National Transport Library Research Database

Elektrifierad Infrastrukturbyggnation (infrastructure construction with electrified machinery)

  • Hjertström, Andreas
  • Volvo Construction Equipment AB, Svenskt företag eller organisation, 556021-9338
Sponsors, duration, budget: Trafikverket ; 2020-11-01 -- 2021-10-31 Registration number:
  • Trafikverket 2020/47510
Subject(s): Online resources: Abstract: Målet med projektet är att visa på tekniklösningar för att kunna driva större infrastrukturbyggen 100% emissionsfritt genom att elektrifiera involverade mobila maskiner. Lösningen kommer sannolikt att innebära processförändringar och en del av projektet är att undersöka hur dessa kan realiseras på helsystemnivå. Detta inkluderar, förutom att utreda vilka lösningar som är lämpliga på maskinnivå (nya maskinkoncept anpassade till de ändrade processerna, samt tillhörande ladd-infrastruktur), även logistiken till och från site, vilken nu utökas från ren materialtransport till att även inbegripa energitransport. En ytterligare frågeställning blir vilken automatiseringsnivå som behövs för att få systemet inte bara miljömässigt men äv en ekonomiskt hållbart över dess livscykel. I en helelektrifierad lösning skulle en del av en processförändring kunna vara att variera byggtakten efter tillgänglig elektrisk effekt. Här behövs input från både beställare, tex Trafikverket, och entreprenadfirma, tex Skanska, NCC, Peab, m.fl., om detta är möjligt ur ett samhällsperspektiv samt hur de ekonomiska påföljderna blir av en sådan variabel byggnation. Introduktion av elfordon är beroende av att det finns möjlighet att ladda dem. Att förse elektrifierade maskiner med energi över tid på större infrastrukturprojekt, speciellt om de ligger en bit ifrån ett område med ett starkt elnät, så som tex ett vägbygge mellan orter, är komplicerat. Ett beprövat angreppssätt att hantera komplexitet är utvärdering i modell- och simuleringsmiljö. Inom projektet utvärderas därför kombinationer av olika produkt- och tjänsteområden genom modellering och simulering i en beslutsstödsmiljö; 1) maskinutveckling/infrastrukturutveckling, 2) elnätskapacitet/laddning/lokalisering, 3) tillgång- och efterfrågan på hållbara förnybara drivmedel och energi (el är bara ett drivmedel). Tidigare forskningsprojekt inom elektrifiering av lantbruksprocesser (Electric Farm etc., se avsnitt 1.8) har byggt erfarenhet av hur maskiners och redskaps elförbrukning man modelleras och kombineras med en otillräcklig och otillgänglig elnätsanslutning samt lokal generering och lagring. Likheterna mellan elektrifiering av jordbruk och av infrastrukturbyggen är stora nog för att arbetet i denna ansökan skall kunna dra mycket nytta av redan upparbetade modeller och metoder. Ytterligare tidigare forskningsprojekt (GreenCharge, MD3S etc., se avnsitt 1.8) har byggt upp strukturer, kapacitet och erfarenheter som nu sammanförs till en ny analysförmåga på systemnivå. Beprövad produkt-tjänstesystemsmodellering (PSS), kvalitativa/kvantitativa indata och demonstrationer, en aktionsbaserad miljö där företag från hela värdekedjan samlas lägger grunden för träffsäkra beslutsstöd redan i planerings/konceptutvecklingsfasen. Genom att använda dessa beslutstöd kan företag och organisationer skapa strategiska produkt-tjänsteerbjudanden. Detta ökar sannolikheten att man vågar vidta mer kraftfulla investeringsbeslut vilket resulterar i en snabbare och mer hållbar omställning till en fossiloberoende maskin- och fordonsflotta. Projektet är en förstudie för att påvisa kapabiliteten att genomföra ett fossil- och emissionsfritt infrastrukturbygge. I ett fortsättningsprojekt, som skulle vara ett fullskaligt demonstrationsprojekt, kommer även andra aktörer, så som entreprenadfirma och eventuell energileverantör, adderas som projektpartners.Abstract: The goal is to demonstrate technology solutions to be able to operate larger infrastructure construction 100% emission-free by electrifying participating mobile machines. The solution will probably involve process changes and part of the project is to investigate how these can be realized at system level. This includes, in addition to investigating which solutions are suitable at machine level (new machine concepts adapted to the changed processes, as well as associated charging infrastructure), also the logistics to and from the site, which is now expanded from pure material transport to also include energy transport. An additional question will be what level of automation that will be needed to make the system not only environmentally but also economically sustainable over its life cycle. In a fully electrified solution, part of a process change could be to vary the construction rate according to the available electrical power. Here, input is needed from both customers, such as the Swedish Transport Administration, and construction companies, such as Skanska, NCC, Peab, etc., if this is possible from a societal perspective and what the financial consequences will be from such a variable construction. Introduction of electric vehicles depends on the possibility of charging them. Providing electrified machines with energy over time on major infrastructure projects, especially if they are located some distance from areas with strong networks, such as road construction between cities, is complicated. A proven approach to managing complexity is evaluation in a model and simulation environment. Within the project, combinations of different product and service areas will be evaluated through modeling and simulation in a decision support environment; 1) machine development / infrastructure development, 2) electricity network capacity / charging / location, 3) supply and demand for sustainable renewable fuels and energy (electricity is just one possible fuel). Previous research projects in electrification of agricultural processes (Electric Farm etc., see section 1.8) have built experience of how the electricity consumption of machines and tools is modeled and combined with an inadequate and inaccessible electricity grid connection as well as local generation and storage. The similarities between electrification of agriculture and of infrastructure construction are large enough for the work in this application to be able to benefit greatly from already developed models and methods. Other previous research projects (GreenCharge, MD3S, etc.) have built up structures, capacities and experiences that are now combined into a new analysis capability at system level. Proven product-service system modeling (PSS), qualitative / quantitative input data and demonstrations, an action-based environment where companies from the entire value chain gather, lays the foundation for reliable decision support already in the planning/concept development phase. By using the decision support, companies and organizations can create strategic product-service offerings. This increases the likelihood of daring to make more powerful investment decisions, which results in a faster and more sustainable transition to a fossil-independent machine and vehicle fleet. The project is a feasibility study to demonstrate the capacity to carry out a fossil- and emission-free infrastructure construction. In a follow-up project, which would be a full-scale demonstration project, other actors, such as the construction company and any energy supplier, will be added as partners in the project.
Item type: