Produktutveckling och

(1)

Examensarbete

Utvecklingsingenjör 180 hp

Hybridtillämpning av polymermembran- bränsleceller för tvåhjulsfordon

Produktutveckling och

innovationsledning 22,5 hp

Halmstad 2020-07-05

Adam Jisland och Simon Sandahl

(2)

I

Abstract

The transport industry needs to change. Since the start of industrialism, fossil emissions from vehicles and transport have increased exponentially. Emissions affect both humans, animals and nature. This need to be reduced to stop global warming.

This report presents a solution for the transport industry that enables completely environmentally neutral transport and fuel – hydrogen and fuel cells.

The project team has examined technical parts of the fuel cell industry to determine how to create such an efficient fuel cell system as possible. The goal of the project is to carry out sustainable integration of fuel cells in a vehicle product that uses batteries as primary energy storage. Today’s consumption and use of lithium-ion batteries will pose future challenges, the group therefore wants to develop a proactive product that results in an extended lifespan and creates benefits by combining two technologies. The report handles the entire development process from idea to finished product with a final part before a market introduction.

This result has become a prototype vehicle that is ready for hydrogen operation. An

implementation plan has also been developed for how to implement fuel cells and hydrogen in an existing or future electric vehicle. The result is thus a comprehensive solution for how to transition to fully sustainable transport.

With a concrete result and sustainable development in focus, the project team has created a product that will show leadership and inspire the transport industry to change and transform towards hydrogen gas energy.

(3)

II

Sammanfattning

Transportindustrin måste förändras. Sedan industrialismens start har fossila utsläppen från fordon och transporter ökat exponentiellt. Utsläppen påverkar både människa, djur och natur.

Detta behöver minska för att få stopp på den globala uppvärmningen.

I denna rapport presenteras en lösning för transportindustrin som möjliggör helt miljöneutrala transporter och drivmedel – vätgas och bränsleceller.

Projektgruppen har undersökt tekniska delar av bränslecellsindustrin för att avgöra hur man kan skapa ett så effektivt bränslecellssystem som möjligt. Projektets mål är att utföra en hållbar integrering av bränsleceller i en fordonsprodukt som använder batterier som primär energilagring. Dagens konsumtion och användning av litium jon-batterier kommer medföra framtida utmaningar, gruppen vill därför utveckla en proaktiv produkt som medför en förlängd livslängd och skapar fördelar genom att kombinera två tekniker.

Resultatet har blivit ett prototypfordon som är redo för vätgasdrift. En implementeringsplan är även framtagen för hur man implementerar bränsleceller och vätgas i ett befintligt eller

framtida elektriskt fordon. Resultatet är en helhetslösning för hur man kan övergå i helt hållbara transporter.

Med ett konkret resultat och hållbar utveckling i fokus har projektgruppen skapat en produkt som kommer visa ledarskap och inspirera transportindustrin att förändras och transformeras mot vätgasenergi.

(4)

III

Förord

Denna rapport är skapad av Adam Jisland och Simon Sandahl. Båda är

utvecklingsingenjörsstudenter på Högskolan i Halmstad och har från hösten år 2019 till sommaren år 2020 arbetat fram denna examensrapport. Examensarbetet görs inom området produktutveckling och innovationsledning med vetenskaplig metod.

Båda projektmedlemmarna har sedan barnsben haft ett brinnande intresse för fordon och fordonsindustrin. På senare år har intresset för elektrifiering inom denna bransch skapat nyfikenhet och påvisat idéer på förbättringar.

Projektgruppen vill tacka alla personer som har stöttat projektet med tankar, idéer och motivation – detta stöd har varit ovärderligt!

Vi vill rikta ett extra stort tack till Decon AB och Fredrik Hansen för stöttning med

komponenter och expertis. Vi vill även tacka vår handledare och examinator Leif Nordin för allt stöd under projektets gång.

……….……….

Adam Jisland Simon Sandahl

(5)

IV

Innehållsförteckning

1. Inledning ... 1

1.1. Bakgrund ... 1

1.2. Behov/problemformulering ... 1

1.3. Mål & Syfte ... 2

1.4. Avgränsningar ... 2

2. Referensram ... 3

2.1. Teori ... 3

2.2. Projektmodell ... 10

2.3. Verktyg ... 12

3. Vetenskaplig metod ... 18

3.1. Uppstartsfasen ... 18

3.2. Planeringsfasen ... 18

3.3. Förstudiefasen ... 19

3.4. Idégenereringsfasen ... 19

3.5. Modelleringsfasen ... 20

4. Projektplanering ... 21

4.1. Tidsplanering ... 21

4.2. Ekonomisk översikt och finansiering ... 21

4.3. Organisation ... 22

4.4. Projektrisker ... 23

5. Utvecklingsprocess ... 24

5.1. Insamling av data ... 24

5.2. Problemformulering ... 24

5.3. Finansiering ... 24

5.4. BAD, PAD, MAD ... 25

5.5. CAD ... 25

5.6. Konceptbeskrivning ... 26

5.7. Kravspecifikation ... 26

5.8. Bränslecells dimensionering ... 27

5.9. Byggnation av prototyp ... 33

6. Produktbeskrivning ... 35

(6)

V

6.1. Prototypfordonet ... 35

6.2. Bränslecellsdimensionering ... 36

7. Produktionsprocessen ... 37

7.1. Inköp ... 37

7.2. Kompetensbehov ... 37

8. Affärssystem ... 38

8.1. Business Model Canvas ... 38

8.2. Tilltänkt marknad ... 39

8.3. Marknadsanalys ... 39

8.4. Marknadsplan ... 40

8.5. Ekonomiska kalkyler ... 40

9. Utvecklingsmöjligheter ... 42

9.1. Hållbarutveckling ... 42

10. Diskussion och reflektion ... 44

10.1.1. Produkt ... 44

11.1.2. Projekt ... 44

Referenser ... 46

(7)

1

1. Inledning

1.1. Bakgrund

Transport har sedan industrialismens start blivit en väsentligt avgörande faktor för människors levnadsstandard. Transporter har nämligen en stor del i det vardagliga livet – oavsett om det gäller transport av produkter eller människor.¹²

Transporternas form och teknik har varierat över tid och är i en konstant och varierande utveckling. På senare tid har elektrifieringen av transportmedel blivit en betydande roll och något de olika transportföretagen lägger mångmiljardresurser på årligen. Framförallt för att elektrifieringen har en betydande roll för att uppnå de globala miljömålen.

Fossila bränslen ligger i forntiden.

Förbränningen luktar illa, är kostsamt och skadar människans och planetens miljö. Tiden för elektrifiering är här. Elektrifiering av fordon och fordonsindustrin kommer med stora

möjligheter men även med svårigheter som följd. Projektets syfte är att påvisa att bränsleceller är framtidens sätt att lagra energi i framtidens fordon.

1.2. Behov/problemformulering

Dagens elektriska fordon använder sig uteslutande av litium jon-batterier. Detta

lagringsalternativ har till fördel att kunna leverera ström oberoende av laddningskapacitet samt kunna hantera snabba upp- och urladdningar. En nackdel som på senare tid har uppdagats är att dessa batterier är begränsade till råvaror och livslängd. Den moderna batteritekniken är samtidigt ekonomiskt kostsam och gör den därmed svåråtkomlig till målgrupper med begränsad ekonomi.

Vätgas förknippas ofta med risker, framförallt brandrisk. Att skapa en produkt som använder vätgas som primär bränslekälla kan därför bli förknippad med en oro om säkerhet. En produkt som kommer användas och köpas av privatpersoner behöver därför innefatta sig av höga krav på driftsäkerhet och personsäkerhet.

Bränslecellstekniken är en gammal teknik som på senare år har fått uppmärksamhet inom framförallt fordonsindustrin. Men varför ser vi inte bränslecellsfordon idag på våra vägar och ute i samhället? Övergången till bränsleceller i dagens fordon är en lång process, för att nå dit behövs demonstrationsprojekt och produkter som påvisar att tekniken är möjlig.

1 Rodrigue, Jean-Paul. The Geography of Transport Systems. Routledge. 5 uppl 2020

2 Jan Fuglestvedt, Terje Berntsen, Gunnar Myhre, Kristin Rypdal, and Ragnhild Bieltvedt Skeie. Climate forcing from the transport sectors.

(8)

2

1.3. Mål & Syfte

Genom att skapa en moped som använder bränsleceller och vätgaslagring som bränslekälla kommer vi åskådliggöra för användare och fordonstillverkare att detta är en teknik inom framtidens transportmedel. Projektets mål är därmed att utföra en hållbar integrering av bränsleceller i en produkt som utgår från batterier som primär energilagring. Detta för att minska användningen av batterier, som ej tillhör ett cirkulärt hållbart samhälle, samtidigt som man gör produkten mer mottagligt för användaren och enklare för företag att implementera den optimerade drivlinan på marknaden.

1.3.1 Projektmål

• Skapa ett fungerande fordon som har vätgas som energikälla.

• Ta fram en modulär lösning för att möjliggöra en kostnadseffektiv uppskalning/nedskalning av bränsleceller.

• Demonstration och testkörning av fordonet vid en presentation??? (25-05-2020) och UTEXPO-mässan (3/4-06-2020).

1.3.2 Effektmål

• Påvisa enkelheten att använda bränsleceller som primär bränslekälla i fordon.

• Öka förtroendet för gemeneman att vätgas är en säker bränslekälla för människa, djur och natur.

1.4. Avgränsningar

• Projektet kommer inte utföra egentillverkning av bränsleceller.

• Prototypfordonet kommer ej registreras för väglagligt bruk.

(9)

3

2. Referensram

2.1. Teori

Kapitlet Teori och referensram innehåller teori, fakta och data för arbetets grund. Här presenteras teorier som kommer ligga till grund av arbetets resultat och slutsats. Områden som hanteras är teori om bränslecellsteknologins fördelar och nackdelar, alternativa energilagringsmedel och vätgasens roll i samhället.

2.1.1. Vad är en bränslecell?

En bränslecell kan enkelt beskrivas som en produkt som använder bränsle för att skapa elektricitet. Så länge en bränslecell matas med bränsle kommer den producera en produkt (elektricitet) och enbart producera värme och vatten som restprodukt.³

Figur 1 - Generell beskrivning av en H2-O2 bränslecell

I Figur 1 beskrivs den generella processen för hur vätgas (H2) tillsammans med syrgas (O2) genomgår bränslecellen för att skapa en bioprodukt av vatten (H2O) och produkten

elektricitet.

Bränslecellen karaktäriseras genom att på ett effektivt sätt omvandla energin i vätgasen och syrgasen till elektricitet. Detta görs i en process som är helt fri från mekaniskt rörliga komponenter som i sin tur skapar en mycket tyst process.⁴

Forskare menar att bränsleceller är en mycket lovande och klimatsmart teknologi för att tillverka och lagra energi i ett brett spann av tekniska produkter och komponenter. Detta tack vare att den enda biprodukten som produceras är vatten (H2O).⁵

En bränslecell innehåller tre huvudsakliga komponenter. Två elektroder (en anod och en katod) positioneras på en elektrolyt. Anoden förses med vätgas och luft (som innehåller syrgas) matas till katoden. Vätet joniseras och utsöndrar H⁺ som transporteras över till katoden. Elektronerna når katoden genom en extern krets medan protonerna förflyttas genom elektrolyten. Vidare kommer elektroner, protoner och syre samlas vid katoden för att bilda vatten och värme. I figur 2 visualiseras nämnt förlopp.⁶

3 Cha, Suk-Won; Colella, Whitney; Prinz Fritz B. Fuel Cell Fundamentals. John Wiley & Sons, Incorporated. 3 uppl. 2006.

4 P L Zervas; A. Tatsis; H. Sarimveis. CFD Modeling and Optimization of Fuel-Cell Systems. Nova Science Publishers, Incorporated. 1 uppl. 2008.

(10)

4

Figur 2 - Layout för en H2-O2 bränslecell.

Reaktionen hos respektive elektrod kan beskrivas med följande:

Anod: 2𝐻₂ → 4𝐻⁺+ 4𝑒 (6.1–1)

Katod: 𝑂₂+ 4𝐻⁺+ 4𝑒 → 2𝐻₂𝑂 (6.1–2)

Den totala reaktionen ges av:

𝐻₂ +¹

2𝑂₂ → 𝐻₂𝑂 (6.1–3)

Bränsleceller återfinns i en rad olika varianter där bränslecellens elektrolyt är grunden för benämningen. De fem vanligaste bränslecellerna som återfinns är

Polymerelektrolytbränslecell (PEM fuel cell eller PEMFC), Alkalisk bränslecell (AFC), Fosforsyrabränslecell (PAFC), Smältkarbonatbränslecell (MCFC) och Fastoxidbränslecell (SOFC). På senare tid har PEM-bränsleceller blivit allt mer populära och återfinns i en mängd produkttillämpningar.⁷

Polymerelektrolytbränsleceller (PEMFC) använder sig av ett tunt membran (<50 µm) av protonkonduktiva material i sin elektrolyt.⁸ Materialvalet av elektrolyten beror på vilken typ av applikation bränslecellen ska driva eller installeras i. Det utförs mycket forskning inom området att hitta nya och effektiva material till elektrolyten i en PEMFC, med andra ord finns det en mängd val av material till elektrolyt, anod och katod.⁹ Den typiska arbetstemperaturen ligger i förhållande till andra bränsleceller lågt, arbetstemperaturen ligger i spannet 60–80°C.

7 Zhang, Jiujun. PEM Fuel Cell Electrocatalysts and Catalyst Layers: Fundamentals and Applications. Springer.

1 uppl. 2008.

8 Barbir, Frano. PEM Fuel Cells: Theory and Practice. Elsevier Science & Technology. 1 uppl. 2005.

9 Cha, Suk-Won; Colella, Whitney; Prinz Fritz B. Fuel Cell Fundamentals. John Wiley & Sons, Incorporated. 3 uppl. 2006.

(11)

5

PEMFC är en stark kandidat till användandet inom fordonsindustrin samt andra portabla energilösningar tack vare sin förhållandevis låga arbetstemperatur samt möjlighet till

skalbarhet.¹⁰ Det är även denna bränslecellskemi som är vanligtvis förekommande i produkter och på marknaden idag.¹¹

Alkaliska bränsleceller (AFC) arbetar antingen på hög värme (>250°C) eller i det lägre spannet (<120°C).

Kaliumhydroxid (KOH) används som primär elektrolyt, man varierar inbladningen beroende på vilket temperaturområde man vill arbeta med. Vid det högre temperaturspannet använder man en mix av 85% och vid det lägre spannet använder man en mix mellan 35–50%. Den övriga mixen i elektrolyten består vanligast av asbest. Elektroderna kan anta en mängd olika ämnen så som nickel (Ni), silver (Ag), oxider och ädelmetaller.¹²

Fosforsyrabränsleceller (PAFC) använder uteslutande en närmare 100% elektrolyt av

koncentrerad fosfatsyra. För att binda syran används kiselkarbid, elektroderna byggs oftast av platina. Arbetstemperaturen ligger vanligen i spannet 150–220°C. Denna typ av bränslecell återfinns oftast som stationära energistationer där större effektuttag görs (200kW).¹³

Smältkarbonatbränslecell (MCFC) har en kombinerad elektrolyt av alkalimetaller (Li, Na, K) som återfås i en matris av LiAlO2. Arbetstemperaturen är hög i jämförelse mot andra typer av bränsleceller, temperaturerna ligger oftast i spannet 600–700°C. På grund av den höga

arbetstemperaturen är ädelmetaller inte nödvändiga som material till elektroderna.¹⁴ Fastoxidbränslecell (SOFC) använder sig av en keramisk elektrolyt, oftast en elektrolyt av Y2O3-stabiliserad ZrO2 (YSZ). Arbetstemperaturen ligger mellan 800–1000°C.¹⁵

I figur 3 jämförs de fem vanligaste bränslecellerna mot de väsentligaste funktionsskillnaderna.

