Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Bränslecellstruckar och dieseltruckar inom lagerverksamhet: En jämförande livscykelanalys och kostnadskalkyl
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Sustainable development, Environmental science and Engineering.
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Sustainable development, Environmental science and Engineering.
2018 (Swedish)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
Fuel cell and diesel material handling equipment for warehouse operations : A comparative life cycle assessment and cost analysis (English)
Abstract [sv]

Den miljöpåverkan förbränning av fossila bränslen ger upphov till måste minskas och med

fortsatt ökad e-handel blir behovet att lagerverksamheter, där de interna transporterna oftast

utgörs av dieseltruckar, större. Konkurrenskraftiga alternativa bränslen behövs för att

tillgodose det ökade behovet. Bränslecellstruckar drivna på vätgas producerad med elektricitet

från förnyelsebara energikällor skulle kunna vara ett alternativ då emissionerna enbart består

av vatten. För att undersöka om bränslecellstruckar orsakar mindre miljöpåverkan utfördes en

jämförande livscykelanalys på en 5 tons diesel- respektive bränslecellstruck. Jämförelsen

utfördes både för en bränslecellstruck där framställningen av vätgasen sker lokalt och för en

där vätgasen köps in från en gasleverantör. Framställningen i de båda fallen sker genom

alkalisk vattenelektrolys. Jämförelsen gjordes på ett fallspecifikt lager för Ramirent i Brunna

där det idag finns 21 stycken truckar som drivs på diesel.

Resultatet visar på att skillnaden i miljöpåverkan mellan bränslecellstruckarnas två olika fall

är minimal, men att dieseltrucken bidrar till mer miljöpåverkan i 14 av 18

miljöpåverkanskategorier utifrån ett livscykelperspektiv. För dieseltrucken är det utvinningen

och förbränningen av dieseln som har störst påverkan i de flesta miljöpåverkanskategorier.

Vidare visar resultatet att bränslecellen, samt tillverkningen av den, är det som generellt

bidrar till mest miljöpåverkan för de flesta påverkanskategorierna för bränslecellstrucken.

För att möjliggöra en omställning krävs ofta inte bara att den är bättre ur miljösynpunkt, utan

att omställningen dessutom är kostnadseffektiv. Därmed beräknades även kostnaderna för en

omställning med hjälp av nuvärdesmetoden för de tre olika fallen. Detta gjordes genom att

först låta de befintliga dieseltruckarna, med en antagen livslängd på 20 000 drifttimmar, bytas

ut succesivt under en 10 års period mot nya dieseltruckar. För de båda andra fallen säljs

dieseltruckarna med restvärden och nya bränslecellstruckar, samt en ny tankstation, köps in.

För fallet med egenproducerad vätgas måste även en elektrolysanläggning införskaffas till

skillnad från fallet med inköpt vätgas.

Resultatet visar på att investeringen med bränslecellstruckar inte är kostnadseffektiv för

varken egenproducerad eller inköpt vätgas. Kostnaderna ökar med 3,4% respektive 28,9%

över en 10 års period, jämfört med att fortsätta använda dieseltruckar. Vidare visar en

känslighetsanalys i studien att ett nystartat lager, i samma storlek som Ramirents i Brunna, är

mer lönsamt om bränslecellstruckar köps in och en vätgasproduktion etableras än om

dieseltruckar köps in. Kostnadsreduktionen för detta scenario är 1,4% över en 10 års period.

Studiens känslighetsanalys visar att lönsamhet för inköpt vätgas uppnås för ett nystartat lager

och Ramirents lager när vätgaspriset sjunkit med 59,5% respektive 71,6% från dagens pris

222 kr/kg. Ytterligare resultat från känslighetsanalysen visar att potential finns att öka de

årliga intäkterna för fallet med egenproducerad vätgas genom att sälja den extra mängd vätgas

som kan produceras med elektrolysanläggningen, men som inte används av truckarna.

Avslutningsvis kan det konstateras att bränslecellstruckar har mindre total miljöpåverkan ur

ett livscykelperspektiv. Det är i dagsläget inte lönsamt att övergå från diesel- till

bränslecellstruckar på Ramirents lager i Brunna. För en 10 års period är dock de extra

kostnaderna för fallet med egenproducerad vätgas relativt små. Känslighetsanalysen visar

dessutom på potentiellt mindre kostnader för bränslecellstruckar med egenproducerad vätgas

för nystartade lager. Priset på vätgas och dess utveckling är en betydande parameter för

investeringens lönsamhet för fallet med inköpt vätgas. Rekommendationer för vidare studier

är att undersöka möjligheten att sälja överskottsvätgas, samt biprodukten syrgas, från den

egna elektrolysanläggningen för att öka de årliga intäkterna.

Abstract [en]

The environmental impact from fossil fuels must be reduced and with the continued increase

in e-commerce, the need for warehouse operations becomes greater, where internal transports

usually consists of diesel forklifts. Competitive alternative fuels are necessary to meet the

increased need. Fuel cell forklifts powered by hydrogen produced from renewable energy

sources could be an option, since the emissions consist solely of water. To investigate whether

fuel cell forklifts cause less environmental impact, a comparative life cycle analysis was

performed on a 5-tonne diesel and fuel cell forklift, respectively. The comparison was carried

out both for a fuel cell forklift where the hydrogen is produced locally and for one where the

hydrogen is purchased from a gas supplier. The production method is alkaline water

electrolysis for both cases. The comparison was made on a case specific warehouse for

Ramirent in Brunna, where there are currently 21 diesel forklifts.

The result shows that the difference in environmental impact between the two different cases

of fuel cell trucks is minimal, but that the diesel truck contributes to more impact in 14 of 18

environmental impact categories from a life cycle perspective. For the diesel forklift, it is the

extraction and incineration of the diesel that has the greatest impact in most environmental

impact categories. Furthermore, the result shows that the fuel cell, as well as the production of

it, is generally contributing to the most impact categories for the fuel cell truck.

To enable a transformation, it is often not only required that it is better from an environmental

perspective, but also cost effective. Thus, calculations were carried out for the cost of a

transformation, using the net present value method for the three different cases. This was first

done by replacing the existing diesel trucks, with an assumed lifetime of 20,000 hours of

operation, successively over a 10-year period for new diesel trucks. In the both other cases,

the diesel trucks with residual values are sold and new fuel cell trucks, as well as a new

hydrogen station, are purchased. For the scenario with locally produced hydrogen, an

electrolysis plant must also be purchased as opposed to the scenario with purchased hydrogen.

The result shows that the investment in fuel cell trucks is not cost effective for either locally

produced or purchased hydrogen. Costs increase by 3.4% and 28.9%, respectively, over a 10-

year period, as compared to a continued use of diesel trucks. Furthermore, a sensitivity

analysis in the study shows that a new warehouse, with the same size as Ramirents in Brunna,

is more profitable if fuel cell trucks are purchased, and a hydrogen production is established,

than if diesel trucks are purchased. The cost reduction for this scenario is 1.4% for a 10-year

period. The sensitivity analysis of the study shows that profitability for purchased hydrogen is

reached for a new warehouse and Ramirent's warehouse when the hydrogen price has been

reduced by 59.5% and 71.6%, respectively, from today's price of 222 SEK/kg. Further results

from the sensitivity analysis show that there is a potential to increase the annual revenues, for

the scenario with hydrogen production, by selling excess hydrogen from the electrolysis plant.

In conclusion, fuel cell trucks have less overall environmental impact from a life cycle

perspective. At present, it is not profitable to switch from diesel to fuel cell trucks at

Ramirent's warehouse in Brunna. However, for a 10-year period, the extra costs for the

scenario with locally produced hydrogen are relatively small. In addition, the sensitivity

analysis shows potentially lower costs for fuel cell trucks with local hydrogen production for

newly started warehouses. The price of hydrogen and its development is a significant

parameter for the investment's profitability for the scenario with purchased hydrogen.

Recommendations for further studies are to examine the possibility of selling excess

hydrogen, as well as the by-product oxygen, from the electrolysis to increase annual revenues.

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 71
Series
TRITA-ABE-MBT ; 18190
Keywords [en]
LCA, fuel cell MHE, hydrogen, cost analysis
Keywords [sv]
LCA, bränslecellstruck, vätgas, kostnadskalkyl
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-229857OAI: oai:DiVA.org:kth-229857DiVA, id: diva2:1214942
Educational program
Master of Science in Engineering - Energy and Environment
Supervisors
Examiners
Available from: 2018-08-09 Created: 2018-06-07 Last updated: 2018-08-09Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1432 kB)1 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1432 kBChecksum SHA-512
5e0e5e72e098c7279147663832cd97d7d035e6ec3144fda295c812cb8bee7b38b86a0a94c6554f0b07c6719d745d17cd112b2781011061fc0cdcbb021c2c411c
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Sustainable development, Environmental science and Engineering
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 11 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf