Initialt skulle projektet fokusera på elväg för väg E22 i Blekinge. Under projektets gång har arbetet istället utvidgats till ett nationell perspektiv, inklusive E22. Således är resultaten i hög grad intressanta för elvägar generellt.

Enligt Sveriges klimatmål ska transportsektorns CO2-utsläpp vara helt eliminerade 2045. Elektrifiering av tunga fordon har potential att vara central i utvecklingen. Idag pågår flera tester med olika tekniker och gemensamt för dessa är att försöka förstå vilka frågeställningar och problem en fullskalig implementering kan komma att stöta på.

Projektets mål är att skapa ett välgrundat och brett beslutsunderlag inför etablering av framtida storskalig utrullning av elvägar i Sverige. Man vill visa på hur en elvägsimplementering kan ske. Beslutsunderlaget kommer att omfatta ekonomiska, juridiska och skattemässiga aspekter. Det kommer också identifiera förutsättningar och barriärer, samt föreslå lösningar för att möjliggöra en snabb implementering av elvägar. Dessutom kommer man att se hur man kan utvärdera och verifiera samhällsnyttan. Arbetet kommer att innebära strukturerade litteraturstudier, modellering, intervjuer, enkäter, workshops och seminarier med inbjudna experter. Resultatet kommer att utvecklas i samverkan mellan forskningsaktörer och behovsägare, bidra till Trafikverkets Program för Elektrifiering samt nyttjas av aktörer inom elvägsområdet.

Projektet koordineras av NetPort Science Park och samverkanspartners är Netport Science Park, BTH & RISE. Projektet inkluderar externa experter från EY och Örebro Universitet, samt Sweco som extern utvärderare. Projektet finansieras av Europeiska regionala utvecklingsfonden (ERUF) samt Region Blekinge.

----------------------------------------------------------------------------------------------------

Forskningsrapporter från projektet

Ruttbaserade simulerade trafikdata för högupplöst analys av tunga godstransporter på det svenska vägnätet
 

Interaktionseffekter mellan batterielektriska lastbilar, elvägar och statisk laddinfrastruktur: Resultat från högupplöst simulering av godstransporter på det svenska vägnätet under perioden 2020–2050

Utvärderingsmetod för utbyggnad av elvägssträckor i Sverige: en delanalys i Genomförbarhetsstudie elväg E22

Resultatkonferens

Den 15 november 2022 ägde projektets digitala externa resultatkonferens rum. Deltagare fick ta del av projektets intressanta forskningsresultat och insikter om elvägar och dess roll i elektrifieringen av tunga vägtransporter. Presentationerna adresserade såväl praktiska aspekter av elvägsimplementation, som intressent- och marknadsanalyser, systemstudier och framtidsscenarier för nationell utrullning av elvägar samt dess interaktionseffekter med batterielektriska lastbilar och annan laddinfrastruktur.

Inspelning av konferensen och talarnas presentationsmaterial finns att ta del av i efterhand nedan.

Projektet kommer utveckla olika möjliggörande tekniker och programvara för att stödja övergången till e-mobilitet, som använder energieffektiva smarta system, är en viktig del av den gröna energiomställningen. Aktiviteterna kommer att demonstreras genom sex olika användningsfall.

Energy ECS-projektet kommer att utveckla nyckeltekniker för utmaningarna i att förbättra digitaliseringen av mobilitetssystem via prototyper (hårdvara, programvara, tjänster) i följande scenarier:

• Autonomt ekosystem för drönare på mobila plattformar;

• Smarta containrar i intermodal transport;

• Smart nät med e-mobilitet;

• Självförsörjande system i däck.

Alla användningsfall har gemensamma utmaningar och behov av IKT-infrastruktur och energieffektiv elektronikhårdvara och utvecklar därmed relaterade teknikbyggstenar som ger synergieffekter för teknikägarna.