PEMFC PAFC AFC MCFC SOFC

Elektrolyt Polymermembran Flytande H3PO4 Flytande KOH Smält karbonat Keramik

Laddning H⁺ H⁺ OH^- CO32- O^2-

Arbetstemperatur 80°C 200°C 60–220°C 650°C 600–1000°C

Katalysator Platina Platina Platina Nickel Keramik Bränsletyp H2, metanol H2 H2 H2, CH4 H2, CH4, CO

Figur 3 - Jämförelse av olika bränslecellstyper

11 https://www.powercell.se/en/products-and-services/fuel-cell-stacks/ (Hämtad 2020-05-13)

(12)

6 2.1.2 Energilagring i form av vätgas

Att lagra energi i form av vätgas är ett bra och energitätt sätt för många branscher, inte minst fordons branschen. Vätgastankar kan trycksättas till 690 bar för fordon men trycksätts oftast mellan 200–450 bar¹⁶. Redan vid 200 bar har vätgas en energidensitet på 33.3 kWh/kg, eller 0.53 kWh/liter, medan diesel, vilket är ett väldigt vanligt drivmedel i dagens produkter, har en energidensitet på cirka 12 kWh/kg¹⁷. Vid lagring av vätgas tillkommer även vikten av

lagringstanken. Vätgas har en maximal verkningsgrad på cirka 80 % men är oftast

dimensionerade så att de har en verkningsgrad strax över 40 %. Dock vid många applikationer tas även värmeenergin till vara på och kan på så vis öka verkningsgraden ytterligare.¹⁸

2.1.3. Produkter

Bränsleceller kan användas i en stor mängd av applikationer som försörjer sig på elektricitet.

Detta är tack vare att bränsleceller kan generera effekter i ett brett spann – från några watt (W) till flera kilowatt (kW). Mängder av applikationer har demonstrerats i prototypstadium men redan i dagens samhälle återfinns en mängd produkter som helt eller delvis använder

bränsleceller som primär energikälla. Typiska tillämpningar kan hittas inom fordonsindustrin där bilar, bussar och lastbilar inkluderas. En annan bransch är byggindustrin, där allt från enklare bostadshus till större lägenhetshus inkluderas.¹⁹

Även fast en mängd olika applikationer använder sig av bränsleceller behöver detta inte betyda att design, konstruktion och typ av bränslecell är den samma. Detta innebär att design och konstruktion av en bränslecell varierar från applikation till applikation. Typiska design- och konstruktionsparametrar som varierar mellan olika applikationstillämpningar är:

• Effektivitet

• Värmeanvändning

• Uppstartstid

• Arbetstid

• Storlek (fysisk storlek av bränslecellsstack)

• Fysisk vikt

• Bränsletillförsel

Runt år 2000 hade fordonsföretagen Daimler, Chrysler, Ford och General Motors presenterat egna koncept på fordon som var helt eller delvis drivna på bränslecellsteknik och vätgas och primär energikälla.²⁰ 20 år senare finns det en mängd applikationskoncept, men även

16 Barbir, Frano. PEM Fuel Cells: Theory and Practice. Elsevier Science & Technology. 1 uppl. 2005

17 Zittel, Werner & Wurster, Reinhold & Bolkow, Ludwig. Advantages and Disadvantages of Hydrogen.

Hydrogen in the Energy Sector. Systemtechnik Gmbitt 1996.

(13)

7

produktionsfärdiga produkter, från olika biltillverkare och företag som har tillämpat bränslecellstekniken som primär energikälla.²¹²²²³

2.1.4. Säkerhetsaspekter

För ett fordon drivet av vätgas existerar det två primära risker – personskada på grund av elektrisk chock och brandrisk (bränslet). En elbil (även om den inte använder bränsleceller som primär energikälla) brukar ha en standardspänning som överstiger 350V. Denna spänning är även relevant för bilar som använder bränsleceller som primär energikälla. Ett fordon som använder en standardspänning på mindre än 50V klassas däremot inte som allmänfarlig.²⁴ Det finns en mängd olika fordonsregler som hanterar det aktuella området. Det är allt ifrån allmänna råd till föreskrifter kring säkerhet och arbete i utsatt miljö för bland annat

starkströmsanläggningar. I detta stycke staplas ett urval av föreskrifter som berör området vilka kan ge läsaren en mer djupgående inblick i de konstruktions krav och säkerhetsaspekter som berörs vid utveckling-, tillverkning- samt arbete kring fordon. Till störst majoritet består lagstiftningarna om säkerhetsföreskrifter mot företagen om dess anställdas arbetsplatsmiljö samt säkerhetsaspekterna kring själva framförandet av fordonet.

Det urval av regleringar är enligt följande:

• (ELSÄK-FS 1999:5) Elsäkerhetsverket: Starkströmsföreskrifterna.

• (ELSÄK-FS 2006:1) Elsäkerhetsverket: Elsäkerhet vid arbete i yrkesmässig verksamhet.

• (SS EN 50 110–1) Svenska Institutet för Standard: Skötsel av elektriska anläggningar.

• (AFS 2006:4) Arbetsmiljöverkets: Användning av arbetsutrustning.

• (AFS 2001:1) Arbetsmiljöverkets: Systematiskt arbetsmiljöarbete.

• (SFS 1977:1160, 3 kap. §2) Sveriges Riksdag: Arbetsmiljölag (Allmänna skyldigheter).

• (ECE R 100) United Nations Economic Commission for Europe: Battery standard.

• (2003:778, 2 kap. §2) Sveriges Riksdag: Lag om skydd mot olyckor (Enskildas skyldigheter).

21 https://www.carmagazine.co.uk/car-reviews/renault/renault-scenic-zev-h2-prototype-2008-review/ (Hämtad 2020-05-10)

22 https://www.easier.com/5440-mercedes-benz-a-class-f-cell-vehicle-to-visit-london.html (hämtad 2020-05-10)

23 http://www.businesskorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=552 (hämtad 2020-05-10)

24 The International Consurtium for Fire Safety, Health and The Environment. Safety issues regarding fuel cell vehicles and hydrogen fueled vehicles. (hämtad 2020-05-12)

(14)

8 2.1.5. Hybridlösning

En bränslecell är en effektiv generator och konverterare av energi, på grund av den

elektrokemiska och termodynamiska processen är responstiden (även kallad reaktionstiden) väldigt lång.²⁵

En kombination mellan bränsleceller och batterier, en hybridlösning, kan man låta fördelarna av den ena komponenten komplettera den andres svagheter och vise varse. Därmed kan man leverera en lösning som möter de flesta kundspecificerade behoven hos exempelvis en

fordonstillverkare som både vill ha en låg vikt och hög effektivitet samt ändå kräver en snabb responstid vid exempelvis accelerationer.²⁶ Bränslecellen står för en effektiv

energikonverterare med vätgas (H2) som energikälla, den snabba responstiden med upp- och urladdning står batterier för. Batteriet agerar även lagringsenhet av överskottsenergi från konvertering och motorgenerering.

Hybridkonfigurationen ger produktutvecklaren möjlighet till två olika lösningar, antingen tillåts bränslecellen att hantera, i detta fall, fordonets grundläggande effekten samt dess genomsnittliga effekten och sedan låta batterierna ta hand om själva toppeffekten som drivlinan utsätts för. Det andra alternativet är att göra tvärt om.

Batterier medför däremot en utmaning när det kommer till dess livslängd, genom att skapa en hybridlösning möjliggörs det att kunna låta

batteriet befinna sig inom det optimala intervallet av laddning för att på så vis utöka batteriets livslängd.²⁷ Figur 5 beskriver hur ett batteris livslängd påverkas av uppladdningsintervall mot antal cykler (som kan antagas som livslängd). Tydligt ser man att ett batteri som laddas mellan 75%-25% (blå funktion i graf) har en längre livslängd sett till effektivitet över tid. Ett batteri som laddas mellan 100%-25% (svart funktion i graf) tenderar att tappa

laddningseffektivitet över tid.²⁸

26 Vlog: ”myFC News Vlog | Our Core Technology” 29-08-2019

27 Vlog: ”myFC Tech Vlog | Fuel Cell Battery Systems” 21-10-2019

Figur 4: https://image.slidesharecdn.com/1economicsofpowergeneration-150713044325-lva1- app6891/95/economics-of-power-generation-15-638.jpg?cb=1436762692 (2020-05-02) Figur 5: https://batteryuniversity.com/ (2020-05-02)

28 https://batteryuniversity.com/learn/article/how_to_prolong_lithium_based_batteries (15-5-2020)

Figur 4 – Illustrerar effektförbrukningens olika nivåer vilka refereras till i rapporten.

Figur 5 – Extrapolering av ett litium-jonbatteris livslängd.

(15)

9 2.1.6. Infrastruktur – Vätgas

Den uppbyggda infrastrukturen med vätgastankstationer är alltid under diskussion när bränslecellsfordon kommer på tal. Detta är en relevant fråga då många initiativ har grundats med mål att öka antalet tankanläggningar för privatpersoner, detta är även en aspekt som är en flaskhals när det kommer till lönsamheten av att utveckla ett fordon med alternativt drivmedel mot det som anses vara standard idag.

Ett exempel på initiativ är Nordic Hydrogen Corridor under ledning av Vätgas Sverige som består av ett samarbete mellan Vätgas Sverige, Toyota, Hyundai, Statkraft och Everfuel.²⁹ Tidigare har även Sweco och AGA, bland flera, varit en del av detta initiativ.³⁰

Nordic Hydrogen Corridor är ett projekt delfinansierat av EU med en total budget på 200 miljoner Euro för att skapa en hållbar infrastruktur kring vätgasdrivna fordon i

Norden.³¹

Under år 2018 var fyra vätgasstationer installerade i Sverige, då planerades även byggnationen av ytterligare två. En station finns i Umeå och ytterligare en i Arlanda, Stockholm. Dessutom var målet att Sverige skulle år 2020 utöka antalet stationer med åtta nya anläggningar som skulle resultera i totalt 14 tankstationer runt om i landet.³² I skrivandets stund har Sverige fem vätgasstationer

uppdelade i Göteborg, Mariestad, Arlanda, Sandviken och Umeå. Dock är stationen i Göteborg för närvarande inte i bruk.³³

Anledningen till att målet inte fullföljdes var enligt Björn Aronsson, VD på Vätgas Sverige, till största del på grund av utesluten medfinansiering samt att olika

samarbetspartners byttes ut, vilket har resulterat i den omorganisation som nämnts ovan. Detta har i sin tur påverkat både budget samt projektupplägget och därför har

det beslutats om att skjuta upp målet för initiativet till år 2022, vilket innebär åtta nya

tankstationer. Dessutom nämner Aronsson att Sverige motarbetar EU:s direktiv vilket handlar om att uppmana medlemsstater att utöka infrastrukturen för alternativa drivmedel, där bland vätgas. Tyskland är ledande i Europa och har sammanlagt 83 tankstationer med ett mål på 100 stationer innan årsskiftet. Aronsson uttrycker att de har en förhoppning om att regeringen och

29 http://www.vatgas.se/2020/02/10/vatgasinfrastuktur-i-den-nordiska-transportkorridoren/ (07-05-2020)

30 http://www.vatgas.se/2018/01/03/32-svenska-stader-vill-ha-vatgastankstation/ (07-05-2020)

31 http://www.scandinavianhydrogen.org/nhc/ (07-05-2020)

32 http://www.vatgas.se/2018/01/03/32-svenska-stader-vill-ha-vatgastankstation/ (07-05-2020)

33 http://www.vatgas.se/tanka/stationer/ (07-05-2020) Figur 6: http://www.h2stations.org (2020-05-15)

Figur 6 – Karta som visualiserar hur infrastrukturen ser ut med verksamma vätgasstationer mellan Sverige och övriga delar i Europa.

(16)

10

myndigheter ska avsätta 300 MSEK för att finansiera byggnation av ytterligare cirka 30 stationer i Sverige.³⁴

Det återfinns idag 178 vätgasstationer i Asien, 114 återfinns i Japan och 33 i Sydkorea. I Kina finns det 27, dessa används dock uteslutande till att tanka bussar och lastbilar.³⁵

Japan anses vara ett av de länderna inom Asiens gränser som har störst potential för vätgas- och bränslecellsteknik. Under år 2000 ingick den japanska staten ett avtal om att investera 25 miljarder yen (ungefär 230 miljoner USD) i forskning och utveckling av bränslecellsteknik.

År 2004 hade 31 miljarder yen (ungefär 290 miljoner USD) nyttjas till ändamålet. Utöver detta återfinns en mängd aktiviteter för att utveckla och hitta kostnadseffektiva lösningar inom bränslecellsteknik.³⁶

Sydkorea har även investerat stora summor (38 miljoner USD) för att utveckla tekniker och infrastruktur inom bränslecellsteknik. Sydkorea anser vidare att vätgasteknik är ett måste för ett land om man vill utveckla sin ekonomi med miljön i åtanke.³⁷

Kina har flera startade program för att utveckla bränslecellstekniker. Under år 2002

finansierades ett program för att utveckla egna PEMFC, investeringen uppgick till ett värde på ungefär 18 miljoner USD. Vidare har Kina vid år 2014 gjort investeringar hos

fordonssidan på närmare 120 miljoner USD, detta för att utveckla tekniken inom fordonsindustrin.³⁸

2.2. Projektmodell

Projektgruppen har valt att arbeta med projektmodellen Lean Product Development som huvudsaklig projektmodell. Valet av denna projektmodell har gjorts för att nyttja fasta arbetssätt som finns beskrivet i modellen men även att möjliggöra en inblandning av andra projektmodeller och projektledningsverktyg, som Iterative Design Process.

Projektmodellen kommer varvas med verktyg och modeller som beskrivs i kapitel 2.3.

Verktyg. Detta för att hantera idéer, arbetssätt och problemlösning i ett vidare perspektiv som möjliggöra ett eller flera angreppssätt.

2.2.1. Lean Product Development

Lean Product Development (LPD) sägs härstamma från Toyota Production System (TPS), vidare det vi idag benämner som Lean produktion. Det finns tydliga skillnader mellan produktion och produktutveckling, där produktionens loopback strävar efter att leta efter sölerier medan produktutvecklingens loopbacks strävar efter inhämtning av kunskap och

34 Bilaga 1

35 https://fuelcellsworks.com/news/in-2019-83-new-hydrogen-refuelling-stations-worldwide/ (hämtad 2020-5- 15)

36 M. Pudukudy et al. / Renewable and Sustainable Energy Reviews 30 (2014)

(17)

11 erfarenheter.³⁹

LPD kan delas in i tre nivåer eller aspekter:

• Värderingar

• Principer, tänkande och filosofi

• Metoder och verktyg

Värderingar inkluderar och kännetecknas av fem underkategorier. Respekt för individen, användarfokus, fokus på värdeskapande, helhetsperspektiv och disciplin och målmedvetenhet.

Principer, tänkande och filosofi hanterar kulturen och tankesättet för produktutvecklingens metoder och verktyg. Exempelvis att fokusera på resurser istället för aktiviteten och att alltid arbeta med ständiga förbättringar (kaizen).

Metoder och verktyg handlar framförallt om att visualisera arbetet och dess arbetsprocesser för att skapa en hög kvalitet på kommunikation med exempelvis projektets alla intressenter.

I ett dynamiskt synsätt söker man efter att göra nästan rätt. Mer exakt söker man att uppnå 80 procent av lösningen i första försöket. I andra försöket har man som ambition att uppnå resterande 20 procent för att slutgiltigt komma fram till en 100 procentig lösning.⁴⁰

80/20-regeln kan hänvisas och förknippas tillsammans med Paretoprincipen – 80 procent av händelser beror på 20 procent av handlingar.⁴¹

2.2.2. Iterativ Design Process

Figur 7 – Visualisering av den iterativa designprocessen.

Ordet iterativ härstammar från matematikens iteration – ett annat ord för upprepning. Inom den agila projektmodellen betyder detta att man hela tiden arbetar med förbättringar och bitvis finjusterar produkten man utvecklar.

Processen blir därför att man först tar fram en design, exempelvis en skiss. Sedan använder man underlagen för att påbörja en prototyp av exempelvis modellera eller 3D-printing. När

39 L. Holmdahl. Lean Product Development 2.0. 1 uppl. 2016

41 https://www.investopedia.com/terms/p/paretoprinciple.asp, (Hämtad 2020-03-26) Figur 7: https://miro.medium.com/max/703/0*36fLS6baWgdMb3_O.png (2020-03-03)

(18)

12

prototypen är klar påbörjas en utvärdering för att sedan gå tillbaka till designstadiet med erfarenheter och data.

Nyckeln i processen är att hela tiden ta små, men snabba steg, för att bitvis förbättra utvecklingen av produkten.⁴²

2.3. Verktyg

Kapitlet verktyg är till för att du som läsare ska få en förståelse över vilka metoder, verktyg och modeller som har använts i sin helhet under projektets gång. Metoderna redovisas för att redogöra över hur projektgruppen har kommit fram till de resultat som gjorts.

2.3.1. Brainstorming

Brainstorming är ett verktyg för att hitta lösningar på definierade problem och även ett verktyg för att generera nya idéer på exempelvis produktlösningar. Vidare innebär

brainstorming att man attackerar problem från flera håll och dimensioner för att komma fram till en hållbar lösning.⁴³

2.3.2 Patentundersökning

En patentundersökning utförs genom att använda Patent Databas (PRV) för att hitta patent som är i kraft, men även för att hitta patent som har löpt ut. Genom PRV-databasen har man även möjlighet att hitta patent som är aktiva på andra marknader. Sökningen görs genom att definiera olika och specifika nyckelord som kan leda till att man hittar patent inom olika branscher och produkter.

2.3.3. Kanban-tavla

Figur 8 – En Kanban-tavla med post-it lappar.

42 http://www.technologystudent.com/despro_flsh/iterative1.html. (14-05-2020)

43 Lupton, Ellen. Graphic Design Thinking: Beyond Brainstorming. Princeton Architectural Press. 2011. s.13 Figur 8: https://onbird.se/wp-content/uploads/2019/05/IMG_7203_curves.jpg (2020-03-14)

(19)

13

En Kanban-tavla är en metod inom projektplanering för att organisera projektets arbete.

Tavlan är uppdelad i ett rutnätsliknande struktur som består av tre delar; To-Do, Doing, Done.

Metodiken är att man som projektgrupp bryter ner arbetsuppgifter och aktiviteter till mer lätthanterliga delar som sedan skrivs på post-it lappar. Lappen placeras sedan på To-Do-delen av tavlan. När en projektmedlem sedan påbörjar arbetsuppgiften som står på lappen så flyttas den över till Doing området. När uppgiften sedan är avklarad så placeras denna lapp på Done området.

Genom att arbeta med denna metodik får man en tydlig överblick över projektets arbete samt faser. Projektmedlemmarna kan även använda tavlan vid exempelvis mötesgenomgång för att på ett effektivt sätt diskutera relevanta aktiviteter inom projektet, med andra ord visualiseras flödet av arbetsuppgifter under projektets gång.

2.3.4. Kalender med milstolpar

En omfattande kalender med milstolpar är ett viktigt underlag för övriga planeringsverktyg och projektgruppen. I kalendern rapporteras lediga dagar eller upptagna timmar för

projektmedlemmar samt inplanerade möten och övriga kommentarer skrivas ned.

Milstolparna markerar viktiga skeden i projektet. En milstolpe ska vara tydligt ställd och namngiven på ett lämpligt sätt för att åtskilja dem åt. Att missa en milstolpe kan innebära konsekvenser, i detta projekt är de flesta milstolpar examinationstillfällen. En milstolpe kan även vara en indikation på att projektet ligger i fas.⁴⁴

2.3.5. Projektfaser

Projektgruppen har valt att arbeta med fem faser vid framställning av konceptet i projektet.

Uppstartsfasen inkluderar en marknadsanalys som undersöker konkurrenters produkter och lösningar. Syftet med detta är att hitta inspiration till lösningar och idéer för den egna

produkten. Inom fasen inkluderas även en patentdatabassökning. Databassökningen utförs hos Svenska Patentverket (PRV) för att framförallt undersöka patent som är verksamma på den svenska marknaden. En utökad sökning utförs även på europeiska-, amerikanska- samt asiatiska marknaden.

Planeringsfasen utförs för att strukturera, visualisera och planera projektets olika aktiviteter och deadlines. Planeringsdokument, kalendrar och övrigt material samlas på en gemensam molnplattform för att säkerställa att projektmedlemmarna alltid har tillgång till informationen.

I denna fas inkluderas även en social riskanalys som utförs gemensamt för gruppens

medlemmar. I analysen ska projektmedlemmarnas planerade närvaro/frånvaro dokumenteras.

Men även övriga aktiviteter som har en direkt eller indirekt påverkan på projektet ska

dokumenteras. Den sociala riskanalysen ska sedan analyseras och hanteras mot och med data från kalender och aktiviteter.

44 Tonnquist, Bo. Projektledning. Sanoma Utbildning. 4 uppl. 2012.

(20)

14

Förstudiefasen är till för att samla information och kunskap om hur produkten ska fungera. I förstudien ingår även att analysera marknaden och kundens behov av den tänkta produkten samt tekniska lösningar.

Idégenereringsfasen är första steget i att skapa egna lösningar från idéer, information och data från tidigare faser. Skissverktyg och enklare beräkningsprogram används för att visualisera och analysera idéer.

Modelleringsfasen hanterar resultaten från idégenereringsfasen för att skapa tre dimensionella modeller (CAD-ritningar). Här utförs även beräkningar och optimeringar hos enskilda men framförallt komponenter tillsammans.

2.3.6. BAD, PAD & MAD

Denna metod används för att komma vidare från en abstrakt och diffus nivå till att komma fram till en väldefinierad lösning. Metoden är i sin helhet väldigt enkel och nästintill självgående i en utvecklingsprocess av en produkt.

Utvecklingen börjar med att man tänker på lösningar som övergår till att utvecklaren skissar på ett papper. Därefter skapas en enklare fysisk modell för att kunna få en känsla över produktens utformning, måttsättningen är sedan att färdigställa produkten i en digital 3D- ritning.

Brain Aided Design (BAD) är en intensiv tankeverksamhet som har en stor del i själva koncept- och konstruktionsutvecklingen. Det är ett verktygssteg som oftast görs utan att utvecklaren reflekterar över det. BAD används som ett sätt att bolla med idéer och testa idéerna för problem redan i tankeprocessen.⁴⁵ Detta medför att många idéer redan utvecklas eller stoppas vid idéfasen vilket medför antingen en bättre utgångsidé att ta med sig till kommande steg eller en snabbare uteslutningsprocess som minskar användandet av resurser vilket resulterar i minskade utvecklingskostnader.

Pencil Aided Design (PAD) är när utvecklingsarbetet sker med papper och penna. Detta gör i sin tur att det är lättare att visualisera för medarbetare och att analysera och lösa

konstruktionsproblem. Detta steg kan med att fördela göras I samband med MAD-steget nedan för att sedan vid ett lämpligt tillfälle övergå till att överföra idén/koncept till en färdig produkt för produktion med hjälp av tre dimensionella ritningar i CAD.⁴⁶

Model Aided Design (MAD) kan med fördel göras i samband med PAD-steget. Detta för att det blir lättare att visualisera konceptet, speciellt den fysiska funktionen, med hjälp av modeller. Det blir enklare och snabbare att testa om konceptets önskade funktion är tillfredsställande eller om det uppstå något problem som behövs lösas. Fördelen med detta steg är just det, att det blir väldigt enkelt att upptäcka problem för att sedan iterera och utveckla konceptet till att bli en bättre produkt i slutändan.

(21)

15

När man nått ett godtyckligt resultat, i samband med PAD-steget, så kan man som sagt övergå till att använda sig av CAD.⁴⁷

2.3.7. Kravspecifikation

Det är viktigt att arbeta efter tydliga krav i projekt, detta är för att alla inblandade i projektet skall veta vad de ska jobba emot. En kravspecifikation går att dela upp i två olika kategorier, produkt- och projektkrav.

Produktkrav – Hanterar krav på projektets förväntade resultat, med andra ord vad som ska komma ut ur projektet. Dessa krav är viktiga för att kunna genomföra ett projekt – de styr produktens utveckling.

