For Sweden to achieve its environmental goals by 2045, municipalities need to reducegreenhouse gas emissions, especially from from the transport sector. Recentmeasurements in Örnsköldsvik have shown poor quality air in the built-up environment.Buses are the vehicle classes that emit, proportionally the most carbon dioxide equivalentgases. The intention is to replace the current city buses with electric vehicles to take asignificant step on the road to zero emissions.When electric buses are planned for a city traffic implementation, you must first establishwhat kind of electric buses you want to use. In Örnsköldsvik, the most relevant alternativestoday are either depot-charged or additional-charged buses.Which of the bus types that the municipality chooses to implement will affect themdifferently. If they choose depot-charged buses, the vehicles will be more expensive, but itwill not be necessary to add as much infrastructure and the circulation plan will not be asaffected as in the other case. In addition, some of the lines are too long to run all day, atsome point during the day a depot-charged bus must be run empty back to the depot to bereplaced by a charged bus. If additional-charging is chosen, the infrastructure will be moreexpensive (though fixed infrastructure has a low total cost compared to the cost of thevehicles as these have a longer depreciation period) and the circulation plan will need somechanges so that the buses have time to charge for a few minutes at the end stops.With current electric bus technology, electric buses should work in Örnsköldsvik’s urbanarea. Most with depot charging, some lines may need additional charging. Minimumrecommendations are made for the depot size, location and electric effect needed. Also,recommendation of piloting with 6 busses rather than taking a “Big bang” approach toimplementation to gain experience. / För att Sverige ska nå miljömålen till 2045 så måste kommunerna sänka på utsläppen fråntransportsektorn. I Örnsköldsviks kommun mäts luftkvalitén inne i staden kontinuerligtmed dåliga värden som resultat och bussarna är de som släpper ut störst andel koldioxidekvivalenta gaser. Nu planeras en ersättning av de nuvarande bussarna med elbussar föratt komma en bit på vägen mot nollutsläpp.När elbussar planeras att börja användas i stadstrafiken så måste man planera vilken sortselbussar som man vill använda. I Örnsköldsvik är de mest relevanta alternativen idagantingen depåladdade eller tilläggsladdade bussar.Vilken av busstyperna som kommunen väljer att implementera kommer påverka dom liteolika. Väljer dom depåladdade bussar kommer fordonen bli dyrare men det kommer intebehövas läggas till lika mycket infrastruktur och omloppsplaneringen kommer inte bli likapåverkad som i det andra fallet. Förutom att vissa av linjerna är för långa för att köra heladagen så någon gång måste bussen köras tom till depån för att bytas mot en laddad buss.Väljs tilläggsladdning så kommer infrastrukturen bli dyrare (fast infrastruktur har en lågtotal kostnad jämfört med fordonens kostnad då dessa har längre avskrivningstid) ochomloppsplaneringen kommer behöva ändras för att bussarna ska få tid för att ladda någraminuter vid ändhållplatserna.Med nuvarande elbussteknologi skulle elbussar kunna fungera i Örnsköldsviks tätort. Deflesta linjer klarar sig med endast depåladdning, några linjer kan behöva tilläggsladdning.Det har givits rekommendationer för en ny depås placering, storlek och eleffekten sombehövs levereras dit. Dessutom rekommenderas ett pilotprojekt med 6 elbussar istället föratt ”slå på stort” för att skaffa mer erfarenhet innan full implementering.