LIGHTer nod Västra Götaland var öppen för varje företag och organisation med intresse för lättviktsteknologi och relevant verksamhetsinriktning, lokaliserade i regionen, oavsett bransch. Projektet Material- och tillverkningsutmaningar inom elektrifiering, med fokus på fordon och transporter fokuserade på komponent-, material- och tillverkningsprocessutmaningar kopplade till teknikskiften i samband med elektrifiering. Det tog avstamp i kunskaper från tidigare lättviktsforskning och organiseringen från LIGHTer, samt applicerade utvecklade metoder och arbetssätten på elektrifiering av drivlinor till bilar, lastbilar, fartyg och flyg. I samband med elektrifieringen genomgår hela transportsektorn en transformation vilket skapar nya behov hos inte bara tillverkare utan även underleverantörer, inklusive små- och medelstora företag (SMF). Arbetssättet i det aktuella projektet bestod konkret i att lotsa SMFer och underleverantörer genom en utvecklingsresa innehållande olika grad av teknikomställningar.

LIGHTer nod Västra Götaland hade en nära koppling till det strategiska innovationsprogrammet LIGHTer. Noden hade som mål att skapa extra mycket värde från den långsiktiga nationella satsningen för tillverkande företag i Västra Götaland. Noden drevs som ett projekt och genomgick nu in i sin tredje etapp.

I den första etappen inventerades företag med intresse för lättviktsteknologi. Detta gjordes genom företagsbesök hos ca 25 företag inom tillverkningsindustrin inom ett flertal branscher, främst inom transportmedelsindustrin men även inom exempelvis bygg och plast.

Etapp 2 syftade till att följa och stötta de utvalda företagen, men även nya, med aktiviteter som kopplade samman gemensamma teknikutmaningar, eller utvecklade ett företag med dess specifika lättviktsfrågor. Erbjudanden utvecklades baserat på företagens behov.

Projektet ämnade att skapa förutsättningar för batterielektriskt flyg som en av pusselbitarna för ett hållbart och tillgängligt flyg, primärt genom en fördjupad modelleringsstudie där faktiska flygdata användes till utveckling av ett analysverktyg för elektrifiering av olika flygtransportflöden. Ett fullt elektrifierat flyg kan innebära noll operationella utsläpp av växthusgaser, hög energieffektivitet, lägre bränsle- och underhållskostnader, lägre bullernivåer samt kortare start- och landningsbanor.

För att möjliggöra introduktionen av elflyg som transportslag krävs planering och förberedelse av våra flygplatser. Finns det ingen tillräcklig infrastruktur på marken som klarar av att stödja elflygplan, så kommer vi inte komma någon vart. Således är det nödvändigt att redan nu undersöka och skapa indikationer på vilka krav som introduktionen av tekniken ställer på flygplatserna och lufttransportsystemet i sig - först då kan planeringsarbetet påbörjas.

Det långsiktiga syftet med projektet var att bidra till en kvantifiering av infrastrukturbehov för en systematisk implementation av framtidens elflygplan som en viktig del i omställningen till ett hållbart transportsystem. För att svara mot syftet behandlade projektet huvudsakligen följande frågeställning: 

Givet olika grad av elektrifiering av lufttransporter, eller olika elektrifieringsstrategier; vad behöver mottagaren (typiskt flygplats) förbereda sig på för att kunna facilitera transportarbetet med hänsyn till dagens och/eller någon framtida aktivitet?

Det övergripande målet med projektet var att utveckla en generisk och flexibel simuleringsmodell som svarade mot projektets syfte. Projektets parter säkerställde att den simuleringsmodell som utvecklades blev så relevant som möjligt, detta genom representation inom områdena;

• Flygtrafikledning
• Flygplats & flygplatsägare
• Flygplansmodellering och simuleringar
• Elnätssimuleringar, påverkan på lokala och regionala elnät

Effekt

Projektets leverabler ligger till grund för förståelse kring följande effekter:

• Vilka kapacitetskrav för sammanlagrad laddeffekt som kommer behövas på flygplatser givet vilka flöden och hur stor del av trafiken som elektrifieras,
• Hur laddning kan planeras och effekttoppar spridas ut med hjälp av smarta laddningsstrategier,
• Tillgång till enkla, väl utvecklade metoder och modeller för bedömning av elflygets framtida potential, vilket ökar kunskapen hos exempelvis myndigheter och annan offentlig verksamhet som har högsta ansvar för att driva på omställningen mot ett mer hållbart transportsystem.