Projektkrav – Beskriver hur projektet ska genomföras. Ett projekt kan fungera utan

projektkrav och enbart med produktkrav men det blir då svårt att styra projektet från övriga faktorer som inte direkt handlar om produkten.

Om misstolkning av kraven skulle ske finns det risk för att produkten i slutändan blir obrukbar. Utan kravspecifikationen kommer det vara svårt att genomföra ett projekt.⁴⁸

2.3.8. CAD (CATIA V5)

Computer Aided Design (CAD) är ett verktyg där en designer eller konstruktör använder detta hjälpmedel för att designa tre- och två dimensionella produkter med hjälp av datorprogram.

Det finns ett flertal olika CAD-program som kan användas, de olika programmen

specialiseras mot olika branscher. Genom att använda CAD tillsammans med BAD (Brain Aided Design), PAD (Pencil Aided Design) och MAD (Model Aided Design) kan ett tillfredsställande resultat tas fram.

Ytterligare fördelar med hjälpmedlet, CAD, är att dimensioner enkelt kan verifieras samt att den går att kontrollera om alla komponenter går att monteras på det sätt de är tänkt. Dessutom tillåter även vissa av dessa program användaren att utföra virtuella tester och analyser på konstruktionen för att se om produkten klarar de krav som ställts.⁴⁹

Det valda CAD-programmet för projektet är CATIA V5 då det finns tillgängligt för ingenjörsstudenterna på Högskolan i Halmstad.

CATIA V5 är ett världsledande program inom tre dimensionell Computer Aided Design.

Programmet tillåter bland annat möjligheter till att designa, simulera, analysera samt har ett brett applikationsområde.⁵⁰

49 CAD and Rapid Prototyping for product design, Douglas Bryden, Laurence King Publishing Ltd, 2014

50 https://academy.3ds.com/en/software/catia-v5-student-edition, (hämtad 2020-05-15)

(22)

16 2.3.9. Rendering (Keyshot 8)

Keyshot är en renderingsprogramvara utvecklat av företaget Luxion. Världen över återfinns använder inom en mängd olika branscher. Programvaran används för att 3D-visualisera produkter och skapa en verklighetsbaserad bild eller animation av en produkt i en naturlig miljö. Keyshot är utvecklat med användaren i centrum – högkvalitativa renderingar ska vara enkelt att skapa! Renderingarna skapas genom att tillsätta olika material, ljus och skuggor till en CAD-modell, därefter renderas bilden och resultatet blir en kvalitativ bild eller

animering.⁵¹

2.3.10 Beräkning (Wolfram Mathematica 11)

Beräkningar på olika aspekter på en produkt är en stor del inom utvecklingsprocessen av en produkt. Till hjälp vid beräkningarna har projektgruppen valt att använda sig av programmet Mathematica, utgivet av företaget Wolfram, då projektmedlemmarna är komfortabla med programmet sedan tidigare. Mathematica är ett av de världsledande programmen inom sin genre.⁵² Hjälpmedlet hjälper användaren med ett brett utbud av användningsområden, bland annat kan programmet hjälpa till att lösa beräkningar, visualisera matematiska funktioner och hitta okända variabler.

2.3.11. Utvärderingsmetod (SWOT-analys)

SWOT-analys är en förkortning för Strenghts, Weaknesses, Opportunities och Threats. Det är en analys för att skapa sig en uppfattning om antingen ett problem eller för att skapa en vidare väg mot en lösning. Analysen kan i projektsammanhang vara svår att utföra på grund av att det kan vara svårt att urskilja vad som tillhör projektet internt respektive externt.

Den genomförs genom att först hitta och identifiera styrkor, svagheter, möjlighet och hot. När denna kartläggning är klar kan man dra slutsatser, viktigt är att fokusera på att hitta

matchningar mellan kategorierna och identifiera gap.⁵³

2.3.12. Riskanalys

Målet med en riskanalys är att upptäcka olika risker för projektet och sätta upp strategier för att förebygga och undvika dessa. Här kan det vara nyttiga att ta till vara på situationer som dykt upp i tidigare projekt för att ta lärdom av dessa inför kommande för att på så vis blir även lättare att upptäcka och identifiera olika risker som kan existera i ett projekt. Först därefter kan projektet styras för att undvika riskerna.⁵⁴

51 Jo JeiJei Lee. Keyshot 3D Rendering. Packt Publishing, Limited. 1 uppl 2012

52 https://www.wolfram.com/mathematica/?source=footer, (hämtad 2020-05-17)

54 Tonnquist, Bo. Projektledning. Sanoma Utbildning. 4 uppl. 2012

(23)

17 2.3.13. Business Model Canvas

Målet med att utveckla en innovativ affärsmodell är att skapa värde, detta kan göras genom att uppfinna, designa eller implementera effektiva affärsmodeller. Business Model Canvas

(BMC) är ett effektivt verktyg till att metodiskt bryta ner affärsmodellers uppbyggnad för att enkelt kunna se samband och för att konstruera innovativa affärsmodeller. En BMC består utav följande nio olika byggstenar:⁵⁵

• Kundsegment

• Värdeerbjudande

• Kanaler

• Kundrelationer

• Intäktsflöde

• Nyckelresurser

• Nyckelaktiviteter

• Nyckelpartnerskap

• Kostnadsstruktur

Det finns många sätt att analysera en BMC på, ibland hjälper det att segmentera de nio olika byggstenarna i olika segment vilket gör att användaren av verktyget kan göra intressanta analyser av canvasen för att få ut olika resultat om olika områden i affärsmodellen.⁵⁶ Något som också är väldigt viktigt inom BMC är visualisering, detta för att projektgruppen snabbare kan uppfatta samband mellan olika punkter på BMC:n och därmed göra processen för att utveckla och modeller effektivare.⁵⁷

55 Osterwalder, Alexander. Business Model Generation. John Wiley Sons Inc. 1 uppl. 2010

(24)

18

3. Vetenskaplig metod

Den vetenskapliga metoden beskriver vad och varför projektgruppen har använt metoder och verktyg. Syftet med kapitlet är att du som läsare ska förstå varför projektgruppen har tagit vissa beslut inom projektet.

3.1. Uppstartsfasen

Projektgruppen utförde patentsökningar på Svensk Patentdatabas⁵⁸ för att hitta patent som påverkade den svenska marknaden. För att kunna utföra en sökning behövs det parametrar, projektgruppen använde sig först av textsökning med specifika ord. Orden som söktes på var:

• Vätgas

• Bränsleceller

• Elektrolys

• Mopeder och scooterfordon

Vidare ansåg projektgruppen att det skulle vara av intresse att undersöka patent kopplade till specifika företag som är aktiva på den svenska marknaden. Företag som har undersökts är:

• Powercell AB

• MyFC AB

• Impact Coatings AB

Patentundersökningens syfte är att hitta patent som är aktivt gällande på framförallt den svenska marknaden. Detta för att säkerställa att man som projektgrupp inte gör intrång i andra bolag eller människors redan etablerade idéer eller produkter. Denna typ av undersökning har också skapat utrymme för att hitta inspiration och tydliggjort vart det finns möjlighet till nyproduktutveckling.

3.2. Planeringsfasen

Planeringsfasen stadgades tidigt upp i projektet då projektgruppen behövde få en tydlig helhetsbild, struktur, klargöra mål och sätta deadlines över det aktuella projektet. Under projektets gång användes främst de följande två olika planeringsverktyg:

• Kanban-tavlan. (se 2.3.3. Kanban-tavla)

• Datumskalender med milstolpar. (se 2.3.4. Kalender med målstolpar)

Kanban-tavlan användes av projektgruppen för att på ett enkelt och tydligt sett bryta ner större uppgifter till fler och mer konkreta arbetsuppgifter som enkelt kunde betas av. På så vis ökade projektgruppen effektiviteten under projektets gång. Detta var särskilt effektivt i början av projektet då det rådde stora kunskapsgap som behövdes slutas samt att målet ansågs ligga långt fram.