Litiumjonbatterier finns i många elektroniska produkter som används dagligen, som mobiltelefoner, datorer och handverktyg. Denna typ av batterier blir mer och mer populära eftersom de kan lagra stora mängder energi jämfört med andra typer av batterier. Anledningen till den stora energilagringskapaciteten är litiumets reaktivitet, vilket även är litiumjonbatteriers största nackdel. Denna reaktivitet innebär att litiumjonbatterier som skadas eller kortsluts kan utsättas för termisk rusning. Vid termisk rusning kan batteriet uppnå temperaturer så höga som 540 °C, detta orsakar i sin tur ett högt tryck i batteriet vilket leder till att brännbara och hälsofarliga gaser ventileras ut och batteriet kan i värsta fall explodera. Med anledning av detta har en studie utförts för att undersöka några av de verksamheter som använder sig av litiumjonbatterier för att ta reda på vilken kunskap som finns om riskerna som kan förknippas med litiumjonbatterier samt vilka rutiner för hantering som finns hos de olika företagen.Arbetet har utgått från intervjuer med sju respondenter från fyra olika verksamheter: kontors-, hantverkar-, elbuss- och lagerverksamhet. Under intervjuerna har det undersökts hur förvaring, laddning och riskhantering utförs på respektive arbetsplats, det har även undersökts vilken kunskap de intervjuade har gällande de risker som kan förknippas med litiumjonbatterier. En litteraturstudie har också utförts för att fastställa hur korrekt hantering och laddning bör gå till enligt forskning.Under intervjuer framkom att kontors- och hantverkarverksamhet har få rutiner gällande hantering av de litiumjonbatterier som används på arbetsplatsen, arbetsgivarna har inga bestämda rutiner utan de rutiner som finns består av vanor hos de anställda. Intervjuer med elbuss- och lagerverksamhet visade att dessa har betydligt fler och mer utvecklade rutiner för hantering och laddning av litiumjonbatterier. De använder sig av specifika platser där laddning sker, och de har tydliga rutiner för när laddning ska ske.Vad gäller kunskap och riskmedvetenhet angående litiumjonbatterier hade en av hantverkarna ingen kunskap angående risker med litiumjonbatterier, fyra av respondenterna: en av hantverkarna, båda kontorsarbetarna och en av lagerarbetarna visste att litiumjonbatterier kan brinna häftigt och två av respondenterna, personen från elbussverksamheten och en av lagerarbetarna visste även att brinnande litiumjonbatterier avger hälsofarliga gaser. Dessa två respondenter uppgav även att verksamheterna har specifika handlingsplaner för brand i litiumjonbatterier, som främst gick ut på att säkerställa att personer inte exponeras för de hälsofarliga gaser som produceras vid brand. Tre av verksamheterna har handlingsplaner för brand i allmänhet men dessa innefattar inte litiumjonbatterier, två av verksamheterna hade ingen handlingsplan vid händelse av brand.Slutsatsen blev att omfattningen av rutiner och kunskap om risker med litiumjonbatterier har ett samband med storleken av de litiumjonbatterier som används i verksamheten, vilket kan bero på det ekonomiska värdet i stora litiumjonbatterier, det faktum att de stora litiumjonbatterierna sitter på fordon, eller på att det tydligare framgår hur stor energimängd som finns i batterierna.Åtgärdsförslag till verksamheterna bestod främst av att riskmedvetenheten hos de som arbetar med litiumjonbatterier bör ökas, och att de verksamheter som inte har någon handlingsplan för brand i litiumjonbatterier bör skapa en sådan. De två hantverkarverksamheterna och en av lagerverksamheterna rekommenderades att förvara litiumjonbatterier i högre temperaturer för att öka litiumjonbatteriernas  livslängd. Kontorsverksamheterna och hantverkarverksamheterna rekommenderades att regelbundet inspektera verksamheternas litiumjonbatterier för att tidigt upptäcka skador och på så sätt undvika faror som kan förknippas med skadade batterier. Alla verksamheter förutom elbussverksamheten och en av lagerverksamheterna uppmanades även att införa bestämmelser angående uppladdning av batterier som varit urladdade under en längre tid för att undvika kortslutning.

The city of Uppsala is suffering from power shortage, which is creating issues for Region Uppsala, which manages the new city bus depot. Gamla Uppsala Buss (GUB), the operator of the city busses, has bought 12 electrical busses and is planning to increase that number up to 60, which is a political goal. Charging of the electrical busses occurs mostly in the nights, but also during lunch time. In this thesis, scenarios of how different number of buses (12, 36 and 60) relates to the power subscription limit at the depot is studied. The study was made through interviews with industry experts and by creating different scenarios in an Excel-model which was produced in this work. One main conclusion from the interview study was that the regulation control of all the technical components of the system, and foremost the regulation control of the charging of the busses, is a vital component to handle the charging properly. Optimal regulation control requires accurate planning and advanced calculations which relies upon access of data, i.e., charging cycles, battery range and electric energy consumption. The simulations in the Excel-model showed that the bus depot could handle 12 electrical buses with the available power subscription that is today. For 36 or 60 electrical busses additional power had to be added behind-the-meter, which could be obtained with energy storage (batteries), a biogas engine linked to a generator or a combination of those two. The simulations showed that either an energy storage or a biogas engine could compensate for the lack of power, with reasonable proportions. The two technical solutions could also be combined in infinite ways, depending on the goal of Region Uppsala, to fulfill the task. The technical solution that is most feasible for Region Uppsala depends on their priorities. The economics of the solution will of course be a big factor, which has not been included in this work. Another feasible priority could be to choose a technical solution that creates utility for the power system of Uppsala, i.e., mitigating power shortage, with a solution that has a high selfproduction of electric energy and a power consumption profile of the bus depot that is inverted to the rest of the city’s.

