This master's thesis is written on behalf of the Royal Institute of Technology and the Swedish Transport Administration. The purpose of the study was to investigate, from a theoretical framework, the potential transition towards ERS from a specific actor's perspective. This actor is a consortium that represents and runs a small-scale socio-technical experiment in the form of an ERS demonstration project. The author has conducted the study through two main steps. The first step was to form an empirical starting point in the form of a literature study and interview study, followed by the creation of a theoretical framework with the central theory of transition management. The second step was a case study in the form of the ERS demonstration project eRoadArlanda, which was conducted through an interview study. Conclusions are based on the empirical material from the case study following the theoretical framework and concern the barriers and opportunities that exist within the development work regarding the transition towards ERS. In recent years, ERS has been mentioned as a strong candidate to counter act the fossil dependenceof the transport sector. The transport sector is characterized as a sophisticated mature sociotechnical system in an incremental fossil-driven technological development pathway and, hence, is naturally resistant to radical changes. In recent years, driven by progressive political climate goals, the need to establish solutions for the transport sector's fossil dependency has intensified. This has led to the potential ERS solution, which, through years of various development projects, especially in the form of demonstration projects, is now being evaluated to be tested commercially in a pilot. This leads to various challenges and uncertainties and forms the starting point of the study. The study investigates a specific actor's perspective within a broad empirical context in the form of apotential transition towards ERS. A theoretical framework with the central theory of transition management has been used to explain critical factors within the studied phenomenon. Transition management is a framework that aims to facilitate socio-technical transitions by working with shared multi-level problem structuring and vision-creation, thereby facilitating knowledge development and multi-level participation. The result of the study is based on that the driving force of establishing ERS originally descended from a private and public collaboration and that this driving force, in recent years, has become more politicized. Within this aspect, the author highlights barriers in the form of disagreements regarding the problem that ERS intend to solve and a divide regarding—which characterizations should characterize the future system ERS. Also, opportunities are highlighted—which are, aspects of the transition have been in accordance with the theoretical framework and can constitute a future basis for a successful transition to ERS. / Denna masteruppsats är skriven på uppdrag av Kungliga Tekniska Högskolan och Trafikverket. Syftet med studien är att från ett teoretiskt ramverk undersöka den potentiella övergången mot ERS från en specifik aktörs perspektiv. Denna aktör är ett konsortium som representerar och driver ett småskaligt socio-tekniskt experiment i form av ett ERS demonstrationsprojekt. Författaren har genomfört studien genom två huvudsakliga steg. Det första steget var att forma en empirisk utgångspunkt i form av en litteraturstudie och intervjustudie, följt av skapandet av ett teoretiskt ramverk med den centrala teorin transition management. Det andra steget utgjordes av casestudie i form av ERS demonstrationsanläggningen eRoadArlanda som genomfördes genom en intervjustudie. Slutsatser är baserade på det empiriska materialet från casestudien i enlighet med det teoretiska ramverket och berör vilka barriärer och möjligheter som finns inom utvecklingsarbetet gällande ERS. Under senare år har ERS blivit nämnd som en stark kandidat att motverka transportsektorns fossilberoende. Transportsektorn karaktäriseras som ett sofistikerat moget socio-tekniskt system som befinner sig inom en inkrementell fossildriven teknologisk utvecklingsbana och därav är naturligt motståndskraftigt mot radikala förändringar. Under senare år, drivet av progressiva politiska klimatmål, så har behovet kring att etablera lösningar för transportsektorn fossilberoende blivit mer intensifierat. Detta har lett till den potentiella lösningen ERS som genom år av diverse utvecklingsprojekt, framförallt i form av demonstrationsanläggningar, nu är aktuell att testas kommersiellt i en pilot. Detta föranleder till olika utmaningar och osäkerheter och utgör studiens utgångspunkt. Studien undersöker en specifik aktörs perspektiv inom en bred empirisk kontext i form av en potentiell övergång mot ERS. Ett teoretiskt ramverk med den centrala teorin transition management har använts för att uttyda kritiska faktorer inom det studerade fenomenet. Transition management är ett ramverk som ämnar att facilitera socio-tekniska övergångar genom att arbeta med gemensam problemstrukturering och vision-skapande på multinivå och därmed facilitera kunskapsutveckling och multinivå engagemang. Resultat av studien bygger på att den drivkraft att etablera ERS, som initialt härstammade från ett privat och offentligt samarbete, på senare år har blivit mer politiserad. Författaren belyser genom detta barriärer i form av oenigheter gällande problemet som ERS ämnar lösa samt en splittring gällande vilka karaktäriseringar som skall känneteckna det framtida systemet ERS. Dessutom belyses möjligheter - vilka aspekter av övergången som varit i enlighet med det teoretiska ramverket och kan utgöra en framtida grund för en framgångsrik övergång mot ERS.