UltimateGaN har tillhandahållit lösningar för några av de stora samhälleliga utmaningarna inom digitalisering, energieffektivitet och framtidens mobilitet. Snabb tillgång på kostnadseffektiva och tillförlitliga GaN-halvledare kommer att påverka dessa områden starkt, exempelvis:

Digitalisering i Europa och hela världen genom ultrahöghastighets 5G-kommunikation som är direkt beroende av GaN-enheternas prisvärda prestanda för att möjliggöra ett brett utbud av tillämpningar.

Effektiv energianvändning genom högpresterande GaN-komponenter för effektiv energianvändning i datacenter, liksom spänningsomvandlare i tillämpningar som telekommunikation och solceller.

Framtida elektromobilitet genom innovativa batteriladdningskoncept vilka realiseras med GaN. Realisera viktiga steg mot autonom körning genom ultrasnabba sensortillämpningar (LIDAR, RADAR) med GaN-baserade sensorsystem

I slutändan är det kunderna som avgör om värdet av laddbara fordon är tillräckligt högt för att välja ett sådant i stället för de fossilbränslealternativ som nu dominerar marknaden.

Utrullningen av laddbara fordon kan snabbas på av den utbyggnation av solceller och annan förnybar elproduktion som pågår. När prosumenter genererar sin egen el finns det ekonomiska incitament för att lagra egenproducerad el lokalt i huset i stället för att skicka ut överskottet på nätet, om betalningen för överskottselen är låg och kostnaden för el från elnätet är hög. Laddbara fordon kan vara mottagare av den laddbara elen, tillsammans med eventuella lokala batterilager, varmvattenberedare och andra elkonsumenter. Med lokal energilagring som möjliggör lastbalansering i huset finns ekonomiska vinster i form av möjlighet att ha en lägre säkring i huset, samt att elpriset hos vissa elbolag baseras på effektuttag snarare än energiuttag. Men viktigare för en snabb utrullning är kanske drivkrafter hos människor att vara självförsörjande och bidra till hållbarhet.

Det finns potential att påskynda omställningen till såväl laddbara fordon och egenproducerad förnybar el, men det förutsätter att involverade aktörer förstår sin roll och i samverkan förbereder sina produkter för framtidens möjligheter. Fordonstillverkare vill inte bara öka sina marknadsandelar utan göra det med produkter som har låg miljöpåverkan och bidrar till att minska fossilberoendet i samhället genom att vara marknadsdrivande inom vissa segment. Energibolag vill bidra till en omställning genom förnybar och miljövänlig energiproduktion och fossilfritt transportsystem och behöver hantera ökad variation av tillgång och efterfrågan i elnätet samt förändrat konsumentbehov som adderar till ökad volatilitet, och undersöker hur tekniken kan användas till att få till en jämn effektkonsumtion i nätet för att hålla nere kostnaderna både för kund, bolag och samhälle. Smart laddning av elfordon kräver insikter i hur övriga omkringliggande förbrukare och aktörer beter sig, t.ex. behöver intelligensen i laddinfrastrukturen synkroniseras med den i övriga styrda enheter, annars kan system-of-systemet bli allt annat än smart. Andra aktörer skönjer också en ökad marknad där det finns möjlighet att kombinera affärer och miljönytta. I slutändan är samhällsnyttan med en väl fungerande lösning en snabbare omställning till ett fossilfritt och miljövänligare energi- och transportsystem.