58 https://tc.prv.se/spd/search?lang=sv&tab=1 (hämtad 2020-05-12)

(25)

19

Kanban-tavlan utformades på en tavla i projektgruppens projektrum. Tavlan var utformad på en enkel modell av Kanban, med de följande titlarna:

• TO-DO

• DOING

• DONE

En datumkalender användes då projektet var utlagt på ungefär åtta månader. Detta ansåg projektgruppen krävde en större överblick för att på ett enkelt sett kunna få en helhetsbild över de milstolpar projektet hade uppsatta. Kalendern återfanns digitalt i ett Excell-dokument där projektgruppens medlemmar sammanställde för varandra när, vad och varför de eventuellt inte kunde jobba med projektet och även för att fylla i viktiga datum och påminnelser.

3.3. Förstudiefasen

Denna fas var en tydlig utbyggnad på vissa moment inom uppstartsfasen,

patentundersökningarna hade nu genererat idéer och förslag för hur produkten kunde utformas mot kund och användare. Något som projektgruppen nu började fokusera på var

värdeerbjudandet för kund och användare – hur skapar vi en attraktiv produkt?

Projektgruppen valde att kombinera ett fokus på användaren tillsammans med

marknadsrelaterade frågor, viktigt var att undvika ingenjörsmässiga lösningar mot produkten i denna fas. Detta för att gruppen under uppstartsfasen hade identifierat en stor potential på olika marknader och genom Business Model Canvas kunde projektgruppen identifiera värdeerbjudande för kund och användare.

Business Model Canvas har projektgruppen ansett varit ett starkt verktyg för att identifiera värdeerbjudande för kund och användare. I kapitel om Affärssystem beskrivs ett flertal

aspekter om produktens marknadspotential, mycket av det som återfinns under det kapitlet har baserats på synvinklar som återfunnits från BMC. Detta för att gruppen ansett att BMC-

verktyget fångar en bred bild av vad kund, marknad och samhälle behöver från produkten.

3.4. Idégenereringsfasen

Projektgruppen påbörjade nu skisser på design och konstruktion av slutprodukten. Den

traditionella papper och pennan fick agera skissverktyg i en första fas, exempel på skisser som togs fram kan hittas i bilaga 9. Vidare användes information som projektgruppen hade

kommit över från tidigare faser (patent, konkurrenters produkter etcetera).

Verktyget BAD, PAD och MAD tillämpades slaviskt tillsammans med 80/20 regeln i denna fas. Detta för att projektgruppen var mån av att hitta lösningar som inte var fokuserade på eventuell ingenjörsmässigt bästa lösning samtidigt som en godtycklig och snabb lösning var högst prioriterad.

(26)

20

3.5. Modelleringsfasen

Sista fasen i konceptutvecklingen var modelleringsfasen. Gruppen valde att utföra en sållning av idéer och koncept genom att använda SWOT-analys. Detta analysverktyg valdes för att på ett så snabbt och enkelt sätt som möjligt få fram en tydlig jämförelse av olika idéer. Om två idéer fick likvärdiga variabler kunde projektgruppen välja att påbörja utvecklingen av båda idéerna, när arbetet med idéerna var påbörjade gjordes en ny SWOT-analys. Iterationen skapade nya synvinklar som gjorde att den nya analysen av val blev enklare.

När en idé hade valts kunde gruppen påbörja modellering i Catia V5. De olika arbetsbänkarna inom Catia V5 möjliggjorde för projektgruppen att skapa realistiska koncept, det blev nu tydligt hur komponenter, längder och övriga parametrar samspelade med varandra. En huvudprodukt skapades i CATIA där alla komponenter tillsammans byggde upp produkten.

Detta underlättade och skapade en effektiv utvecklingsprocess för projektmedlemmarna då samtliga alltid arbetade med samma fil, vidare undveks kommunikationsmissar och

dubbelarbete.

Bränslecellens koncept utvecklades genom att utföra test på den motor och system vilket användes till prototypen. Detta för att undersöka den effekt som drivlinan förbrukar. Efter att tester var utförda valde sedan projektgruppen en DC-DC konverterare för att kunna

konvertera spänningsoutputen systemet ska ge. Med konvertering kommer alltid förluster och dessa är viktiga att räkna med för att slutresultatet ska bli tillfredsställande. Riktvärden för dimensioneringen utfördes för att därefter avrundas uppåt till heltal celler. När inputvärdena och antalet celler är fastställda går den enkelt att beräkna det dimensionerade systemets specifikationer.

(27)

21

4. Projektplanering

I kapitel beskriver projektgruppens tidsplanering samt dess ekonomiska översikt på ett enkelt och grundligt vis. Målet är att du som läsare ska få en god översikt över de olika aspekter som har påverkat projektets resurser. Aspekterna som presenteras och diskuteras är satta deadlines, planering och de likvida tillgångarna för projektet.

4.1. Tidsplanering

De tider som projektgruppen behövt anpassa projektet kring är de deadlines som

Utvecklingsingenjörsprogrammet, Högskolan i Halmstad samt projektgruppen själva har satt och gäller de följande aktiviteter (ÅÅÅÅ-MM-DD):

• Konceptpresentation 2019-12-13

• Konceptrapport 2020-01-31

• Opponering: Projekt 2020-04-08

• Opponering: Rapport 2020-05-18

• Slutprrsentation 2020-05-25

• Slutrapport 2020-05-31

• Utexpo-mässan 2020-06-03 & 2020-06-04

Utöver ovanstående obligatoriska deadlines har projektet ytterligare deadlines att ställa sig emot då projektgruppen utförde en egen opponering, tillsammans med en ytterligare projektgrupp. Denna var planerad att utföras cirka två veckor innan slutinlämning av rapporten och utfördes den 2020-05-18.

4.2. Ekonomisk översikt och finansiering

Den ekonomiska översikten för projektet lyder att projektgruppen har sammanlagda tillgångar av likvida medel till ett värde upp till 27,000 SEK, detta belopp grundar sig i följande

stipendier samt medel:

• Fåhré Stipendium: Såddfinansiering 2,000 SEK

• Fåhré Stipendium: Bästa Projektkoncept 10,000 SEK

• Almi Företagspartner AB: Utvecklingsmedel 15,000 SEK Totala likvida tillgångar för det aktuella projektet: 27,000 SEK

Fåhré Stipendium – Såddfinansiering på 2,000 SEK är ett stipendium som

Utvecklingsingenjörsstudenter kan ansöka om projektet bedrivs i egen regi (utan ett företag som står som ägare för resultatet). Utöver detta vann projektgruppen Fåhré Stipendium: Bästa Projektkoncept på 10,000 SEK vilket grundar sig på konceptredovisningen där tre av dessa stipendium delades ut bland grupperna med bäst examensarbeteskoncept samt trovärdigheten för att lyckas framföra en tillfredställande slutresultat.

Almi Företagspartner AB – Projektgruppen utdelat 15,000 SEK i utvecklingsmedel för byggnation av prototyp från Almi Företagspartner AB.

(28)

22

4.3. Organisation

Projektorganisationen består av två utvecklingsingenjörsstudenter på Högskolan i Halmstad.

Arbetsuppgifterna samt mandat är delat lika mellan studenterna inom arbetet. Projektet har mottagit handledning från programmets studierektor, Leif Nordin, samt kunskap och rådgivning från samarbetspartners i näringslivet.

4.3.1. Projektgruppen

Projektgruppen består av Adam Jisland och Simon Sandahl som båda studerar på Utvecklingsingenjörsprogrammet på Högskolan i Halmstad. Båda medlemmarna har erfarenhet av produktutveckling och industriell produktion från olika branscher och organisationer.

De båda har varit aktiva medlemmar (år 2018–2020) i Halmstad University Solar Team – det största studentledda projektet i högskolans historia. Projektets mål och syfte var att

konstruera, utveckla och tillverka sin alldeles egna solcellsdrivna elbil. Utifrån detta projekt har gruppmedlemmarna tagit med sig stor lärdom inom produktutveckling samt

projektledning inom innovation men även en god förståelse och vetskap om marknadsprinciper och finansiering av ett innovationsprojekt.

Nu tas steget till att tillämpa dessa kunskaper som tillhandahållits från tidigare projekt för att tillämpas på bästa sätt i detta projekt.

