Detta examensarbete omfattar en designprocess med målsättningen att ge ett nytt formförslag för framtidens elvägar för tung trafik. Dessa elvägar eller eHighway som det också benämns är ett nytt fenomen som är ett resultat av den strävan att minska användningen av fossila bränslen som finns idag finns i samhället. För att utveckla och testa tekniken har Trafikverket tillsammans med Region Gävleborg drivit ett projekt med företag från Sveriges näringsliv där man har gjort en två kilometer lång demonstrationssträcka på Europaväg 16. Komponenter till eHighway är i dagsläget utformade och anpassade för användning av höghastighetståg vilket har lett till att ett missnöje har uppstått kring dess visuella påverkan på vägrummet. Denna problematik blev grunden för denna rapport där syftet var att ta fram ett koncept på en ny utformning av eHighway som stämmer överens med dess hållbara intentioner samt gynnar framtida utveckling av tekniken för elväg med tung trafik. Designprocessen som användes har varit anpassad för att se till allmänhetens behov kring vägrummet där enkätundersökning, omröstningar och diskussioner har varit verktyg för att inkludera allmänhetens önskningar. Designarbetet som har gjorts har innefattat en hel del skissande och idégenerering som har utvärderats med hjälp utav olika metoder som har valts med omsorg för att uppnå bästa möjliga resultat. För en effektiv kommunikation av resultatet gjordes en modell i skala 1:18 samt presentationsbilder. Resultatet av detta examensarbete blev slutkonceptet ”Velum”  som betyder segel på latin. Velum är en stolpe till eHighway där intentionen under projektet har varit att ha ett holistiskt perspektiv med fokus på allmänhetens behov. Resultatet är inspirerat av naturens former och med hjälp av konstruktionens vajrar förs tankarna till lövens ådringar, dessa vajrar är även tänkt att kunna fungera som stöd åt lättskötta klätterväxter som skulle kunna planteras vid stolparna för ett mer bonat vägrum. Stolpen är också tänkt att kunna vara kompatibel med att kombineras med annan teknik som till exempel vägbelysning.

