Modernisation of the shuttle wagon's energy system
Palo, Leevi (2026)
Katso/
Sisältö avataan julkiseksi: 22.04.2028
Diplomityö
2026
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026042232229
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026042232229
Tiivistelmä
The objective of this thesis was to figure out, is it profitable to utilize the battery technology in the machine operating in the storage area and replace the current energy system with the battery technology.
The thesis includes a technological review about different battery chemistries, charging strategies and fire safety in industrial environment. In addition, the benchmarking interviews were conducted with the supplier companies to determine the current level of utilization of the battery technology in the industry.
The results of this thesis include a mathematical model of the machine to determine the energy consumption, analysis and comparison of mathematical model with the experimental data, and capacity-based computations for the potential batteries. Additionally, different analyses are conducted for this thesis: cost comparison analysis between the current energy system and battery technology, risk analysis for the battery implementation in wood-based storage area and lifecycle cost analysis for the battery.
Different battery technologies and battery sizes are analysed based on the data from benchmarking interviews and from the mathematical model. Also, a preliminary concept design for mechanical battery placement is presented along with the different architectures for the surrounding components.
Based on the results, the battery technology can be considered to be profitable investment to be utilized in the storage area machine. For the further research, it is recommended to investigate the compatibility of the battery with the surrounding components and finalize the mechanical placement of the battery in the machine before actual investment is made. Diplomityön tavoitteena oli selvittää, onko kannattavaa hyödyntää akkuteknologiaa koneessa, joka operoi varastoalueella ja korvata nykyinen energiajärjestelmä akkuteknologialla.
Diplomityö sisältää teknologisen katsauksen eri akkukemioista, latausstrategioista ja paloturvallisuudesta teollisuusympäristössä. Lisäksi toimittajayritysten kanssa tehtiin vertailuhaastatteluja, jotta voitaisiin selvittää akkutekniikan nykyisen hyödyntämisen taso teollisuudessa.
Diplomityön tulokset sisälsivät matemaattisen mallin energiantarpeen määrittämiseksi, analyysin ja matemaattisen mallin vertailun suhteessa mitattuun dataan ja kapasiteettipohjaiset laskelmat erilaisille potentiaalisille akkukoille. Lisäksi erilaisia analyyseja tehtiin tähän diplomityöhön: hintavertailuanalyysi tämänhetkisen energiajärjestelmän ja akkutekniikan välillä, riskianalyysi akkutekniikan hyödyntämisestä puupohjaisella varastoalueella sekä elinkaarianalyysi akulle.
Vertailuhaastattelujen ja matemaattisen mallin datan perusteella diplomityössä analysoidaan eri akkutekniikoita ja akkukokoja. Lisäksi diplomityössä on esitetty ja analysoitu erilaiset vaihtoehdot komponenttiarkkitehtuureille akun integroimisen seurauksena, sekä laitteelle on tehty alustava konseptisuunnittelu akun mekaanisesta paikoittamisesta.
Tulosten perusteella akkuteknologian hyödyntämistä varastoalueen koneessa voidaan pitää kannattavana investointina. Jatkotutkimuksia varten on suositeltavaa tutkia koneen muiden laitteiden yhteensopivuutta akun integroimisen myötä ja viimeistellä akun mekaaninen paikoitus laitteeseen, ennen kuin investointipäätös tehdään.
The thesis includes a technological review about different battery chemistries, charging strategies and fire safety in industrial environment. In addition, the benchmarking interviews were conducted with the supplier companies to determine the current level of utilization of the battery technology in the industry.
The results of this thesis include a mathematical model of the machine to determine the energy consumption, analysis and comparison of mathematical model with the experimental data, and capacity-based computations for the potential batteries. Additionally, different analyses are conducted for this thesis: cost comparison analysis between the current energy system and battery technology, risk analysis for the battery implementation in wood-based storage area and lifecycle cost analysis for the battery.
Different battery technologies and battery sizes are analysed based on the data from benchmarking interviews and from the mathematical model. Also, a preliminary concept design for mechanical battery placement is presented along with the different architectures for the surrounding components.
Based on the results, the battery technology can be considered to be profitable investment to be utilized in the storage area machine. For the further research, it is recommended to investigate the compatibility of the battery with the surrounding components and finalize the mechanical placement of the battery in the machine before actual investment is made.
Diplomityö sisältää teknologisen katsauksen eri akkukemioista, latausstrategioista ja paloturvallisuudesta teollisuusympäristössä. Lisäksi toimittajayritysten kanssa tehtiin vertailuhaastatteluja, jotta voitaisiin selvittää akkutekniikan nykyisen hyödyntämisen taso teollisuudessa.
Diplomityön tulokset sisälsivät matemaattisen mallin energiantarpeen määrittämiseksi, analyysin ja matemaattisen mallin vertailun suhteessa mitattuun dataan ja kapasiteettipohjaiset laskelmat erilaisille potentiaalisille akkukoille. Lisäksi erilaisia analyyseja tehtiin tähän diplomityöhön: hintavertailuanalyysi tämänhetkisen energiajärjestelmän ja akkutekniikan välillä, riskianalyysi akkutekniikan hyödyntämisestä puupohjaisella varastoalueella sekä elinkaarianalyysi akulle.
Vertailuhaastattelujen ja matemaattisen mallin datan perusteella diplomityössä analysoidaan eri akkutekniikoita ja akkukokoja. Lisäksi diplomityössä on esitetty ja analysoitu erilaiset vaihtoehdot komponenttiarkkitehtuureille akun integroimisen seurauksena, sekä laitteelle on tehty alustava konseptisuunnittelu akun mekaanisesta paikoittamisesta.
Tulosten perusteella akkuteknologian hyödyntämistä varastoalueen koneessa voidaan pitää kannattavana investointina. Jatkotutkimuksia varten on suositeltavaa tutkia koneen muiden laitteiden yhteensopivuutta akun integroimisen myötä ja viimeistellä akun mekaaninen paikoitus laitteeseen, ennen kuin investointipäätös tehdään.