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Les smart ports, une solution pour favoriser la transition énergétique et écologique dans le milieu maritime ?

Le transport de marchandises se fait aujourd’hui majoritairement par voie maritime (le transport maritime représente environ 80% du transport de marchandises mondial avec plus de dix milliards de tonnes de marchandises transportées chaque année). Même si ce secteur représente une part relativement faible des émissions mondiales de Gaz à Effet de Serre (GES) (environ 3%), ce chiffre pourrait être multiplié par six d’ici 2050 avec le renforcement du commerce maritime.

Ce développement impacte les objectifs climatiques mondiaux. En effet, chaque porte-conteneur ou bateau de croisière à quai doit laisser tourner ses moteurs pour répondre aux besoins des passagers, et alimenter les réfrigérateurs pour garder certaines marchandises au frais. Il faut savoir qu’un bateau à quai génère des rejets de gaz à effet de serre dans l’atmosphère équivalents à ceux de 10.000 à 30.000 véhicules, et en propulsion, 5 à 10 fois plus. En outre, le nombre de camions nécessaires au déchargement des marchandises de chaque porte-conteneur est si important que les embouteillages sont très courants dans les ports maritimes.

Ce constat écologique et économique sur la situation actuelle des ports a fait émerger l’idée des smart ports : des ports qui mettent à profit l’automatisation et des technologies innovantes pour gagner en efficacité, et diminuer leur empreinte environnementale. Ce nouveau concept pourrait être une solution aux enjeux économiques, environnementaux et sociaux des ports d’aujourd’hui.

 

Qu’est-ce que les Smart Ports ?

Le Smart Port, comme la Smart City, s’appuie sur les technologies de l’information et du numérique pour devenir plus performant, durable et collaboratif. Il englobe différents types de technologies comme le Big Data, l’intelligence artificielle (IA), l’Internet of Things (IoT), la blockchain et la 5G.  

Par exemple, grâce à l’intelligence artificielle, le port de Rotterdam est capable de prédire le moment idéal pour faire accoster les navires. En sachant qu’une heure d’attente dans le port est estimée à 80 000€, cette technologie permet de réaliser de grandes économies et aide à fluidifier le trafic.

Les ports peuvent également créer des plateformes numériques pour les acteurs maritimes. Sur ces plateformes, l’IA est utilisée pour avoir une vue à 360 degrés des activités de chacun en temps réel. Toute personne peut s’y connecter pour être directement informée de l’avancement du chargement de la cargaison ou du déchargement d’un navire, ou encore du trafic en temps réel des camions sur le port. Cette technologie permet d’éviter des erreurs dues à une mauvaise communication. En effet, tout est visible sur la plateforme, et ce partage en temps réel permet aux employés de gagner du temps, et de mieux communiquer.

Dans un contexte de concurrence accrue entre les ports, et avec le développement du commerce maritime, les villes portuaires sont poussées à adapter leurs infrastructures pour accueillir un plus grand nombre de navires en maintenant de bonnes conditions.

Historiquement, le besoin d’espace pour l’accueil des navires, ou le stockage des marchandises, a entrainé un éloignement progressif du port par rapport au centre-ville. La volonté des smart ports est de recréer des liens entre le port, la ville et ses citoyens. Différentes solutions comme la pédagogie ou la démocratie participative sont utilisées par les smart ports pour assurer une stratégie ville-port intelligente. Ainsi, le port pourrait ne plus être perçu comme une seule source économique, mais comme un lieu de vie.

Les smart ports pourraient donc être la solution apportée à quatre enjeux clés :

Les enjeux des ports aujourd’hui

 

Comment répondent les Smart Ports à ces enjeux clés ?

Aujourd’hui, de nombreux ports cherchent à utiliser la technologie au service d’un objectif : devenir un port durable répondant aux enjeux économiques, écologiques et citoyens.

 

Aspect économique

Pour réduire les coûts liés à l’augmentation des flux et des marchandises, beaucoup de smart ports utilisent l’intelligence artificielle. En effet, celle-ci permet de prédire l’arrivée de navires ou encore de connaître les activités de chacun en temps réel.

Grâce à cette technologie, le port de Rotterdam a créé son jumeau numérique. Il s’agit d’une représentation numérique en temps réel des opérations portuaires.

Ainsi, toute personne peut par exemple signaler le dysfonctionnement d’un ventilateur du port en prenant une photo et en la postant sur l’outil Digital Twin. Un technicien recevra alors un ticket d’incident et pourra savoir rapidement de quel type de ventilateur il s’agit, ainsi que la localisation exacte du lieu où a été prise la photo. Cet outil technologique permet un temps d’intervention réduit, une diminution des erreurs, et donc une meilleure performance opérationnelle pour le port.

L’IoT est aussi une technologie très utilisée dans le port de Rotterdam. En effet, pour améliorer sa compétitivité, le port à investi dans une cinquantaine de capteurs situés sur les quais ou sur les bouées. Ils permettent aux opérateurs portuaires d’identifier le moment et le lieu optimaux pour l’accostage. En fonction des données météorologiques et maritimes transmises par les capteurs, il est possible d’optimiser l’arrivée de navires. L’objectif est de parvenir à gagner une heure de temps dans l’accostage pour les 140 000 navires amarrant chaque année, cela représente une économie de 80 000 dollars par navire.

 

Aspect écologique

Pour répondre à cet enjeu, les ports cherchent avant tout à diminuer leurs émissions de GES permettant également d’augmenter la qualité de l’air de leur ville.

Afin de diminuer ses émissions de GES, Hambourg travaille notamment sur l’optimisation de la circulation des 30 000 véhicules empruntant le principal axe du port. Quand un bateau arrive en retard, des bouchons se forment et c’est plus de 14 000 poids lourds qui peuvent rapidement être bloqués au même moment. Pour diminuer la pollution liée au CO2 libéré par les véhicules, le port a mis en place une application anti-bouchons. Comme un GPS, l’outil informe en temps réel les chauffeurs de poids lourds de l’heure d’arrivée des navires, ou leur indique la meilleure route à emprunter pour éviter les bouchons. Le système va plus loin grâce à l’IoT et ses capteurs installés sur les places de parking du port, qui permettent aux chauffeurs de localiser les places disponibles et de les réserver.

Dans une même optique, le port de Marseille a lui décidé de récompenser les navires les plus vertueux en diminuant leurs droits de port. En effet, en suivant les recommandations du World Ports Climate Action Program, programme crée par l’association internationale des ports, Marseille a adopté en 2017 l’Environmental Ship Index (ESI), un outil financier incitatif pour la qualité de l’air. Les navires sont notés entre 0 et 100, 0 étant une performance alignée aux obligations réglementaires et 100 une performance moindre loin d’atteindre les objectifs de la réglementation. Ils gagnent notamment des points en disposant de scrubbers (nettoyeurs) : un dispositif installé dans les cheminées qui filtre les fumées d’échappement des moteurs. Les fumées sont mises en contact avec de l’eau qui absorbe les polluants gazeux avant d’être rejetées dans l’atmosphère. Ensuite, l’eau sale est traitée à terre ou rejetée dans la mer dans le cas des scrubbers à boucle ouverte. Le port de Marseille diminue le coût des droits de port des navires cumulant à partir de 35 points sur l’ESI.

 

Aspect Energétique

Cet enjeu comporte deux volets : une mise en valeur des énergies renouvelables et une diminution globale de la consommation énergétique dans les ports.

Pour privilégier la consommation des énergies renouvelables, le port de Dunkerque a inauguré en janvier 2020 les installations de branchement électrique à quai. Les bateaux peuvent éteindre leurs moteurs et se brancher pour éviter d’émettre des oxydes de soufre, des oxydes d’azote et des particules fines. De plus, cette solution innovante réduit significativement les nuisances sonores.

Dans la même optique, plusieurs entreprises comme Gaussin, travaillent sur des véhicules complètement autonomes et électriques ou hydrogènes. Ils proposent notamment différentes gammes de containers, pouvant transporter jusque 65 tonnes de marchandises, ou encore des tracteurs pour les travaux de maintenance dans le port. Ces véhicules commencent à être vendus dans les ports ou aéroports et répondent ainsi à plusieurs enjeux : énergétique avec leur utilisation d’énergies renouvelables mais aussi économique avec leur autonomie qui permet d’améliorer les performances des smarts ports.

La start-up Airseas veut elle révolutionner la navigation en utilisant une énergie marine renouvelable à l’aide de cerfs-volants géants. Comparable à la toile d’un kite surf ou d’un parapente, mais sur des surfaces de 500 à 1000 mètres carrés, une grande voile permettrait d’abaisser de 20% la facture de fuel des navires. En effet, cette voile baptisée Seawing se déploie à l’avant du navire et intègre un système de commande qui permet de placer l’aile en fonction des conditions météo et de vent pour proposer un trajet optimisé.

Modélisation des cerfs-volants géants de la start-up Airseas

 

Un dernier exemple, pour diminuer sa consommation d’énergie, le port de Hambourg utilise l’IoT en disposant d’un éclairage intelligent. En effet, des capteurs positionnés sur chaque lampadaire actionnent l’éclairage uniquement en cas de passage d’un véhicule ou d’un piéton. Cette technologie est de plus en plus utilisée et permet des économies d’énergie d’éclairage jusqu’à 80% par rapport à l’utilisation permanente dans les ports.

 

Aspect Social

Pour répondre à cet enjeu, les ports adoptent en général deux solutions : la pédagogie et la démocratie participative.

Par exemple, le Havre à mis en place le concept du Port Center, un lieu d’éducation et de rencontres entre le port et les habitants de la ville. Il propose une réappropriation du port grâce à une approche interactive et ludique : on peut notamment entrer dans les coulisses des escales des paquebots de croisière, et découvrir toutes les facettes de l’activité maritime portuaire.