An increased use of electricity in vehicles is considered an alternative to decrease the usage of fossil fuels. For private cars, plug-in electric vehicles using batteries are continuously being improved. However, the battery technology of today is not sufficient for trucks if they are to use only electricity. The battery technology is not sufficient to be able to supply the truck with enough propulsion energy to perform an entire drive. However, the hybrid drive technology enables a power recovery and charges the battery when the vehicle applies its brakes. The fuel usage can thereby be decreased through the energy recovery. This master thesis examines the potential of electric road systems, ERSs, which enables a continuous electricity supply to the vehicle when in motion. Similar technologies as an ERS has been used for a long time for trams, trolleybuses and trains, and historically there have also existed cases of electric truck systems. In this thesis the potential for ERSs is examined from the haulage contractor companies’ perspective, which would be users of this system. The potential is in regard to the energy usage per km, the CO2 emissions per km and the cost per km for an ERS vehicle (a hybrid vehicle using an ERS) compared to a hybrid vehicle and to a conventional vehicle. The cost per km includes energy cost, cost for using the ERS infrastructure and the additional vehicle cost. The method used in this study was first to create a broad picture of the concept of ERSs through reading articles, reports, web pages and through conducting interviews with stakeholders within the ERS market. The second part of the method was to create a technology model and an economic model. The models investigate the potential for ERSs through three different cases: a Distribution Case, a Long-Haulage Case and a Mining Case. For all three cases, the energy usage, the cost and the CO2 emissions per km for using a conventional vehicle, a hybrid vehicle and ERS vehicle were generated. Four alternative future scenarios were also tested, in which factors such as energy costs and infrastructure costs were varied. The results show the energy usage, the CO2 emissions and the profitability from the haulage contractor companies’ perspective. The results show that ERSs are not profitable for the Distribution Case in any of the tested scenarios. For the Long-Haulage Case, however, it is profitable in four out of the five tested scenarios. The Mining Case shows mixed profitability results, many times being just above or just below profitable. The energy usage decreased for all the cases and scenarios. Because of this, in combination with the relatively clean electricity production in Sweden, the decrease in CO2 emissions is very large. The 3 conclusions from this thesis are therefore that long-haulage routes show great potential for using ERSs, mining cases have some potential for using ERSs and if distribution routes are to use ERSs this would be only for lowered fossil fuel usage and environmental purposes. / För att minska användandet av fossila bränslen anses ökad användning av elektricitet i fordon vara ett potentiellt alternativ. För laddelbilar inom personbilssektorn förbättras batteritekniken ständigt. Dock ser inte batteriteknikens utveckling ut att vara tillräcklig för lastbilar om de ska kunna köra på enbart el. Även om batteritekniken inte är tillräcklig för att lastbilen ska kunna köra på enbart el så kan batterier användas i lastbilshybrider. Hybridsystemet möjliggör en energiåtervinning där batteriet kan laddas när fordonet bromsar. Bränsleanvändningen kan därmed minskas genom energiåtervinningen. Detta examensarbete utreder potentialen för elektriska vägsystem. Elektriska vägsystem möjliggör kontinuerlig överföring av elektricitet till lastbilar medan de kör. Liknande tekniker har länge använts för spårvagnar, trådbussar, tåg och även i viss utsträckning för trådlastbilar. I detta examensarbete utreds potentialen för elektriska vägsystem utifrån åkeriers perspektiv, eftersom dessa i så fall kommer att vara de som använder systemet. Potentialen bedöms genom att jämföra energianvändning per kilometer, CO2-utsläpp per kilometer och kilometerkostnad för en elvägslastbil jämfört med en konventionell lastbil och jämfört med en hybridlastbil. Kilometerkostnaden innefattar energikostnad, kostnad för att använda elvägsinfrastrukturen och den ytterligare fordonskostnaden. Metoden som användes i denna studie var först att skapa en bred bild av konceptet elektriska vägsystem genom att läsa artiklar, rapporter, hemsidor och att utföra intervjuer med aktörer inom elektriska vägsystem. Den andra delen av metoden var att skapa en ekonomisk och teknisk modell. Tre olika fall modellerades: ett distributionsfall, ett fjärrtrafikfall och ett gruvtransportfall. För dessa tre fall så genererades energianvändningen, CO2-utsläppen och kostnaden per km vid användning av en konventionell lastbil, en hybridlastbil och en hybrid som använder elektriska vägsystem. Fyra alternativa framtidsscenarion testades också, för vilka parametrar såsom energikostnader och infrastrukturkostnader varierades. Alla resultat visar energianvändningen, CO2-utsläppen och lönsamheten utifrån ett åkeriperspektiv. Resultaten visar att elektriska vägsystem inte är lönsamma för distributionsfallet i något av de testade scenarierna. För fjärrtrafik är det lönsamt i fyra av de fem testade scenarierna. Gruvtrafikfallet visar på blandade resultat, där det ofta är precis lönsamt eller nästan lönsamt med elektriska vägsystem. Energianvändningen minskar för alla fall och scenarier. Detta tillsammans med Sveriges relativt rena elektricitetsproduktion innebär att CO2-utsläppen minskar kraftigt. Slutsatserna från detta examensarbete är därför att fjärrtrafik påvisar stor potential för elektriska vägsystem, gruvtrafik har viss potential och distributionstrafik bör endast använda elektriska vägsystem av miljömässiga och fossilbränslereducerande skäl.

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.

The transport sector accounts for a third of Sweden’s total greenhouse gas emissions where cars and heavy trucks dominate the use of fossil fuels. The Swedish government is now intensifying the work for an electrified transport sector where electric roads could be an important part. Electric roads enable heavy vehicles to charge their batteries while driving, which is expected to contribute to environmentally friendly and time-efficient freight transports. To implement electric roads, availability of electric power along the electric roads will be required. This study presents a plan for connecting an electric road to the electricity grid in the electricity network area of Vattenfall Eldistribution. From the results, the idea was to present general conclusions from the experiences of the study, that could contribute in further implementation of electric roads.  The road that has been selected for the study was the E4 between Gävle and Stockholm. A model for calculating the power demand along the electric road has been modeled and connection possibilities to transformer stations has been investigated. The analysis was based on three scenarios where different degrees of strengthening of the existing electricity network were assumed. In addition, a forecast for 2030 and a cost estimation for each scenario has been carried out. The result of the study indicates that for road sections close to larger cities, there are a larger number of connection options in comparison to rural areas. Furthermore, the designed solution in the study required strengthening of the electricity grid and the investment cost was 362 million Swedish crowns.

The transport sector accounts for a third of Sweden’s total greenhouse gas emissions where cars and heavy trucks dominate the use of fossil fuels. The Swedish government is now intensifying the work for an electrified transport sector where electric roads could be an important part. Electric roads enable heavy vehicles to charge their batteries while driving, which is expected to contribute to environmentally friendly and time-efficient freight transports. To implement electric roads, availability of electric power along the electric roads will be required. This study presents a plan for connecting an electric road to the electricity grid in the electricity network area of Vattenfall Eldistribution. From the results, the idea was to present general conclusions from the experiences of the study, that could contribute in further implementation of electric roads. The road that has been selected for the study was the E4 between Gävle and Stockholm. A model for calculating the power demand along the electric road has been modeled and connection possibilities to transformer stations has been investigated. The analysis was based on three scenarios where different degrees of strengthening of the existing electricity network were assumed. In addition, a forecast for 2030 and a cost estimation for each scenario has been carried out. The result of the study indicates that for road sections close to larger cities, there are a larger number of connection options in comparison to rural areas. Furthermore, the designed solution in the study required strengthening of the electricity grid and the investment cost was 362 million Swedish crowns.

