ook de macro die bij de knop Solve hoort aangepast wordt, dit gaat namelijk niet automatisch.
43
Rekentijden Hier zullen we de rekentijden weergeven die nodig zijn voor de twee verschillende modellen om tot een oplossing te komen. We doen dit voor het uitgebreide model waarbij dus de afstanden van alle terminals tot het afleveradres bepaald moet worden en de versimpelde versie van ons waarin we maar gebruik maken van één terminal. De rekentijd die nodig is erg afhankelijk van de postcode. Aangezien een afleveradres in Noord-Nederland lange afstanden heeft tot de terminals is de ANWB routeplanner ook langer bezig om de routes hiervoor te bepalen. Hieronder de resultaten: Rekentijden (in seconden) Afleveradressen
Uitgebreide model
Basis model
Alkmaar
50
10
Alphen aan de Rijn
35
6
Apeldoorn
51
10
Dordrecht
32
6
Eindhoven
44
8
Groningen-stad
75
22
Utrecht-stad 35 7 Tabel 11: de rekentijden voor de verschillende modellen en afleveradressen We zien dat het model er altijd minimaal 6 seconde over doet. Hiervan gaat 5 seconde naar het bepalen van de afstanden via de ANWB routeplanner en maar 1 seconde naar het oplossen van het probleem. Voor de oplossingen vinden met de Solver heeft Excel elke keer ongeveer 1 seconde nodig. De rekentijd is dus vooral afhankelijk van de tijd die nodig is om de afstanden te bepalen. Verder zien we dat plaatsen die op grotere afstanden liggen van de meeste terminals, zoals Apeldoorn en Groningen, een veel langere rekentijd nodig hebben dan bijvoorbeeld Alphen aan den Rijn of Dordrecht. We hebben ook nog getest hoe lang de rekentijd is in het geval we gebruiken maken van de nauwkeurigere afstandsberekeningen, waarbij we dus heen én terug berekenen en hier het gemiddelde van nemen. In dat geval duurt het ongeveer twee keer zo lang, wat wel erg veel is ten opzichte van de extra nauwkeurigheid die je ervoor terug krijgt. Tenslotte willen we hier nog bij opmerken dat we maken gebruik van de draadloze internetverbinding op het kantoor van Van Uden, een snellere verbinding zou er wellicht voor kunnen zorgen dat de afstandsberekeningen sneller zijn.
44
