1. BaSaMa & HiWi
    2.  

[BA/SA] - Total-Cost-of-Ownership of Battery-Electric Construction Machinery: Accounting for Productivity Effects of Electrification

Institut
Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik (TUM-ED)
Typ
Bachelorarbeit / Semesterarbeit /
Inhalt
theoretisch /  
Beschreibung

Ausgangssituation 

Die Elektrifizierung von Baumaschinen verändert die Kostenstruktur des Maschinenbetriebs grundlegend: Batteriekosten, Ladeinfrastruktur und volatile Energiepreise treten als neue oder stärker gewichtete Kostenfaktoren neben klassische Größen wie Anschaffung und Wartung. Bisherige TCO-Betrachtungen für elektrische Baumaschinen (BECM) übernehmen dabei meist das Rechenschema konventioneller Maschinen, ohne diese veränderte Struktur systematisch abzubilden.

Zugleich kann die Elektrifizierung Unsicherheiten hinsichtlich der Produktivität der Flotte einführen – etwa durch Ladezeiten oder begrenzte Ladeinfrastruktur –, die sich in rein kostenbasierten TCO-Betrachtungen bislang nicht angemessen widerspiegeln.

 

Ziel der Arbeit

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines dreistufigen TCO-Frameworks für BECM (Einzelmaschine, Flotte, Projekt), das anhand eines Erdbau-Anwendungsfalls getestet wird. Dabei sollen folgende Fragestellungen beantwortet werden:

 

  • Inwiefern unterscheiden sich bestehende TCO-Ansätze für BECM von denen konventioneller Baumaschinen und angrenzender elektrifizierter Flotten, und welche Methoden lassen sich übertragen?
  • Wie lässt sich die veränderte Kostenstruktur von BECM unter Berücksichtigung der Flottenproduktivität über die drei Analyseebenen abbilden?
  • Unter welchen Bedingungen (Maschinen- und Projektattribute) weicht eine projektbasierte TCO signifikant von einer vereinfachten Maschinen- bzw. Flottenbetrachtung ab?

 

Mögliche Arbeitspakete

  • Literaturrecherche zu TCO-Ansätzen für Baumaschinen, BECM und angrenzende elektrifizierte Flotten 
  • Entwicklung eines dreistufigen TCO-Frameworks (Einzelmaschine, Flotte, Projekt) 
  • Aufbau eines Erdbau-Simulationsszenarios mit Ladeinfrastruktur und Energiepreisunsicherheit 
  • Auswertung und Sensitivitätsanalyse zur Ableitung von Handlungsempfehlungen

Background

The electrification of construction machinery fundamentally changes the cost structure of machine operation: battery cost, charging infrastructure, and volatile energy prices emerge as new or more heavily weighted cost factors alongside classical ones such as acquisition and maintenance. Existing TCO approaches for battery-electric construction machinery (BECM) largely reuse the calculation scheme of conventional machinery, without systematically capturing this changed structure.

At the same time, electrification can introduce uncertainty regarding fleet productivity — for instance through charging times or limited charging infrastructure — which purely cost-based TCO approaches do not yet adequately reflect.

 

Objective

The objective of this thesis is to develop a three-tier TCO framework for BECM (single machine, fleet, project), tested on an earthmoving use case. The following questions should be answered:

 

  • How do existing TCO approaches for BECM differ from those for conventional construction machinery and adjacent electrified fleets, and which methods can be transferred?
  • How can the changed cost structure of BECM be captured while accounting for fleet productivity across the three levels of analysis?
  • Under what conditions (machine and project attributes) does a project-level TCO diverge significantly from a simplified single-machine or fleet-level analysis?

 

Work packages

  • Literature review on TCO approaches for construction machinery, BECM, and adjacent electrified fleets 
  • Development of a three-tier TCO framework (single machine, fleet, project) 
  • Development of an earthmoving simulation scenario with charging infrastructure and energy-price uncertainty 
  • Evaluation and sensitivity analysis to derive 
Voraussetzungen
  • Studium in einem technischen oder ingenieurwissenschaftlichen Studiengang
  • Interesse an nachhaltigen Bauprozessen und Kostenmodellierung
  • Grundkenntnisse in Python oder Plant Simulation
  • Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
  • Gute Deutsch- und/oder Englischkenntnisse
  • Enrollment in a technical or engineering program
  • Interest in sustainable construction processes and cost modeling
  • Basic knowledge of Python or Plant Simulation
  • Independent and structured working style
  • Good German and/or English language skills
Möglicher Beginn
sofort
Kontakt
Alexandre Bedrikow, M.Sc.
Raum: MW 0509
Tel.: +49 89 289 15994
alexandre.bedrikowtum.de
Ausschreibung