Sustainable transportation solutions are the goal for the future. With the technological shit happening in the transportation market towards electric vehicles, the electric road system (ERS) is a necessary technology required to reach the sustainability goals for the future. While many studies show the role of innovation in a socio-technical landscape, many neglect the diffusion process of the innovation which occurs to create a socio-technical change. The nature of this thesis is an exploratory case study with a qualitative approach. To address the study, a literature review for the diffusion of innovation, its characteristics, multi-level perspective, and technology readiness level (TRL) was presented in order to provide a better understanding and build a foundation for the research. A review of scientific articles regarding the electric road system was performed to provide insights and obtain information on the technology. The data from scientific articles were complemented by interviews from experts regarding electric road systems to obtain an understanding of technology if it was to be implemented in the future in Sweden. The empirics collected were analyzed using the literature framework and conclusions were drawn. Analyzing the data was required to find the factors hindering the technology and if there is a window of opportunity for the technology to exist in the Swedish market. Environmental sustainability has been the driving factor, but the rate of diffusion for the technology will depend on the complexity and the maturity of the technology to function as a whole working system. The study contributes to evaluating the implementation of an inductive electric road system in the Swedish context and if it could be a viable solution in the transportation market. The perspectives of the technology in the Swedish market and the motivation for the solution are discussed. An analytical contribution by evaluating if the technology could exist in the future and insights on the diffusion of the technology into the existing landscape.

The following paper is a master thesis written at KTH Royal Institute of Technology in Stockholm, Sweden. This master thesis is done in a collaboration with a Swedish Consulting Company SWECO. The main focus of this master thesis is to investigate if an implementation of Electric Road System (ERS) on Södertörn Crosslink is profitable, and if so, approximate the payback period for the investment. Additionally, the costs associated with the electrification of the bus fleet, currently operating on road 259, will be determined. There are three different ERS technologies, inductive (wireless), conductive overhead, and conductive rail have been compared, looking at advantages and disadvantages, with regard to the implementation of ERS on Södertörn Crosslink. To accompany this, case study methods have been used, where the results are based on interviews, theory and calculations. The result shows that the payback period for both inductive and conductive rail, based on this study’s forecast, is 7 years and 9,3 years respectively with regard to a discount factor of 9,0 percent. However, the conductive overhead solution does not seem to be profitable as this technology is limited to heavy trucks and buses capable of connecting to the overhead wires. The inductive ERS solution seems to be the best suitable option for Södertörn Crosslink, viewed from an economical and technological perspective. while also considering other factors such as aesthetics. / Denna rapport är ett examensarbete skrivet på KTH, Kungliga Tekniska Högskolan, i Stockholm, Sverige. Denna masteruppsats gjordes i samarbete med ett svenskt konsultföretag, SWECO. Det huvudsakliga syftet av denna masteruppsats är att ta reda på vilka möjligheter det finns för en elektrifiering av framtida motorvägen Tvärförbindelse Södertörn i södra Stockholm, Sverige. Syftet med masteruppsatsen är att undersöka om det finns lönsamhet i implementeringen av ett elvägssystem på Tvärförbindelse Södertörn och därefter approximera hur lång den eventuella återbetalningstiden skulle vara. Kostnader för en elektrifiering av bussflottan, som kör för närvarande på väg 259, ska också bestämmas. Tre olika tekniker för elvägssystem, induktiv (trådlös), konduktiv via luftledningar, och konduktiv via spår, jämförs med avseende på deras för och nackdelar, för att därefter kunna bestämma den mest lämpliga lösningen för Tvärförbindelse Södertörn. För att jämföra dessa tekniker har en fallstudie genomfört. Resultatet visade att återbetalningstiden för de induktiva och konduktiva (via spår) lösningarna, utifrån egen prognos, är 7 år respektive 9,3 år, med hänsyn till diskonteringsränta på 9,0 procent. Den konduktiva lösningen (via luftledningar) visade sig dock inte lönsam i och med att denna teknik är begränsad då endast högre fordon, lastbilar eller bussar, kan ansluta sig till luftledningen. Utifrån olika perspektiv, bland annat ekonomisk och tekniska mognad, visade det sig att den induktiv trådlösa elvägstekniska lösningarna kan vara bäst lämpade, utifrån ett lönsamhetsperspektiv, att implementeras på den framtida vägen, Tvärförbindelse Södertörn.

Thesis (M.A.)--University of Hong Kong, 1999. / Includes bibliographical references (leaves 57-58).

Thesis (M.A.)--University of Hong Kong, 1999. / Includes bibliographical references (leaves 57-58). Also available in print.

Road freight transportation is important for the development of the global economy and, at the same time, one of the most destructive businesses when it comes to the environment and human health. As societies evolve, the need for freight transportation increases and the transport demand cannot in a sustainable way be fulfilled with the use of diesel trucks as it is done today. For the sake of our environment, the electrification transition needs to ramp up. However, when it comes to covering long distances with an electric truck, problems arise due to the lack of sufficient driving strategies, technology, and infrastructure adapted to the needs for long-distance electrified transportation. Therefore, different battery-electric truck solutions need to be evaluated to identify an economically, socially, and environmentally friendly way of operating. Consequently, the purpose of this master's thesis is the following:  From a carrier operation perspective, identify different solutions for electrified long-haul transportation and evaluate how cost competitive they are based on triple bottom line. To fulfill this purpose the study was divided into two steps, where the first one was to, through literature and interviews, identify different solutions for electric long-haul transportation and external parameters affecting these solutions. The parameters and solutions were then combined with different distances into focus cases. The second step consisted of identifying both internal and external cost drivers, which were used to create a cost model that considered environmental, economic, and social sustainability. The cost model was then used to evaluate the different focus cases to determine their competitiveness. The solutions were based on wire charging, a 300-, 450-, or 624 kWh battery, and were operated either through trailer swap or point-to-point. The external parameters that were the most important ones were battery degradation, the electricity market, and prerequisites for effective logistics. These were all combined into focus cases which were evaluated on the distances 300-, 400-, 500-, and 600 km. The cost model that was used included both internal and external costs to cover the economic, environmental, and social perspectives in the evaluation. To evaluate the focus cases and be able to compare it to a diesel solution the model considered the costs that differ between a battery electric truck and a diesel truck, which at an overall level was electricity cost, charging infrastructure, batteries, salary when charging, environmental, and social costs. For the distance of 300 km, the most competitive combination was wire charging, 300 kWh battery, and trailer swap. For the distances 400- and 500 km the best combination was wire charge, 450 kWh battery, and trailer swap. The best solution for 500 km was wire charge, 624 kWh battery, and trailer swap. The conclusion is, from a carrier operation perspective, that the most competitive solution to use is based on trailer swap, including a battery with a capacity that is adapted to the distance where the batteries can be charged through wire charging at a charger with a high utilization factor. Finally, for shorter distances, a battery electric truck is cost-competitive against a diesel truck. However, at longer distances a battery electric truck's competitiveness in comparison to a diesel truck gets worse, but at all distances the battery electric truck solution is both socially and environmentally beneficial in comparison to a diesel alternative.

Due to legislative pressure on a global, European and Swedish level the heavy-duty transportation sector needs to drastically reduce its emissions. One potential pathway forward for the heavy-duty transportation sector is that of electrification, which would require novel infrastructure to be established in the form of stationary charging or dynamic charging through what is often called electric road systems (ERS). The aim of this thesis has been to investigate how developments in battery technology impacts the potential electrification of heavy-duty transportation in Sweden. The starting point is from the perspective of battery technology and the resulting impact that battery technology has on the provision of charging infrastructure. In order to analyse the relation between these parameters the market developments of lithium-ion batteries were explored and an empirical study of the likely stakeholders of an electrified heavy-duty transportation system was conducted. The study finds that battery technology has a substantial momentum and several stakeholders view the electrification of heavy-duty transportation as the most cost-efficient solution in the long-term. There is however a consensus that battery development has not yet progressed to a stage where the electrification of heavy-duty transportation is financially or technically viable. Developments in battery technology affect the prospects for stationary charging provision and ERS (i.e. dynamic charging) differently, with stationary charging being more dependent on positive developments. The relation between developments in battery technology and ERS is more complex as its deployment is not only dependent on market developments but is also highly dependent on decisive actions by policy makers. Developments in battery technology could however affect both alternatives positively in the long-term, as a sustained positive battery development will make fully electric heavy-duty trucks an attractive option for the market to pursue. Once a common belief in the electrification of heavy-duty transportation has been established the main issue described by stakeholders, ensuring a long-term positive business case, could therefore be achieved by both alternatives. The study concludes that for an electrification of heavy-duty transportation to be financially sustainable in the long-term, continued positive battery developments are a prerequisite. / Till följd av lagstiftningskrav på en global, europeisk och svensk nivå så måste tunga vägtransporter drastiskt minska sina utsläpp. En möjlig utveckling för tunga vägtransporter kan vara elektrifiering vilket skulle kräva en etablering av ny infrastruktur, antingen i form av stationära laddstationer, eller i form av elvägar. Syftet med denna uppsats har varit att utreda hur batteriutvecklingen påverkar förutsättningarna för att tunga vägtransporter i Sverige skulle kunna elektrifieras. Utgångspunkten har varit utifrån perspektivet av batteriteknologi och den påverkan som batteriteknologin har på tillhandahållandet av laddinfrastruktur. För att analysera relationen mellan dessa parametrar så har marknadsutvecklingen för litium-jon batterier utretts och en empirisk studie med de aktörer som troligen skulle vara delaktiga i ett elektrifierat transportsystem har utförts. Studiens slutsatser är att batteriteknologin har ett betydande momentum och att flera aktörer på sikt ser elektrifieringen av tunga vägtransporter som den mest kostnadseffektiva lösningen. Det råder dock en konsensus om att batteriutvecklingen ännu inte har kommit långt nog för att elektrifieringen av tunga vägtransporter ska vara tekniskt eller ekonomiskt gångbar. Batteriutvecklingen påverkar utsikterna för tillhandahållandet av stationära laddstationer och elvägar på olika sätt, där stationära laddstationer är mer beroende av en positiv batteriutveckling. Relationen mellan batteriutvecklingen och elvägar är mer komplex då etableringen av elvägar inte bara är beroende av marknadsförhållanden utan även är avhängig på ett starkt politiskt stöd. Batteriutvecklingen kan dock ha en positiv påverkan på båda dessa alternativ på lång sikt, då en ihållande positiv batteriutveckling skulle göra helelektriska tunga lastbilar till ett attraktivt alternativ för marknaden att eftersträva. När en gemensam övertygelse om att elektrifieringen av tunga vägtransporter är den optimala vägen framåt har uppnåtts så kan det huvudsakliga problemet som aktörer beskriver, upprättandet av långsiktigt hållbara affärsmodeller, uppnås av båda alternativen. Studien drar slutsatsen att för att en elektrifiering av tunga vägtransporter ska vara ekonomiskt hållbar på sikt så är en fortsatt positiv batteriutveckling en förutsättning.

The transformation of road transport towards sustainable vehicle powering technologies provided an opportunity for the development of several electromobility solutions among which are Electric Road Systems (ERS). However, a large-scale implementation of ERS involves a challenge for potential participants to develop business models for ERS. Thus, the purpose of the thesis was to explore an assessment process to be used by potential ERS participants to identify related business models. The purpose was operationalized by a research question seeking to identify how business models and subsequent interactions are to evolve for potential participants. The thesis was built upon a theoretical foundation of the intersection between technological innovation system (TIS) and business model (BM) theories. The methodology followed a threestep research design that revolved around a selected case study – eRoadArlanda – and the gathering of empirical information from interviews and documents. The research design involved empirical and theoretical definition and breakdown of ERS, the development and application of a function-based assessment process for ERS and the evaluation of function-based and relational BMs. Consequently, the assessment process yielded a breakdown into five functions: ‘Energy’, ‘Road Operation’, ‘Power Transfer’, ‘Vehicle’, and ‘Road’. Followingly, the assessment process was applied for potential ERS participants where individual ERS-based BMs – defined by value proposition, value creation cost, and value capture revenue – for the functions was collected. The information was then aggregated to establish the function-based and relational BMs for ERS. Thus, the results yielded an overview of a systematic process for business modelling in the ERS context founded on TIS and business model theories. It provides practitioners with a systematic process that provides a dynamic view for business modelling. The results further enriched the academic literature within the ERS context while providing a basis for future research regarding policy-making and information sharing among others. / Transformationen av vägtransport mot hållbar teknologi för framdrift av fordon har skapat en möjlighet för utveckling av flertalet lösningar för elektrisk mobilitet, däribland Electric Road Systems (ERS). En storskalig implementation av ERS skapar utmaningar för potentiella deltagare att utveckla affärsmodeller för ERS. Således är syftet med avhandlingen att utforska en bedömningsprocess för att användas av potentiella deltagare i ERS för att identifiera relaterade affärsmodeller. Syftet operationaliserades av en forskningsfråga vilken letade att identifiera affärsmodeller och efterföljande interaktioner för att utveckla för potentiella deltagare. Avhandlingen byggdes på en teoretisk grund av interagerandet mellan teori om teknologiska innovationssystem och affärsmodeller. Metoden följde en trestegad forskningsdesign som centrerades runt en utvald fallstudie – eRoadArlanda – och samlingen av empirisk information från intervjuer och dokument. Forskningsdesignen involverade empirisk and teoretisk definition och nedbrytning av ERS, utveckling och applicering av funktionsbaserad bedömningsprocess för ERS och funktionsbaserad relativ affärsmodells utvärdering. Utvärderingen gav följaktligen en nedbrytning i fem funktioner: ’Energi’, ’Vägdrift’, ’Kraftöverföring’, ’Fordon’, och ’Väg’. Utvärderingsprocessen var applicerad för potentiella ERS deltagare där individuella ERSbaserade affärsmodeller – definierade av kundvärde, värdeskapandekostnad, omsättning för värdefångst – för funktionerna var insamlade. Informationen aggregerades för att fastställa funktionsbaserade och relativa affärsmodeller för ERS. Således gav resultaten en överblick av en systematisk process för affärsmodellering i ERS kontexten baserad på teknologiska innovationssystem och affärsmodellsteori. Det ger en systematisk process som ger en dynamisk vy för affärsmodellering. Resultaten berikar den akademiska litteraturen inom kontexten av ERS samtidigt som den ger en bas för framtida forskning gällande policy skapande och informationsdelnings bland andra.

published_or_final_version / Transport Policy and Planning / Master / Master of Arts

This master thesis is written on behalf of KTH Royal Institute of Technology and the Swedish National Road and Transport Research Institute (VTI). The study investigates how infrastructure ownership could affect the transition from small-scale to large-scale electric road systems (ERS) and how infrastructure ownership affects the foreseen future roles of the ERS stakeholders. The authors have used a qualitative research method, including a literature study within the areas of infrastructure transitions and infrastructure ownership and a case study on ERS. Conclusions are based on the chosen theoretical framework and the empirical findings from conducted interviews within the following stakeholder segments; agencies, electric utilities, road carriers, construction firms and road power technology firms. The transport system is a large sociotechnical system, which is characterized by a high level of complexity, capital intensity and asset durability which makes it difficult to accomplish radical system transitions. Political regulations and progressive environmental targets have created a demand for new solutions within the transport system. One widely discussed, possible solution is ERS, which are considered to be beneficial from both an environmental and socio-economic perspective. The main identified barriers for a transition to ERS are related to the complex system design. Further, the matter of how the ERS infrastructure should be owned and financed remains unclear. It will be argued that the government needs to play a key role, both as a coordinator and financier, during the initial phase of an ERS expansion. In order to obtain a high level of competence, which is considered as vital, it is important with close cooperation between different public and private stakeholders and to have a procurement process which is strongly focused on functionality. The authors suggest that in order to decrease system complexity and increase stakeholder cooperation, cross-sectorial system suppliers should be formed. During an initial deployment of ERS towards a national system, it is suggested to only have one cross-sectorial system supplier which manages the constructions and operations of ERS, in order to decrease complexity and increase knowledge. As the system and technology matures and knowledge regarding ERS has been established, it is suggested by the authors to introduce competition at the cross-sectorial system supplier level nationally. There are many barriers for public private partnerships (PPP) during an initial expansion phase of ERS due to large investments, immature technology and the necessity for an overall control of a large-scale system. In addition, early investments in a large-scale system is considered as unattractive among private actors due to the high risks. However, it will be argued that PPP structures or private ownerships are suitable in closed systems as the level of complexity is lower. These systems should be subsidized by the government as they will drive innovation and stimulate the development. Depending on the degree of capital intensity and governmental regulations, PPP structures could become suitable also in a national system, when the system has matured. The suggested stakeholder structure with cross-sectorial system suppliers facilitates for a possible future PPP structure. / Denna masteruppsats är skriven på uppdrag av Kungliga Tekniska Högskolan och Statens väg- och transportforskningsinstitut (VTI). I studien undersöks hur ägarskap av infrastruktur skulle kunna påverka skiftet från småskaliga till storskaliga elvägssystem och hur ägarskapet av infrastrukturen påverkar de förutsedda framtida rollerna hos elvägssystemets intressenter. Författarna har använt sig av en kvalitativ forskningsmetod, vilken inkluderar en litteraturstudie inom områden för infrastrukturskiften och ägarskap av infrastruktur samt en fallstudie inom elvägssystem. Slutsatser är baserade på det valda teoretiska ramverket och de empiriska resultaten från de genomförda intervjuerna inom följande intressentsegment; myndigheter, energibolag, godstransportörer, konstruktionsfirmor och tillverkare av elvägsinfrastruktur. Transportsystemet är ett stort sociotekniskt system, vilket karakteriseras av en hög nivå av komplexitet, kapitalintensitet och lång livslängd på tillgångar, vilket gör det svårt att uppnå radikala systemskiften. Politiska regleringar och progressiva miljömål har skapat ett behov för nya lösningar inom transportsystemet. En diskuterad möjlig lösning är elvägssystem, vilket anses vara fördelaktigt både från ett miljömässigt och socioekonomiskt perspektiv. De huvudsakliga identifierade barriärerna för ett skifte till ett elvägssystem är relaterade till den komplexa systemdesignen. Vidare är frågan rörande hur infrastrukturen till ett elvägssystem ska ägas och finansieras fortfarande oklar. Det kommer att argumenteras för att staten behöver ha en nyckelroll, både som koordinator och finansiär, under den initiala expansionsfasen av ett elvägssystem. För att uppnå en hög nivå av kompetens, vilket anses vara avgörande, så är det viktigt med ett nära samarbete mellan olika statliga och privata intressenter och att ha en upphandlingsprocess som starkt fokuserar på funktionalitet. Författarna föreslår att för att minska systemets komplexitet och öka intressenternas samarbete, så borde tvärsektoriella systemleverantörer formas. Under en initial utbredning av elvägssystem mot ett nationellt system, så föreslås det att enbart ha en tvärsektoriell systemleverantör som sköter konstruktion och verksamhet av elvägssystemet för att minska komplexiteten och öka kunskapen. Allt eftersom att systemet och teknologin mognar och kunskap om elvägssystem etableras, så föreslår författarna att konkurrens ska introduceras på tvärsektoriell systemleverantörsnivå nationellt. Det finns många barriärer för offentlig-privat samverkan (OPS) under den initiala expansionsfasen av elvägssystem på grund av stora investeringar, omogen teknologi och behovet av övergripande kontroll i ett storskaligt system. Dessutom anses tidiga investeringar i ett storskaligt system vara oattraktivt hos de privata aktörerna på grund av de höga riskerna. Det kan dock argumenteras för att OPS-strukturer eller privat ägande är passande för slutna system då nivån av komplexitet är lägre. Dessa system borde subventioneras av staten då de kommer driva innovation och stimulera utvecklingen. Beroende på graden av kapitalintensitet och statliga regleringar, skulle OPS-strukturer också kunna vara lämpliga för ett nationellt system, när systemet har mognat. De föreslagna intressentstrukturerna med tvärsektoriella systemleverantörer underlättar för en möjlig framtida OPS-struktur