dc.contributor.advisor | Bakker, Steffen J. | |
dc.contributor.advisor | van Beesten, Ruben | |
dc.contributor.author | Brynildsen, Ingvild Synnøve | |
dc.contributor.author | Sandvig, Anette | |
dc.contributor.author | Siqveland, Marit | |
dc.date.accessioned | 2022-10-04T17:21:37Z | |
dc.date.available | 2022-10-04T17:21:37Z | |
dc.date.issued | 2022 | |
dc.identifier | no.ntnu:inspera:116343971:116356435 | |
dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/11250/3023764 | |
dc.description.abstract | I denne masteroppgaven presenterer vi en model for dekarbonisering av det norske godstransportnettverket
over tid. Problemet innebærer å allokere flyt av varer mellom norske
fylker og utenlandske soner til ulike transportformer og drivstoff. Dette er gjort på en måte
som garanterer en løsning som etterkommer utslippsreduksjonskravene som den norske
regjeringen har forpliktet seg til gjennom Parisavtalen. Dekarbonisering oppnås gjennom
innfasing av nye, bærekraftige drivstoff, som er begrenset med tanke på teknisk modenhet,
skalerbarhet, nødvendig infrastruktur og mulig innfasingsrate inn i den eksisterende
flåten. Investeringer i infrastruktur muliggjør en økning i bruken av visse transportformer
og drivstoff.
Problemet er modellert som en stokastisk og strategisk nettverksdesignmodell for godstransport
med flere transportformer. Modellen innehar elementer fra modellering av
energisystemer, slik som eksplisitte utslippsrestriksjoner og begrensninger relatert til hvor
modne nye drivstoffteknologier er. Modenhetsnivået for ulike drivstoff er ukjent og derfor
modellert på en stokastisk måte slik at modellen tar hensyn denne usikkerheten når her-og-
nå-beslutningene skal tas. Så vidt vi vet, er det å inkludere utslippsrestriksjoner, samt
muligheten for å benytte flere kombinasjoner av transportformer og drivstoff, noe som
ikke er blitt gjort før innen transportmodellering. Transportmodeller med stokastiske
modenhetsnivåer for ulike drivstoff er heller ikke funnet i den tilgjengelige litteraturen.
Vi tester modellformuleringen vår på en casestudie som inkluderer all etterspørsel av godstransport
i Norge, både innenlands og internasjonal transport til og fra landet. Realistiske
data for etterspørsel, kostnader, kapasiteter og utslippsfaktorer er samlet inn fra flere kilder
og systematisert for casestudiet. Resultatene våre viser at en total dekarboniserting av
det norske transportsystemet innen 2050 er nærmest umulig å oppnå. Dette skyldes i
hovedsak at nye, bærekraftige drivstoff ikke blir modne nok til å møte all etterspørsel.
Resultanene våre peker på sjøtransport som den mest ideelle transportformen, både for
innenriks og internasjonal transport, og på ammoniakk som den mest kostnadseffektive av
de miljøvennlige drivstoffene innen sjøtransport. Vi observerer at store investeringer i jernbaneinfrastruktur
gjennomføres i den stokastiske modellen, men ikke i den deterministiske
versjonen av modellen. Dette tyder på at den stokastiske modellen fanger opp elementer
ved problemet som det deterministiske modellen ikke gjør, og at jernbaneinvesteringer gir
en mer fleksibel løsning, uavhengig av realiseringen av de usikre modenhetsnivåene. | |
dc.description.abstract | In this thesis we present the problem of modelling decarbonization of the Norwegian freight
transportation system over time. The problem entails assigning the flow of goods between
Norwegian counties and international zones to modes and fuels. This is done in a way that
ensures a solution with minimal system costs that complies with the emissions constraints
the Norwegian government has committed to through the Paris Agreement. Decarbonization
is achieved through increased usage of sustainable fuels, which are constrained in
terms of their technical maturity, scalability, needed infrastructure and how quickly they
can be phased into the existing fleet of vehicles. Investments in infrastructure allow for a
greater usage of certain modes and fuels.
The problem is modelled as a stochastic strategic multi-modal freight transportation network
design model, with added elements from energy system modelling such as explicit
emission constrains and maturity limits on new technologies. The maturity limits are
uncertain and are thus modelled in a stochastic manner, which allows the model to take
this uncertainty into account when making the first-stage decisions. Including emission
constraints and the possibility of using multiple mode-fuel combinations has not yet been
done in freight transport modelling to the best of our knowledge. Freight transport models
with stochastic fuel maturities are also not found in the available literature.
We test our model formulation on a case study where all demand for freight transport
in Norway is included, both domestic transport and all international transport to and
from the country. Realistic data for demand, costs, capacities and emission factors were
gathered from multiple sources and systematized for our case study. Our results show
that a complete decarbonization of the Norwegian transportation system by 2050 is near
impossible to achieve. This is mainly due to the maturity of new sustainable duels being
too low to cover all demand. Our results indicate that sea is the preferred mode of
transportation, both internationally and domestically, and that ammonia is the most costeffective
new fuel for sea transport. We also observe that considerable investments in rail
infrastructure are made in the stochastic model, though not in a deterministic version of
the model. This suggests that the stochastic approach captures elements of the problem
that the deterministic model fails to do, and that rail investments ensures added flexibility
no matter the realization of fuel maturities. | |
dc.language | eng | |
dc.publisher | NTNU | |
dc.title | Stochastic Network Design Modelling for Decarbonization of the Norwegian Freight Transportation System | |
dc.type | Master thesis | |