Profitability of zero- and low-emission container handling equipment

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202003031488
Title: Profitability of zero- and low-emission container handling equipment
Author: Tenho, Noora
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Economics and Management
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202003031488
http://hdl.handle.net/10138/312840
Thesis level: master's thesis
Discipline: Ympäristöekonomia
Environmental Economics
Miljöekonomi
Abstract: Suurin osa kansainväliseen meriliikenteen ja sen toimitusketjun päästöihin liittyvästä tutkimuksesta keskittyy laivoihin ja niiden energiatehokkuuteen. Myös ketjun muissa osissa, kuten konttisatamissa, voidaan saavuttaa huomattavia päästövähennyksiä. Terveydelle haitalliset kaasumaiset ja partikkelimaiset päästöt sekä ilmastonmuutosta aiheuttavat kasvihuonekaasupäästöt (KHK-päästöt) ovat satamissa suurimpia ympäristöön liittyviä huolenaiheita. Niitä aiheuttavat satamaan saapuvien laivojen ja rekkojen lisäksi rahdin käsittelyyn käytettävät laitteet. Tämä tutkielma keskittyy mobiilien lastinkäsittelylaitteiden käytönaikaisiin päästöihin. Sen tavoite on arvioida diesel-, hybridi -ja akkukäyttöisen koneen kannattavuutta yksityisestä ja yhteiskunnallisesta näkökulmasta, kun KHK-päästöillä ja alueellisilla päästöillä on merkitystä yhteiskunnalle. Teknologioiden kannattavuutta on mitattu laskemalla investoinneille nettonykyarvot olettaen koneen käyttöiäksi 40 000 tuntia. Päästöjen yhteiskunnalle aiheuttamaa haittaa on arvioitu laskemalla niiden haittakustannukset. Analyysi kattaa dieselin palamisen yhteydessä syntyvät NOX ja PM -päästöt sekä dieselin ja sähkön käytöstä aiheutuvat merkittävimmät KHK-päästöt (CH4, CO2 ja NH3). Perustapauksessa akkukäyttöinen kone oli kannattavin teknologia sekä yksityisestä että yhteiskunnallisesta näkökulmasta. Yksityisten kustannusten nykyarvo oli 6 % alhaisempi hybridiin verrattuna ja 9 % alhaisempi diesel-koneeseen verrattuna. Lisäksi akkukäyttöisen koneen käytöstä aiheutuvat yhteiskunnalliset kustannukset olivat 9 % alhaisemmat hybridiin verrattuna ja 12 % alhaisemmat diesel-koneeseen verrattuna. Myös silloin kun kustannusparametreja varioitiin yksitellen, akkukäyttöisen koneen kustannukset olivat muihin teknologioihin verrattuna alemmat. Ainoastaan dieselin hinnan ollessa alhainen jokin toinen teknologiavaihtoehto nousi kannattavammaksi. Typpioksidi- ja pienhiukkaspäästöjen tasoja tarkasteltaessa hybridin ja akkukäyttöisen koneen hyödyt diesel-koneeseen verrattuna ovat selkeät, mutta saavutettavan hyödyn määrä vaihtelee haittakustannusten valitun tason mukaan. Akkukäyttöisen koneen käytönaikaiset KHK-päästöt puolestaan riippuvat lataussähkön alkuperästä. Euroopan sähköverkon keskimääräistä CO2-päästökerrointa käytettäessä akkukäyttöisen koneen operatiiviset CO2-päästöt olivat yli 65 % pienemmät diesel-koneeseen verrattuna. Suomen sähköverkkojen keskiarvokerrointa käyttäessä akkukäyttöisen koneen päästöt olivat noin 89 % alhaisemmat kuin diesel-koneella ja 84 % alhaisemmat kuin hybridillä.Tiivistelmä – Referat – Abstract Majority of research on emission reductions in the maritime logistics chain has focused on ships and their energy efficiency. Also other parts of the chain, such as container terminals, retain untapped emission reduction potential. Gaseous and particulate exhaust emissions and greenhouse gas emissions (GHG) rank among the top environmental concerns in ports. Main sources for these emissions are energy consumed by ships and trucks entering the port and cargo handling machines operating at the port site. This thesis focuses on emissions generated during the use phase of mobile cargo handling machines. Its main objective is to evaluate the private and social profitability of diesel-electric (ICEV), hybrid (HEV) and battery-electric (BEV) machine when GHG and regional emissions matter for the society. The profitability of each technology is measured with the net present value (NPV) method, assuming 40,000 machine lifetime hours. The harmful effects of emissions on society are monetized by estimating their social cost. Emissions included in the analysis are NOx, PM and the main GHGs from fuel combustion (CH4, CO2 and NH3). In the base case, BEV was the most profitable technology, both from the private and social perspective. The private net present costs of BEV were 6% lower compared to the HEV and 9% lower compared to the ICEV. Respectively, the social net present costs of BEV were 9% lower compared to the HEV and 12% lower compared to the ICEV. Even when the cost parameters were varied one at a time, the savings in operational costs for the BEV compared to other alternatives were significant. BEV had the lowest costs in each scenario except for when the diesel price was low. Only in the low diesel price scenario another alternative (HEV) had the lowest costs. The air quality benefits of both hybrid (HEV) and battery-electric (BEV) container handling machines are clear in comparison to the conventional diesel machine (ICEV). However, the magnitude of benefits depends on the level of damage cost applied in the analysis. The operational CO2 emissions of the BEV depend on the origin of the charging electricity. When applying the CO2 emission factor for average European electricity grid, CO2 emissions from the BEV were approximately 67% lower compared to the ICEV. With Finland’s average grid emission factor, BEV emissions were 89% lower compared to ICEV and 84% lower compared to HEV. In general, there is uncertainty about costs used in the study as they have been gathered from multiple, in part unscientific sources. The research topic is also constrained by scarcity of reliable and public information from ports and terminals. However, the future seems more promising with the increasing digitalization in the industry as well as the growing demand for corporate transparency and reporting on non-financial topics.
Subject: GHG emissions
cargo handling
port emissions
environmental economics


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record