La ville d’Amsterdam a décidé d’ouvrir une plateforme en ligne où les citoyens peuvent proposer des projets visant à guider la croissance durable de la ville. Il est possible de proposer son idée et de chercher des partenaires ou des investisseurs. Une start-up a émergé de cette application : Prodock. C’est le centre d’innovation du port d’Amsterdam : un immeuble multi-locataires destiné aux entrepreneurs des domaines de l’économie circulaire et biosourcée, de la transition énergétique et de la numérisation. Aujourd’hui, une vingtaine d’entreprises ont leurs locaux dans le port, ce qui fait de lui un tiers-lieu où chacun peut s’investir pour contribuer à l’ambition du port d’Amsterdam.

Un dernier exemple, Marseille a lancé en 2021 la 3ème édition du « Smart Port Challenge » avec pour thème : Un port dans son territoire. L’objectif est de dépasser les oppositions entre le port et le territoire qui l’entoure pour travailler dans la même direction. Neuf défis ont été lancés et la ville de Marseille porte celui sur la thématique du « port citoyen » : un port ouvert sur son territoire et ses habitants, mais aussi un port conscient de sa valeur culturelle et patrimoniale. Dans ce cadre, une start-up a été choisie pour développer une solution dédiée. Il s’agit d’Edikom, une agence de communication qui promet à la ville de Marseille de connecter le port aux citoyens via des solutions numériques. Par exemple, il est possible de visiter le port à travers les âges : l’utilisation du casque de réalité virtuelle avec la restitution de sites en 3D permet un voyage virtuel à travers le temps, marquant les différentes étapes de l’évolution du patrimoine maritime et portuaire, pour reconnecter les Marseillais avec leur histoire maritime.

 

Quelles sont les limites des Smart Ports ?

Tout comme la Smart City, le port ne devient pas « Smart » seulement en utilisant de nouvelles technologies. L’objectif est de répondre à des enjeux économiques, écologiques et sociaux :

Les trois piliers des Smart Ports

 

Or, aujourd’hui, beaucoup des Smart Ports ne répondent qu’à un ou deux de ces enjeux et certains ne développent que des initiatives à la marge ou des expérimentations. Par exemple, Hambourg concentre ses activités principalement sur les domaines environnementaux et économiques, ce qui ne fait pas de lui entièrement un Smart Port.

De plus, beaucoup de solutions aujourd’hui choisies par les Smart Ports provoquent une augmentation de l’utilisation de l’électricité : les installations de branchements électriques à quai, les voitures/camions électriques qui circulent dans le port… Cette solution n’est réellement durable et écologique que si le port soutient et finance les énergies renouvelables plutôt que les énergies fossiles.

En outre, les Smart Ports sont confrontés à de nouvelles problématiques liées à l’augmentation de l’utilisation des technologies : les cyberattaques. Ces attaques peuvent causer des incidents à la fois destructeurs pour les infrastructures portuaires, et potentiellement mortels. Elles sont susceptibles de désorganiser massivement toute la chaîne d’approvisionnement et par conséquent, toute l’économie d’un pays.

Souvent, les ports accordent une faible priorisation des enjeux de cybersécurité au profit des enjeux économiques. En effet, la maintenance ou les mises à jour de sécurité imposent souvent un ralentissement voire un arrêt complet des installations portuaires. Malheureusement, les incidents ne cessent d’augmenter : 26 en 2021 contre 7 en 2018, ces chiffres étant seulement ceux publiquement référencés. Les cybercriminels, qui sont motivés par la promesse des gains financiers, mais aussi par l’espionnage stratégique ou industriel, sont des menaces de plus en plus grandes pour les Smart Ports, qui doivent aujourd’hui penser à revoir leurs priorités.

Enfin, les technologies ne suffisant pas pour répondre aux enjeux environnementaux, des restrictions plus strictes de l’OMI (Organisation Maritime Internationale) pourraient être attendues afin d’obliger les bateaux à limiter leur impact carbone. Cependant, pour les ports, les restrictions doivent se faire au niveau national, une des raisons pour lesquelles certains Smart Ports sont en avance par rapport à d’autres ports classiques, non soumis aux mêmes réglementations.

 

Les smart ports, une démarche à généraliser ?

Grâce à l’utilisation des nouvelles technologies pour minimiser l’impact carbone et maximiser la performance, les Smart Ports semblent aujourd’hui pouvoir garantir la possibilité d’accroissement des échanges par voie maritime et d’augmentation de la taille des navires. Ils représentent l’avenir des ports et évolueront avec les nouvelles technologies, toujours plus performantes.

Cet article montre qu’un grand nombre de solutions existent et sont expérimentées pour aider les ports à répondre aux enjeux internationaux pour le climat. Certaines solutions sont transposables au reste de la chaîne du transport de marchandises et peuvent permettre par exemple de diminuer l’impact carbone des camions transporteurs de marchandises ou celui du trajet des bateaux pour arriver à destination.

Avec la mise en place des nombreuses solutions proposées par les Smart Ports et l’augmentation de la consommation plus responsable de la population mondiale, nous pourrions avoir la capacité de répondre aux attentes grandissantes du commerce maritime, tout en répondant aux enjeux climatiques et en préservant l’avenir de la planète.

Laurine Lesacher

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