4.3.2. Intressenter

En intressent kan vara en person, grupper av personer eller företag/organisationer. Dessa har makt och inflytande att påverka projektet och kan i sin tur även påverkas av projektet. Man kan dela upp intressenter i tre huvudkategorier: kärn-, primär- och sekundärintressenter. Detta gör man för att identifiera hur intressenter påverkar intressen inom projektet.⁵⁹

Kärnintressenter – Beställande företag av produkt.

Primärintressenter – Direkta underleverantörer.

Sekundärintressenter – Intresseorganisationer (Vätgas Sverige och Decon AB).

59 Tonnquist, Projektledning upplaga 7

(29)

23

4.4. Projektrisker

I detta stycke beskrivs identifierade risker som projektgruppen har arbetat med.

4.4.1. Leveransproblem

Projektet kommer att göra inköp samt få sponsrat ett flertal utomstående komponenter från diverse leverantörer. Leveranserna av dessa komponenter blir kritiska mot den definierade projekttiden (kort tidsplan), projektet har med andra ord svårt att skapa säkerhetsmarginaler sett till sena eller uteblivna leveranser.

Hantering – Hitta alternativa produkter! Hitta flera olika leverantörer om någon inte kan leverera.

4.4.2. Teknik med oetablerad infrastruktur.

Bränsleceller i dess olika form är en oetablerad teknik som ej är lättillgänglig på

konsumentmarknaden. Detta gör att fysiska bränsleceller finns i relativ begränsad upplaga på grund av en låg global produktionskapacitet. Påverkan resulterar i att de flesta lösningar är betydligt kostsammare än vad som är generellt för ett elektrifieringsprojekt. Därför är det viktigt för projektet att skapa värdefulla samarbetspartners i näringslivet för att få tillgången till komponenter.

Hantering – Skapa tid för inlärning av nya ämnen. Hitta en sakkunnig inom området vätgas och bränsleceller.

4.4.3. Påverkan av pandemi

I den riskanalys som utfördes i början av projektet gjordes ingen analys för hur en pandemi skulle uppkomma under projektets gång. Covid-19 påverkade projektet på ett allvarligt sätt då projektgruppen tidigt inte kunde förutsäga hur mycket pandemin skulle påverka.

De samarbetspartners projektet hade i början av våren insisterade på att detta inte skulle påverka samarbetet mer än en fördröjning på bränsleceller med maximalt en månad. De rådande situationerna gjorde att kommunikation fördröjdes, uteslöts och till sist avbröts med en viss samarbetspartner då företaget gjorde drastiska åtgärder internt. Projektgruppen skapade en riskhanteringsplan för om projektet skulle stå utan en samarbetspartner, för leverans av bränsleceller, och hade dessutom införskaffat de likvida medlen för att kunna köpa in bränsleceller för projektet på egenhand. Problemet med situationen var dels förlusten av samarbetspartner sent i projektets gång samt att den rådande situationen fördröjde

leveranstider ytterligare. Då projektgruppen inte hade förutspått kombinationen av dessa två risker var en ny strategi för projektet tvunget att läggas upp. Gruppen beslutade för att

fortsätta inom valt utvecklingsspår genom att göra optimeringen på drivlinan teoretiskt medan att utföra fysiska tester på den utrustningen som införskaffats. Det införskaffades även den enda typen av bränslecell som gick att få tag på inom rimlig budget.

(30)

24

5. Utvecklingsprocess

5.1. Insamling av data

Under utvecklingens gång finns där många olika kunskapsgap som behövde täppas igen.

Detta gjorde vi i projektgruppen till en början genom att samla in data från olika tillverkare vilka hade publika datablad på deras bränsleceller. Utöver databladen studerade

projektgruppen även på de sidor som säljer komponenter till bränsleceller som privatperson kan köpa, där beskrivs olika komponenter i detalj på ett förenklar sätt.

Projektgruppen har även haft ett antal digitala möten med en verkställande direktör för ett bränslecellstillverkande företag, där kunskap om bränsleceller och vätgasfordon utbyttes.

Målet kring insamling av data har varit att skapa ett samarbete med ett

bränslecellstillverkande företag för att på så vis täcka de kunskapsgap som existerat men även för tillgängligheten till bränslecellerna. Ett samarbete skapades under våren men på grund av den rådande situationen i samhället med covid-19/coronaviruset avbröt företaget samarbetet innan underlag, komponenter samt konkret information utbyttes.

5.2. Problemformulering

Vid start av arbetet var fullt fokus på att skapa en produkt som fullt ut använde sig av bränsleceller – inga batterier fick existera! Konceptet 100 procent bränsleceller testades i teorin av projektgruppen men ganska snabbt insåg projektgruppen att batterier för

mellanlagring har sina fördelar och att fördelar kunde skapas av batteriets nackdelar.

Projektgruppen började därför räkna på en så kallad hybridlösning och insåg ganska snabbt att detta var konceptet att arbeta utefter.

5.3. Finansiering

Projektgruppen erhöll likvida medel vid start av projektet då egna, ej företagsbundna, projekt tilldelades 2,000 SEK som ”Såddfinansiering” från Fåhre Stipendium för utveckling av projektet. Detta gav en god grund för inköp av grundläggande utrustning för kommande arbete. Utöver Såddfinansiering erhölls projektgruppen 10,000 SEK på grund utav projektets konceptredovisning i december 2019 vilket är ett examinationstillfälle där de tre bästa, och mest lovande, koncepten tilldelas stipendiet ”Bästa Projektkoncept”, även det utdelat utav Fåhre Stipendium. Då projektgruppen ansåg att den behövde införskaffa sig ytterligare finansiering för byggnationen av prototypen kontaktades Almi Företagsutvecklarna i Halmstad med en förfrågan kring utvecklingsmedel. Efter ett givande möte med rådgivare från Almi Företagsutvecklarna erhölls utvecklingsmedel á 15,000 SEK för användning till prototypframtagning.

Därefter ansåg projektgruppen att efter ett samarbete om bränslecellsleverans inte behövde efterfråga mer finansiering från externa faktorer. Dock avslutades samarbetet på grund av de rådande omständigheterna med COVID-19 i samhället och hos företaget. Projektgruppen fick därför införskaffa sig de komponenter som befann sig inom budget samt var åtkomligt inom rimliga leveranstider för examinations deadline.

(31)

25

5.4. BAD, PAD, MAD

Under projektets gång har projektgruppen använt Brain Aided Design (BAD), Pencil Aided Design (PAD) och Model Aided Design (MAD) frekvent. Dessa steg har varit centrala i utvecklingen av den färdiga produkten.

Utveckling av idéer har genomförts, fört diskussioner mellan gruppmedlemmar, utvecklats samt utvärderats i projektgruppens tankar. För att komma fram till ett urval av idéer värdiga att illustreras skrev projektgruppen upp alla idéer på Post-it lappar för att skapa en helhetsbild av urvalet. Därefter övergick BAD till PAD. Med hjälp av PAD har gruppen kunnat

visualisera och på ett enklare sätt kommunicera vidare sin idé för granskning samt för att kunna börja fundera kring konkret utformning av lösning på produkten. Detta i sin tur ha resulterat i ett fåtal idéer vilka bedömts innehålla möjlighet till innovationshöjd, nedan illustreras skisser på olika idéförslag.

Figur 9 - Skiss på alternativ bränslecellsstackskonfiguration Figur 10 - Skiss på prototypfordonet

Det koncept som bedömdes innehålla mest innovationshöjd gjordes till en enklare modell för att få en klar bild över hur det skulle vara möjligt konstruktionsmässigt samt om

dimensioneringen stämde överens med gruppens förväntningar.

Den utvalda modellen användes sedan som grund för vidare utveckling samt precisa dimensioner sattes i nästkommande steg, Computer Aided Design (CAD).

5.5. CAD

Den allra första Computer Aided Design (CAD-modellen) skapades genom att ha rendering i åtanke. Den första modellen blev därför en uppskattning med avseende på mått och

konstruktionselement. Gruppen ansåg att en visualisering av produkten var nödvändig för att locka till sig intressenter, även för att tydliggöra projektets syfte och målbild. De första renderingarna offentliggjordes under konceptpresentationen (se 4.1. Tidsplanering), renderingarna från presentationen kan hittas i bilaga 8.