Transition Technologies for Electrification and Optimisation of Bus Transport Systems

Tid: Ti 2020-05-05 kl 10.00

Plats: https://kth-se.zoom.us/webinar/register/WN_UbclX9cLSbq0dkUbrc8ezA (English)

Ämnesområde: Energiteknik

Respondent: Dennis Dreier , Energiteknik

Opponent: Lecturer, Researcher Hannah Daly, University College Cork, Ireland

Handledare: Professor Viktoria Martin, Energiteknik; Assistant Professor Dilip Khatiwada, Energiteknik; Assistant Professor William Usher, Energiteknik; Professor Semida Silveira, Energiteknik, Huvudhandledare, 20151201-20171130; Professor Mark I. Howells, Energisystemanalys, Huvudhandledare, 20171201-20191208

Abstract

Den aktuella frågan om klimatförändringar har blivit allt viktigare eftersom scenarier indikerar en ökning med 2,5–7,8°C i den globala medeltemperaturen i slutet av detta århundrade, om inga utsläpp av växthusgaser minskar. Transportsektorn är starkt beroende av fossila bränslen och har därför betraktats som en nyckelsektor när det gäller att minska klimatförändringarna. I detta avseende spelar städer en nyckelroll, eftersom en framtida urbanisering förmodligen kommer att leda till en ökad efterfrågan på stadstrafik.

Denna doktorsavhandling behandlar övergångsfasen för kollektivtrafiksystem genom att utforska elektrifiering som en vektor för koldioxidminskning. C40-staden Curitiba i södra Brasilien används som fallstudie. Forskningen är av utforskande och empirisk karaktär. Kvantitativa forskningsmetoder används för att jämföra bussteknologier samt nya optimeringsmodeller och planeringsverktyg utvecklas för att stödja dataanalys och forskning inom områdena simulering, optimering och (långsiktig) planering av energi- och transportsystem på olika nivåer av övervägande.

Resultaten från jämförelsen av olika bussar visar stora möjligheter att spara energi och minska utsläppen under driftsfasen, till exempel när man använder hybrid-elektriska eller laddhybrid-elektriska bussar istället för konventionella bussar. Dessutom innebär energibesparingar i driftsfasen också undvikande av bränsleproduktion och -försörjning. Dessutom kan elektrifierade bussar också minska driftosäkerheten orsakad av varierande körcykler och fluktuerande bränslepriser beträffande en variation av både energianvändning och bränslekostnader i driftsfasen.

En realtidsoptimeringsmodell utvecklades och dess koncept testades för att uppskatta potentialen för energibesparingar och helelektrisk drift från driftsoptimering av en laddhybrid-elektrisk bussflotta. Olika förvaltningsstrategier simulerades beträffande laddningsschemat och elektrisk drift av bussflottan. Medan energibesparingar kan ökas betydligt genom en strukturell förändring mot mer elektrifierade bussar, uppskattades en stor potential för att öka den totala elektriska driften av bussflottan genom driftsoptimering. Följaktligen bör både en strukturell förändring och driftsoptimering tillämpas gemensamt för att maximera fördelarna från elektrifiering i ett busstransportsystem.

Programvarusystemet OSeMOSYS-PuLP utvecklades för empirisk deterministisk-stokastisk modellering baserat på OSeMOSYS-modelleringsramverket, vilket möjliggör användning av en Monte Carlo simulering. Den öppna källkods-designen av verktyget ska öka insynen och pålitligheten i studier. Det kan överföras till många fall och gör det möjligt för analytiker och forskare att generera nya slutsatser tillsammans med tillhörande sannolikhetsfördelningar med tanke på användningen av verklig data, t.ex. från öppna datainitiativ som i Curitiba.

Sammanfattningsvis kan forskningsresultaten, tillämpade metoder och utvecklade verktyg användas för att stödja och informera analytiker och beslutsfattare inom området transport och energisystemplanering i datadrivna beslutsprocesser för att utveckla och utvärdera olika tekniska alternativ och strategier på olika nivåer med hänsyn till tillhörande osäkerheter.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-271085