RISE bedriver forskning inom smarta hem med egengenererad el, exempelvis från solpaneler på taket, och där laddbara fordon är en av flera förbrukare som måste laddas smart för att hålla nere kostsamma effekttoppar. Det finns flera forskarperspektiv, bland annat vad användarna vill ha eftersom det i slutändan är kunderna som skall investera, förstå och använda funktionaliteten.

Ett viktigt forskarperspektiv är därför att få ihop delarna på ett bra sätt, där både arkitekturfrågor och gränssnitt blir viktiga att bestämma och så småningom skapa standarder för. En del av problematiken ligger i att det inte bör vara ett företag som erbjuder en helhetslösning, eftersom det låser in kunden vilket på sikt är dåligt, utan flera aktörer/företag bör kunna erbjuda tjänster och erbjudande som fungerar effektivt ihop.

Skall effekttoppar kapas på ett effektivt sätt så behövs information om vad som sker framöver, till exempel vilken solinstrålning som förväntas framöver, hur utomhustemperaturen förändras etc. Ett intressant forskningsområde är vilken prediktiv information som skall tillhandahållas och hur energihanteringsfunktionaliteten som kapar effekttoppar skall designas; rätt designat undviker man att de laddbara fordonen laddas när övriga energiförbrukare i huset är på.

Det kommer att fordras mycket forskning att innovera fram bra kundlösningar kopplade till laddning och smarta hem. Det går även att lyfta blicken och se vad en kapning av effekttopparna i smarta hem får för konsekvenser på elnätet utanför huset. En jämn belastning kommer rimligen att hålla nere elpriserna, eftersom kostnaderna är starkt förknippade med maxeffekter i nätet både avseende elproduktion och distribution.

Omställningen till elektrifierade fordon är utmanande. Fordonstillverkare har investerat mycket i dagens förbränningsmotorfordon och har en personalstyrka som är anpassad efter rådande teknik. Dagens användare är vana vid dagens fordon, från hur långt de kan köra på en tankning, hur lång tid det tar att tanka, vad de får för pengarna etc. Elektromobilitet innebär förändringar avseende både beteenden och kostnader för motsvarande fordon. Batterier är en nyckelkomponent som tar plats i fordonet, tar avsevärt längre tid att fylla upp än motsvarande fossilbränslen, och kostar mycket för motsvarande räckvidd som fossilbränslefordon har.

Elektromobilitetslösningar utvecklas och testas i labb men i något läge är det dags att möta marknaden och göra tester i verklighetsnära miljöer, så kallade Living labs. Syftet med dessa tester är att studera användarbeteenden, d.v.s. hur användare använder den nya tekniken och vilka hinder och möjligheter de ser. Det finns också möjligheter att testa nya affärsmodeller, d.v.s. studera om företagen lyckas med att erbjuda en värdeskapande produkt eller tjänst. Det är även intressant i vissa fall att se vilka praktiska och lagliga hinder det finns för införandet av nya produkter och tjänster.

RISE har lång erfarenhet av att testa nya elektromobilitetslösningar i verkligheten. Vi var t.ex. först att testa induktionsladdning av personbilar i större skala utanför Europa, vi var först med att implementera och testa laddlösningar i fordon som kunde styras från elbolag, och vi är med i projektkonsortier som testar elvägar i verklig drift.

Kontakta gärna experterna i området om du har en idé på vilka elektromobilitetslösningar du vill testa i verkligheten. Vi på RISE arbetar med alla transportslag, som elsparkcyklar, personbilar, bussar och lastbilar, anläggningsmaskiner, marina applikationer och elflyg. Vi hjälper till med att formulera forskningsfrågor och vad som går att få ut av ett verklighetsnära test, hitta projektpartners, hitta finansiering samt skriva en bra ansökan. Är produkten inte mogen för verklighetsnära tester så kan RISE erbjuda expertis och testmöjligheter i kontrollerad laborationsmiljö.