The transportation sector is a vital part of today’s society and accounts for 20 % of our global total energy consumption. It is also one of the most greenhouse gas emission intensive sectors as almost 95 % of its energy originates from petroleum-based fuels. Due to the possible harmful nature of greenhouse gases, there is a need for a transition to more sustainable transportation alternatives. A possible alternative to the conventional petroleum-based road transportation is implementation of Electric Road Systems (ERS) in combination with electric vehicles (EVs). ERS are systems that enable dynamic power transfer to the EV's from the roads they are driving on. Consequently, by utilizing ERS in combination with EVs, both the cost and weight of the EV-batteries can be kept to a minimum and the requirement for stops for recharging can also be eliminated. This system further enables heavy vehicles to utilize battery solutions. There are currently in principal three proven ERS technologies, namely, conductive power transfer through overhead lines, conductive power transfer from rails in the road and inductive power transfer through the road. The aim of this report is to evaluate and compare the potential of a full-scale implementation of these ERS technologies on a global and local (Sweden) level from predominantly, an economic and environmental perspective. Furthermore, the thesis also aims to explore how an expansion of ERS might look like until the year 2050 in Sweden using different scenarios. To answer these questions two main models (global and Swedish perspective) with accompanying submodels were produced in Excel. The findings show that not all countries are viable for ERS from an economic standpoint, however, a large number of countries in the world do have good prospects for ERS implementation. Findings further indicated that small and/or developed countries are best suited for ERS implementation. From an economic and environmental perspective the conductive road was found to be the most attractive ERS technology followed by overhead conductive and inductive road ERS technologies. The expansion model developed demonstrates that a fast expansion and implementation of an ERS-based transportation sector is the best approach from an economical perspective where the conductive road technology results in largest cost savings until 2050. / Transportsektorn är en viktig del av dagens samhälle och står för 20% av den totala globala energiförbrukningen. Det är också en av de sektorer med mest växthusgasutsläpp, där nästan 95% av energin härstammar från petroleumbaserade bränslen. På grund av växthusgasers potentiellt skadliga karaktär finns det ett behov för en övergång till mer hållbara transportmedel. En möjlig alternativ till den konventionella petroleumbaserade vägtransporten är implementering av elektriska vägsystem (ERS) i kombination med elfordon. Elektriska vägsystem är system som möjliggör dynamisk kraftöverföring till fordon från vägarna de kör på. Sålunda kan man genom att använda ERS i kombination med elbilar, minimera både kostnaden och vikten av batterierna samt även minska eller eliminera antalet stopp för omladdningar. Dessutom möjliggör detta system att även tunga fordon kan använda sig av batterilösningar. Det finns för närvarande i princip tre beprövade ERS-tekniker, nämligen konduktiv kraftöverföring genom luftledningar, konduktiv kraftöverföring från räls i vägen och induktiv kraftöverföring genom vägen. Syftet med denna rapport är att utvärdera och jämföra potentialen för en fullskalig implementering av dessa ERS-teknik på en global och lokal (Sverige) nivå från, framförallt, ett ekonomiskt- och ekologiskt perspektiv. Rapporten syftar också till att undersöka, med hjälp av olika scenarier, hur en utbyggnad av ERS i Sverige skulle kunna se ut fram till år 2050. För att besvara dessa frågor producerades två huvudmodeller (global och lokal perspektiv) med kompletterande undermodeller i Excel. De erhållna resultaten visar att ERS inte är lönsamt ur ett ekonomisk perspektiv i precis alla de undersökta länder, dock har ett stort antal länder i världen visat sig ha goda förutsättningar för ERS. Vidare visar resultaten att små och/eller utvecklade länder är bäst lämpade för ERS. Ur ett ekonomiskt- och ekologiskt perspektiv har konduktiv kraftöverföring från räls i väg tekniken visat sig vara den mest attraktiva, följt av konduktiv kraftöverföring genom luftledningar och induktiv kraftöverföring genom väg teknikerna. Expansionsmodellen som utvecklats visar att en snabb expansion och implementation av en ERS-baserad vägtransportsektor är det bästa alternativet, där tekniken för konduktiv kraftöverföring från räls i väg ger de största kostnadsbesparingar fram till 2050.