kth.sePublications KTH
Operational message
There are currently operational disruptions. Troubleshooting is in progress.
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Geospatial Analysis and MILP Cost Minimisation of a Solar PV and BESS Connected Electric Truck Charging System in the United States: A Feasibility Study of Co-located Solar and BESS Charging System
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Energy Technology, Heat and Power Technology.
2025 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Integrerad Geospatial Analys och MILP-optimering för placering av ett Solcells- och BESS-anslutet Laddsystem för Lastbilar i USA (Swedish)
Abstract [en]

The electrification of freight transport requires cost-effective and scalable infrastructure for charging electric trucks. This thesis investigates the technoeconomic feasibility of deploying co-located photovoltaic (PV) and battery energy storage systems (BESS) for electric truck charging in the United States, with the goal of minimising the cost of electricity (CoE). A two-stage methodology is applied: (1) a geospatial analysis to identify the promising regions of deployment based on regulatory, market, and locational factors, and (2) a MixedInteger Linear Programming (MILP) model to optimise system sizing and operation for a minimised CoE. The geospatial analysis identifies ERCOT South in Texas as the optimal location for minimising CoE, benefiting from deregulated market structures, a merchant-friendly policy environment, high solar irradiance, and cost of land. The energy-only market design of ERCOT enables revenue stacking through power purchase agreements (PPAs), participation in the spot market, and provision of ancillary services. The MILP model, optimised for one week per month for the first half of the year 2024, utilising weather and market data for that time, achieves a negative Cost of Electricity (CoE) of 13.60 USDc/kWh, a profit primarily driven by ancillary market prices. The CoE remains negative when increasing CAPEX and OPEX costs for the system under the same model period, removing the month of May, however, where ERCOT experiences a significant price spike in ancillary services, results in a positive CoE of 24.47 USDc/kWh, comparable to the cost of a diesel truck. Throughout a comparative analysis of other U.S. regions shows the tradeoffs between the ERCOT market and policy support. The findings underscore that optimal site selection is context-dependent and should align with investor risk appetite, policy preferences, and project objectives. This thesis presents an overarching framework for understanding site selection and modelling of CoE, providing insights for developers, policymakers, and logistics stakeholders seeking to accelerate the decarbonization of the U.S. freight sector.

Abstract [sv]

Elektrifieringen av godstransporter behöver kostnadseffektiv och skalbar infrastruktur för laddning av eldrivna lastbilar. Denna avhandling undersöker den tekno-ekonomiska genomförbarheten för att implementera samallokerade solcellsanläggningar och batterilagringssystem för lastbilsladdning i USA, med målet att minimera kostnaden för elektricitet (CoE). En tvåstegsmetod används för att nå syftet med arbetet: (1) en geografisk analys för att identifiera lovande regioner för etablering genomförs, etalbaserat på regulatoriska, marknadsmässiga och lokala faktorer, samt (2) en Mixed-Integer Linear Programming (MILP) model byggs för att optimera systemstorlek och drift med målet att minimera CoE. Den geografiska analysen identifierar elektricitetsmarknadedn ERCOT i Texas som den mest lovande platsen för att minimera elpriset, med ground på dess avreglerade marknadsstrukturer, affärsvänliga policyklimat, höga solinstrålning och låga markkostnader. ERCOT marknadsdesign möjliggör intäktsdiversifiering genom kraftköpsavtal (PPA), deltagande på spotmarknaden och tillhandahållande av stödtjänster. MILP-modellen, optimerad över representativa veckor under 2024, uppnår ett negativt elpris på 13,60 USDc/kWh, en lönsamhet främst driven av stödtjänster. Elpriset förblir negativt när kapital och driftkostnader ökar under samma modelleringsperiod. Tas däremot månaden Maj ut ur modelleringsperioden, där ERCOT har en signifikant prisökning av stödtjänster, landar elpriset på 24.46 USDc/kWh, en prisnivå jämförbar med kostnaden för disellastbilar. En jämförande analys av andra regioner i USA belyser avvägningar mellan marknadstillgång i ERCOT och ett mer stabil policy-stöd i andra stater. Resultaten visar att optimal lokalisering är högst kontextberoende och bör anpassas efter investerarens risktolerans, policyprioriteringar och projektmål. Avhandlingen presenterar ett övergripande ramverk för att öka förståelsen av platsval och genom modellering av CoE, erbjuder vägledning till utvecklare, beslutsfattare och logistikaktörer som vill påskynda avkarboniseringen av den amerikanska godstransportsektorn.

Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 91
Series
TRITA-ITM-EX ; 2025:390
Keywords [en]
Site Selection, Co-location, PV, Battery Energy Storage (BESS), Truck Charging, Cost of Electricity (CoE), MILP, Electricity Markets, Policy Support
Keywords [sv]
Samlokalisering, Solceller, BESS, Lastbilsladdning, Elektricitetskostnad, Marknadsdynamik, Policystöd, MILP, Geografisk analys
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-373104OAI: oai:DiVA.org:kth-373104DiVA, id: diva2:2014657
External cooperation
Einride AB
Subject / course
Thermal Engineering
Educational program
Degree of Master
Presentation
2025-11-16, 00:00
Supervisors
Examiners
Available from: 2025-11-18 Created: 2025-11-18 Last updated: 2025-11-18Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(14680 kB)70 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 14680 kBChecksum SHA-512
20e37fa1bad3ce658eb20b01845c2b9a260603a4251658ee1c4230e98f5d1d664612b42ec081e99b2837013a52699cb996d0e87286691bf661891d9ea39b0ce1
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Heat and Power Technology
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 506 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf