Elekrifiering av tunga vägtransporter - andelar för olika drivlinorShow others and affiliations
Responsible organisation
2024 (Swedish)Report (Other academic)Alternative title
Electrification of heavy road transport - shares for different powertrains (English)
Abstract [sv]
Elvägar är en kategori av tekniker för att elförsörja fordon under färd, så kallad dynamisk laddning. Det finns tre huvudsakliga tekniker: konduktiv överföring av el via luftledningar eller via en nedfräst skena i asfalten samt induktiv överföring via slingor under asfalten. I denna rapport redovisas en analys av vilka andelar av den tunga vägtrafiken elvägar, statisk laddning och diesel kommer att ha i ett framtida svenskt transportsystem. Batteriutvecklingen har stor påverkan på framtida teknikers roll i transportsystemet. Fler viktiga aspekter behöver beaktas, bland annat att tillgången på råvaror och kapaciteten hos tillverkarna framöver är osäker vilket medför att elvägar har en riskdämpande effekt genom ett minskat behov av stora batteripack i fordonen. Hittills har batterikapaciteten utvecklats i snabb takt, men det återstår att se hur snabbt utvecklingen kommer att fortsätta och när den eventuellt avstannar. Framför allt är det den batterikapacitet som fordonstillverkarna anser vara kommersiellt gångbar som är av intresse (rent teoretiskt kan man alltid packa lastbilen full med batterier – men det kommer ingen att göra). Ytterligare en faktor att beakta är att laddningseffekten avgör längden på laddstoppen. För optimal batteriladdning skulle det krävas laddstationer längs hela vägen. Det återstår att se hur omfattande utbyggnaden av laddstationer kommer att bli och om det kommer att finnas fungerande bokningssystem tillgängliga. En annan viktig faktor för att bestämma den totala kostnaden är vilka avgifter som tas ut. Detta påverkas både av elpriset och prispåslaget för kommersiell laddning. I nuläget är prispåslaget högt och det är osäkert hur mycket det kan komma att minska i framtiden. I Sverige finansieras det statliga vägnätet huvudsakligen genom statsbudgeten, utöver drivmedelskostnader betalar användarna endast sina externa marginalkostnader. Om elvägar finansieras genom brukaravgifter, som är vanligt i många europeiska länder, kan kostnaden öka markant. I en framtid med högre eller lägre grad av förarlöst framförande av lastbilsekipagen kan hela logiken med nödvändiga vilostopp som kan kombineras med stationär laddning komma att förändras. Det skulle sannolikt medföra att nyttan av dynamisk laddning längs elvägar blir väsentligt högre. För lastbilstransporter mellan terminaler med tillräckligt utbyggd elvägsinfrastruktur längs Europavägar, skulle fordonet skulle kunna gå non-stop och, i samband med lastning och lossning, kunna kopplas in för kortvarig stationär laddning vid terminal. En utveckling som skulle höja transporteffektiviteten väsentligt jämfört med dagens läge. Nyttan av elvägar i Sverige beror delvis på vilka nätverkseffekter som möjliggörs genom kompatibla elvägar utomlands, vilket förutsätter att utländska elvägar både byggs och har en teknik som är kompatibel med den svenska. Nyttan av elvägar beror också på vilka fordonstyper som nyttjar dem, något som tas upp i avsnittet om logistiska förutsättningar där olika typer av lastbilsekipage analyseras. Trots att debatten ofta har fokuserat på långväga godstransporter visar en svensk studie att det går att nå relativt höga nyttjandegrader även för personbilar. Detta kan vara av vikt med tanke på att personbilar utgör den övervägande majoriteten av trafiken. Vår kvantitativa analys med SD-modellen visar att ERS-lastbilar och BEV har liknande TCO men att ICEV ligger på en betydligt högre nivå. Vätgas är inte medtaget i analysen då det bedöms ha en avsevärt högre total cost of ownership (hade det haft en lägre TCO hade det tagit andelar av de andra teknikerna). Eftersom det finns en heterogenitet i körsträckor, logistikupplägg med mera, innebär det att ERS och BEV båda kommer att ha höga andelar av fordonsflottan. Vår skattning är att BEV, ERSV och ICEV har ungefär en tredjedel var av fordonsflottan 2040, men ERSV är ökande och ICEV kraftigt minskande. I vår basanalys har vi antagit en snabb utveckling av batterikapaciteten samt en snabb minskning av förbrukningen per kilometer. Om vi inte gör dessa antaganden kommer andelen ERSV att stiga.