See file / Se filen

Urbanization has resulted in larger and more densely populated cities, which has intensified the pressure on public transportation systems globally. A consequence of the increased use of public transportation is higher energy consumption and, consequently, increased carbon dioxide emissions. The electrification of bus services has therefore become a central issue in public transportation, leading many to consider switching from fossil-fuel-powered buses to electric buses. Against this background, this study aims to investigate the benefits and challenges that arise in the transition to electric buses for two selected bus operators and a public transport authority. To address this aim, the authors have conducted semi-structured interviews with the aforementioned parties and gathered a theoretical framework based on scientific articles. The study concludes that there are both benefits and challenges with the transition. In the long term, there are economic savings to be made, and the transition to electric buses also contributes to achieving sustainability goals. Among the challenges are managing the limited range of electric buses and the need to procure in a way that distinguishes between traffic operations and charging infrastructure. / Urbaniseringen har resulterat i större och mer tätbefolkade städer, vilket har intensifierat trycket på kollektivtrafiksystemen globalt. En följd av den ökade användningen av kollektivtrafik är högre energiförbrukning och därmed ökade koldioxidutsläpp. Elektrifiering av busstrafiken har därför blivit en central fråga inom kollektivtrafiken, vilket gör att många överväger att byta från fossildrivna bussar till elbussar. Mot bakgrunden syftar studien till att undersöka de fördelar och utmaningar som uppstår vid övergången till elbussar för två utvalda bussoperatörer och en trafikhuvudman. För att besvara syftet har författarna genomfört semistrukturerade intervjuer med ovan nämnda och samlat en teoretisk referensram baserad på vetenskapliga artiklar. Studien drar slutsatsen att det finns både fördelar och utmaningar med övergången. På lång sikt finns ekonomiska besparingar att göra, och övergången till elbussar bidrar också till att uppnå hållbarhetsmålen. Bland utmaningarna finns hanteringen av elbussarnas begränsade räckvidd samt behovet av att upphandla på ett sätt som skiljer mellan trafikdrift och laddinfrastruktur.

Concern regarding sustainability and climate change is increasing, which is forcing countries world-wide to take action. The Swedish government has set a goal of fossil-free tra_c until 2030. Battery Electric Buses (BEB) might be one of the solutions needed in order to reach this goal. However, currently its prevalence is at an early stage.   The purpose of this study is to investigate how the technological transition towards BEBs in Sweden a_ects the public transport operators (PTOs). Moreover, to investigate how a third party service provider of Fleet Management System (FMS) services can support the PTOs in this transition.   The research has been carried out in co-operation with a PTO and a FMS service provider. The research contributes to their current understanding of how they will be a_ected by the emerging technological transition. This thesis also contributes with new empirical data of the technological transition towards electric vehicles within public bus transport, seen as a Large Technical System. Conceptually it contributes, by exploring how external companies can support the technological transition towards BEBs, with the application of Technological Transitions theory and the Multi Layer Perspective framework.   The methodology used is a case study of the technological transition towards BEBs in Sweden. Data was collected through twelve semi-structured interviews with researchers, PTOs, public transport authorities (PTA), a BEB manufacturer and a FMS-service company. Parallel to this a questionnaire was distributed to the twenty largest PTOs in Sweden. Moreover data was collected from company visits, pilot-project results and internal documentation.   Our findings show that there are thirteen perceived barriers present among the PTOs, in the process of BEB adoption. Six of these barriers relate to component aspects of BEBs, and seven relate to managerial aspects. Perceived barriers linked to component aspects of BEBs are; Variation in solutions and lack of technical standards, the Charging infrastructure, Shorter range or decreased load capacity, Unknown functionality in cold climate, Reliability and Durability. Perceived barriers linked to managerial aspects of BEBs are; Lack of knowledge and experience, Behavioral change, Economy, Maintenance, Ownership of infrastructure and buses, Business models and Varying requirements from PTAs. The barriers FMS-service providers can address are primarily, due to the technological nature of the services, present at niche level. PTOs together with FMS-service providers are encouraged to together strive towards gaining deeper knowledge about the new emerging echnologies. Through this, PTOs could be enabled to overcome the aforementioned barriers. Three reverse salients were also identi_ed, linked to the aforementioned barriers. If the everse salients are assessed, BEB acceptance among PTOs could be increased. The three identi_ed reverse salients are, the battery technology, the charging infrastructure and the contracts/ownership. The co-operation with the commissioning PTO and FMS-service provider has led to valuable access to Swedish public transport actors, and has aided in a deeper understanding of the phenomena. Although, this co-operation might have exposed us to a risk of being influenced.

Biogas is largely utilised as vehicle fuel in public bus transport in Sweden today. This study investigates opportunities and barriers for continued domestic use and production of biogas, in relation to the ongoing electrification of public bus transport. The analysis is based on interviews with actors in public transport and the biogas sector, experts on biogas systems, and representatives for alternative user segments. Three regions were chosen as case-studies for investigations of prospects in public transport, i.e. Stockholm, Västra Götaland and Skåne, though alternative uses were studied from a national perspective. In addition to public transport, considered uses include road transport, sea transport, industries, and electricity and heat production. The study identifies a broad agreement among stakeholders that renewable resources should be implemented where they provide most benefits from a system perspective. Therefore, electric public buses are valued in urban environments, while biogas solutions are found suitable for regional routes. Biogas is further viewed as environmentally beneficial in all user segments except continuous electricity and heat production, where it largely would replace renewable rather than fossil sources. Regarding costs and competitiveness, probable future uses are identified within light and heavy-duty road transport, and in consumer-oriented industries, i.e. the food industry. Economic support in policy instruments is further considered essential for continuous development of the Swedish biogas sector, though current influential instruments, e.g. the tax exemption, are described as short-term and unpredictable. The willingness to pay for the collected societal benefits of biogas further decrease in transitions from public to private consumers, and as biogas solutions simultaneously are linked with limited or uncertain competitiveness in these sectors, risks prevail that such transitions could imply stagnations and declines in biogas use and production, given today’s situation. / Idag används biogas till stor del som drivmedel för bussar inom kollektivtrafik i Sverige. Denna studie undersöker möjligheter och hinder för en fortsatt nationell användning och produktion av biogas, i samband med att bussar inom kollektivtrafiken nu elektrifieras. Analysen är baserad på intervjuer med aktörer inom kollektivtrafiken och biogassektorn, sakkunniga inom biogas, och alternativa användare av biogas. Tre regioner, Stockholm, Västra Götaland och Skåne, valdes som fallstudier för analys av möjligheter för fortsatt användning inom kollektivtrafiken. Alternativa användningar studerades istället ur ett nationellt perspektiv, och inkluderade vägtransporter, sjöfart, industri och el- och värmeproduktion. Studien visar att det råder enighet mellan intervjupersoner att förnybara resurser över lag ska användas där de medför störst samhällsnytta sett till samhället i stort. Inom kollektivtrafiken beskrivs elbussar därför som fördelaktiga i stadsmiljöer, medan biogas ses som lämpligt i regional trafik. Biogas framställs dessutom som miljömässigt fördelaktigt i alla alternativa användningsområden utom kontinuerlig el- och värmeproduktion, eftersom då främst förnybara och inte fossila resurser ersätts. Med hänsyn till kostnader och konkurrenskraft ses lätta och tunga transporter tillsammans med kundnära industrier, t.ex. livsmedelsindustrin, som troliga framtida användningsområden för biogas. Ekonomiskt stöd från styrmedel bedöms vara nödvändigt för en fortsatt utveckling av biogassektorn i Sverige, även om dagens styrmedel, t.ex. skattebefrielsen, beskrivs som kortsiktiga och oförutsägbara. Betalningsviljan för biogasens samlade samhällsnyttor minskar också vid en övergång från offentliga till privata kunder. Eftersom biogas därtill har en begränsad eller osäker konkurrenskraft jämtemot andra alternativ i de privata segmenten, identifierar denna studie risker för stagnation eller nedgång i användning och produktion av biogas vid en eventuell utfasning från den offentliga sektorn, givet dagens situation.

The transition towards electrification in the bus sector is necessary to achieve the global climate goals and has gained significant traction in recent years. However, there are critical challenges associated with this transition, one of them being the absence of excess heat that traditional combustion engines provided to warm the bus cabin. Consequently, a large portion of the battery’s energy is consumed by the heating system. This thesis aims to address this issue by investigating the optimal indoor bus temperature in relation to thermal comfort and energy efficiency for different outdoor climate conditions. Measurements were conducted in Stockholm city during winter conditions and surveys were administered to passengers in order to assess their thermal comfort for different temperatures. The two methods Predicted Mean Vote (PMV-PPD) and Equivalent temperature (Teq) were used to evaluate thermal comfort and provide a basis for a generalized adapted theoretical model. Previous measurements conducted in Ottawa and Dubai were integrated into the analysis to incorporate different outdoor climate conditions. The results showed that the optimal bus temperature for Stockholm was 17.5 and 19.1°C for outside temperatures of 4 and 8 °C respectively. This indicates that the bus temperature can be lowered in relation to the current standard of 21 degrees. The analysis of Ottawa and Dubai, corresponding to outside temperatures of -14 and 39°C, showed that the optimal temperatures were 16.6 and 23.5 degrees respectively. The potential energy saving from reducing the bus temperature by one degree is 0.36 kWh per kilometer. Moreover, the analysis of time dependency in relation to thermal comfort showed that time has no significant impact on bus trips shorter than 15 minutes. The adapted theoretical model for the PMV-PPD method showed the best results when correlating to actual passenger responses. A sensitivity analysis of the measured parameters showed that fixed values and theoretical correlations could be employed for relative humidity, air velocity, and mean radiant temperature without affecting the output, thus reducing the number of sensors needed for future measurements. The clothing insulation values are highly dependent on geographic location and culture, thus it is not possible to develop an all-encompassing theoretical correlation for the clothing insulation. Further measurements are required in different climatic conditions for a more detailed and accurate analysis. / Elektrifieringen av bussektorn är av ytterst vikt för att uppnå de globala klimatmålen och har fått betydande uppmärksamhet de senaste åren. Omställningen till elbussar medför dock vissa utmaningar, bland annat avsaknaden av överskottsvärme, som traditionellt sett kunnat tillhandahållas från förbränningsmotorer för att värma passagerarkabinen. Stora delar av energiåtgången i bussbatterierna går till följd av detta åt att värma passagerarutrymmet. Denna avhandling avser att hantera denna utmaning genom att undersöka den optimal inomhustemperaturen på bussar i förhållande till termisk komfort och energieffektivitet för olika utomhusklimat. Mätningar utfördes i Stockholm stad under vinterklimat och passagerares termiska komfort undersöktes genom enkäter vid olika temperaturintervall. Den termiska komforten utvärderades med hjälp av de två metoderna Predicted Mean Vote (PMVPPD) och Ekvivalent temperatur (Teq), och en allmän anpassad teoretisk metod utvecklades med dessa som grund. Tidigare mätningar genomförda i Ottawa och Dubai integrerades i analysen för att inkludera olika klimatförhållanden. Resultaten visade att den optimala busstemperaturen för Stockholm var 17.5 och 19.1 °C vid utomhustemperaturer på 4 respektive 8 °C. Detta indikerar att busstemperaturen kan sänkas jämfört med den nuvarande standarden på 21 grader. Analysen av Ottawa och Dubai, motsvarande utomhustemperaturer på -14 respektive 39 °C, visade att temperaturer på 16.6 respektive 23.5 grader var optimala för termisk komfort. Den potentiella energibesparingen genom att sänka bussens temperatur med en grad är 0.36 kWh per grad och kilometer. Vidare visade en analys av tidsberoendet att tiden som passagerarna suttit på bussen inte har en avsevärd inverkan på termisk komfort för bussturer under 15 minuter. Den teoretiskt anpassade modellen för PMV-PPD visade bäst korrelation med passagerarsvaren. En känslighetsanalys av de mätta parametrarna visade att fasta värden och teoretiska korrelationer kan användas för relativ fuktighet, vindhastighet och strålningstemperatur utan att påverka slutresultatet markant, vilket tillåter färre sensorer vid framtida mätningar. Beklädnadsnivån är starkt beroende av geografisk plats och kultur, vilket omöjliggör för framtagning av en heltäckande teoretisk korrelation för beklädnadsnivån. Ytterligare mätningar krävs under olika klimatförhållanden för en mer detaljerad och korrekt analys.

Functional and cost effective systems for the full electrification of a bus network are areas of intense research and development. The electrification can be accomplished using different technological solutions, for example using opportunity charging or using an electric road system – ERS. Both opportunity charging and ERS have the potential to be integrated into already existing bus lines. With opportunity charging, the regular dwell time at the end stops is used for the bus to recharge its batteries and with an ERS the bus can charge dynamically along the road. The purpose of this report is to analyze how the existing Alfa- and Beta line at Stockholm Arlanda Airport, in a functional and cost effective way, can be electrified using either opportunity charging or an ERS. The tradeoff between required charging power, battery capacity and the necessity to change the existing running schedule is explained in detail. In addition, the impact on the electrical grid is analyzed based on different load profiles of different charging stations using different power levels. The analysis is based on real data from the Alfa – and Beta line with its existing buses, the electrical grid at Arlanda and data provided by both the leading (electrical) bus manufacturers and the leading charging infrastructure manufacturers.  The outcome of this report suggests that a full electrification of the existing Alfa- and Beta line has the potential to lower CO2-emissions and energy use at a functional and cost effective way.