Network Design for Zero Emission Passenger Vessel Services

Denne masteroppgaven studerer mulighetene for å erstatte konvensjonelle hurtigbåter med batteri-elektriske hurtigbåter. På et generelt nivå, undersøker vi hvorvidt tekniske og økonomiske utfordringer kan omgås ved god planlegging av transporttilbudet. Vi innfører en ny blandet heltallsmodell med mål om å minimere summen av operatørens og passasjerenes kostnader knyttet til et batteri-elektrisk hurtigbåttilbud. I modellen tas både strategiske, taktiske og operasjonelle beslutninger. De strategiske beslutningene omfatter båttype, flåtestørrelse og plassering av elektrisk ladeinfrastruktur på land. De taktiske beslutningene består av rute- og frekvensvalg, mens seilingshastighet samt lade- og ventetider er eksempler på operasjonelle avgjørelser. Problemformuleringen er for kompleks til å løses eksakt med kommersiell programvare, og vi presenterer derfor en heuristisk løsningsmetode basert på en dekomponering av problemet. Dekomponeringen skjer ved å fiksere de strategiske beslutningene i den blandete heltallsmodellen, for deretter å individuelt løse de uavhengige subsystemene som oppstår. Vi implementerer og løser heuristikken både for batteri-elektriske og konvensjonelle hurtigbåter, ved hjelp av data innhentet fra et reelt hurtigbåtsamband i Florø, Norge. Vi løser problemet både for konvensjonelle hurtigbåter og nullutslippsbåter for å kunne estimere kostanden ved en overgang til nullutslippsløsninger, samt for å undersøke hvordan (dersom) løsningen forandrer seg. I tillegg til å løse problemet for alle havnene i Florøområdet, lager vi også to instanser med færre havner, hvor disse selektert på bakgrunn av henholdsvis høy etterspørsel og korte reiseavstander til Florø. Resultatene viser at nullutslippsløsningene totalt sett er dyrere i alle instanser. Overgangskostnaden (abatement cost) var derimot lavere i instansen med kortere reiseavstander til Florø enn i de to andre instansene, noe som indikerer at en overgang til nullutslippsbåter er dyrere for hurtigbåtsamband som dekker større geografiske områder. Et annet viktig resultat er en generell divergens mellom de taktiske beslutningene tatt i nullutslippsløsningene og i de konvensjonelle løsningene. Konvensjonelle hurtigbåter kan fullføre lengre ruter innenfor en gitt tidsperiode, mens nullutslippsbåter egner seg bedre til kortere ruter, da de må lades hyppig. Resultatene viser også at etterspørselsmønsteret har stor innvirkning på rutestruktur og frekvensvalg. Fra en beslutningstakers synsvinkel, bidrar denne masteroppgaven til å belyse verdien av å replanlegge eksisterende hurtibåtssamband for å ta hensyn til tekniske og økonomiske begrensninger tilknyttet overgangen til nullutslipp. Spesielt, ser vi at en videreføring av gode ruter og frekvenser for konvensjonelle hurtigbåter, ikke bare er dyrt for nullutslippsbåter, men i mange tilfeller ikke gjennomførbart. En generell betraktning er likevel at fremtiden er lovende for hurtigbåtssamband basert på nullutslippsteknologi, når nevnte tekniske og økonomiske begrensinger hensyntas