An environmental assessment of the electrification of construction machinery

Abstract

En rask overgang til mindre utslippsintensive teknologier er nødvendig for å dempe effektene av klimaendringer. Byggeaktiviteter er en betydelig kilde til utslipp over hele verden, og en stor bidragsyter til dette er den direkte og indirekte miljøpåvirkningen fra anleggsmaskiner. Miljøpåvirkningen av elektrifiseringen av to av de vanligste anleggsmaskinene, hjullastere og gravemaskiner, utforskes som et alternativ for å begrense miljøpåvirkningen.

En sammenlignende livssyklusvurdering gjøres ved hjelp av maskindata fra produsenter, en modell for produktivitet, data for eksos utslipp og modeller for indirekte utslipp ved produksjon, vedlikehold og bruk av maskinene. Miljøpåvirkningen av anleggsmaskinenes levetid finner man ved å bruke disse modellene. Gitt den betydelige forskjellen, brukes både norske og europeiske karbonintensiteter for konsekvensberegning av elektrisitet.

I de fleste tilfeller finner man en betydelig reduksjon i miljøbelastningen ved å ta i bruk elektriske anleggsmaskiner. Norge er spesielt egnet for denne transisjonen på grunn av tilgjengelig lavkarbonelektrisitet. Det viser seg at en elektrisk gravemaskin i Norge i gjennomsnitt har 76% mindre påvirkning på klimaet enn en dieselgraver. I Europa er elektrisitet relativt karbonintensiv, og de potensielle gevinstene for miljøpåvirkningen er betraktelig redusert, så mye at tilpasning av høyere konsentrasjonsblandinger av biodiesel kan helt slette den. Selv om LCA fant at miljøpåvirkningen fra produksjon var høyere for elektriske maskiner, var bidraget fra batterier markant mindre enn forventet. Basert på resultatene konkluderes det med at ytterligere tilpasning av elektriske anleggsmaskiner er fordelaktig på grunn av forbedringen i deres miljøytelse.

A rapid transition to less emission-intensive technologies is needed to mitigate the effects of climate change. Construction activities are a significant source of emissions worldwide, and a major contributor to this is the direct and indirect environmental impact of construction machines. The environmental impact of the electrification of two of the most common construction machines, wheel loaders and excavators, is explored as an option to limit the environmental impact.

A comparative life cycle assessment is done using machine data from manufacturers, a model for productivity, tailpipe emissions data, and models for imbued emissions in the manufacturing, maintenance, and use of the machines. The environmental impact of the construction machines' life is found by using these models. Given the considerable difference, both Norwegian and European carbon intensities are used for the impact calculation of electricity.

In most cases, a significant reduction in the environmental impact is found for adopting electric construction machines. Norway is especially suitable for this transition because of the low-carbon electricity. It is found that, on average, an electric excavator in Norway has 76% less impact on the climate than a diesel excavator. In Europe, electricity is relatively carbon-intensive, and the potential gains to the environmental impact are considerably lessened, so much that adapting higher concentration blends of biodiesel might completely negate it. Although the LCA found that the environmental impact from manufacturing was higher for electric vehicles, the contribution of batteries was markedly less than expected. Based on the results, it is concluded that further adaptation of electric construction machinery is advantageous due to the improvement in their environmental performance.