En virtuell plattform för optimering av transport- och laddningsinfrastruktur för elektrifierande vattenvägar

Forskningsprojekt, 2022 – 2024

Den dagliga pendlingen mellan Göteborgs skärgård och fastlandet är starkt beroende av sjötransporter, bestående av sex färjor som går dagligen. Inom skärgården leder stora luftutsläpp längs västkusten och Göta älv med hög befolkningstäthet till betydande skadliga effekter på vår livsmiljö, natur och personliga hälsa. Den svenska regeringen och Västtrafik AB har satt tydliga mål att minska utsläppen av växthusgaser med 70 % till 2030, och ytterligare ner till noll till 2045. I takt med den snabba utvecklingen av batteritillverkning och batterihanteringssystem blir elfartyg möjliga för sjötransport för att uppnå klimatmålen. Dessutom är underhållskostnaderna för elfartyg lägre, och elmotorer kan arbeta tre gånger längre än förbränningsmotorer med förbättrad framdrivningseffektivitet, minskade bullernivåer och ökad potential för automatisering av sjöfarten. Att elektrifiera vattenvägar står dock också inför stora utmaningar inom transportplanering, fartygens prestanda och batteriladdningsanläggningar etc. Till exempel omfattar flottan i södra Göteborgs skärgård fem färjor på 5145 kW, vilket motsvarar den effekt som behövs av mer än 1000 svenska hushåll. Snabba batteriladdningssystem för fartyg kräver mycket hög spänning och större strömstyrka än bilar och bussar (t.ex. 1 kV och 1 MW för elfärjan "Amphere" i Norge eller 10 kV och 10 MW för elfärjan "Aurora AF Helsingborg" i Sverige). Dessutom är dessa färjor konfigurerade med 3–5 olika motorer, två servicehastigheter och mer än 17 stopp. Den komplexa interaktionen mellan fartygsspecifika, effektspecifika, hastighetsspecifika och transportbehovsspecifika parametrar gör det svårt att elektrifiera vattenvägar med optimerad transportplanering, strömhantering ombord, batteriladdningsinfrastruktur och daglig fartygsnavigering, samt passagerarnas pendlingsbehov.

Därför är syftet med detta projekt att bygga en virtuell kostnads-nyttoplattform som kan simulera den multilaterala interaktionen mellan färjornas transportplanering, batteriladdning/förbrukning inom olika delar av transportplaneringen och fartygets manövrerings- och framdrivningsenergiförbrukning, i termer av olika laddningsinfrastrukturplaneringar. Baserat på denna virtuella plattform skulle genomförbarheten av en framgångsrik elektrifiering av färjor med olika designscenarier kunna avgöras genom resultaten av kostnads-nyttoanalyser.