Abstract [en]
Electric roads are a category of technologies for supplying electricity to vehicles while driving, so-called dynamic charging. There are three main technologies: conductive transmission of electricity via overhead lines or via a milled rail in the asphalt, and inductive transmission via loops under the asphalt. This report presents an analysis of what shares of heavy road traffic electric roads, static charging and diesel will have in a future Swedish transport system. Battery development has a major impact on the role of future technologies in the transport system. Several important aspects need to be taken into account, including the fact that the availability of raw materials and the capacity of manufacturers in the future is uncertain, which means that electric roads have a risk-mitigating effect through a reduced need for large battery packs in vehicles. So far, battery capacity has developed at a rapid pace, but it remains to be seen how quickly the development will continue and when it will possibly stop. Above all, it is the battery capacity that the vehicle manufacturers consider to be commercially viable that is of interest (theoretically, you can always pack the truck full of batteries – but no one will do that). Another factor to consider is that the charging effect determines the length of the charging stop. For optimal battery charging, charging stations would be required along the entire road. It remains to be seen how extensive the expansion of charging stations will be and whether there will be functioning booking systems available. Another important factor in determining the total cost is what fees are charged. This is affected by both the electricity price and the mark-up for commercial charging. At present, the mark-up is high and it is uncertain how much it will decrease in the future. In Sweden, the state road network is mainly financed through the state budget; in addition to fuel costs, users only pay their external marginal costs. If electric roads are financed through user fees, which is common in many European countries, the cost could increase significantly. In a future with a higher or lower degree of driverless performance of the truck crew, the entire logic of necessary rest stops that can be combined with stationary charging may change. This would likely mean that the benefit of dynamic charging along electric roads will be significantly higher. For truck transport between terminals with a sufficiently developed electric road infrastructure along European roads, the vehicle could run non-stop and, in connection with loading and unloading, could be connected for short-term stationary charging at the terminal. A development that would significantly increase transport efficiency compared to the current situation. The benefit of electric roads in Sweden depends partly on the network effects that are made possible by compatible electric roads abroad, which assumes that foreign electric roads are both built and have technology that is compatible with the Swedish one. The benefit of electric roads also depends on the types of vehicles that use them, something that is addressed in the section on logistical conditions where different types of truck crews are analyzed. Although the debate has often focused on long-distance freight transport, a Swedish study shows that it is possible to achieve relatively high utilisation rates even for passenger cars. This may be important given that passenger cars constitute the overwhelming majority of traffic. Our quantitative analysis with the SD model shows that ERS trucks and BEVs have similar TCOs but that ICEVs are at a significantly higher level. Hydrogen is not included in the analysis as it is considered to have a significantly higher total cost of ownership (if it had had a lower TCO it would have taken shares from the other technologies). Since there is heterogeneity in driving distances, logistics arrangements, etc., this means that ERS and BEVs will both have high shares of the vehicle fleet. Our estimate is that BEVs, ERSVs and ICEVs will each have about a third of the vehicle fleet in 2040, but ERSVs are increasing and ICEVs are decreasing sharply. In our basic analysis, we have assumed a rapid development of battery capacity and a rapid decrease in consumption per kilometre. If we do not make these assumptions, the proportion of ERSV will rise.
Place, publisher, year, edition, pages
WSP , 2024. , p. 47
Series
Trafikverkets forskningsportföljer
Keywords [sv]
El - och energiförsörjning, Godstransporter, Infrastruktur, Strategiska initiativ
National Category
Infrastructure Engineering
Research subject
FOI-portföljer, Strategiska initiativ
Identifiers
URN: urn:nbn:se:trafikverket:diva-21886OAI: oai:DiVA.org:trafikverket-21886DiVA, id: diva2:2021323
Projects
Forskningssamarbete mellan Sverige, Tyskland och Frankrikeom elvägar
Funder
Swedish Transport Administration, TRV 2018/37042025-12-122025-12-122025-12-12