Trepo - Institutional Repository of Tampere University
Not a member yet
93710 research outputs found
Sort by
Deep Learning Models for Vascular Image Reconstruction and Analysis in Swept-Source Optical Coherence Tomography
No full textOptical coherence tomography (OCT) is a non-invasive imaging technique that acquires images of biological samples with micrometre resolution, thereby offering a penetration depth of a few millimetres to generate volumetric data. However, the full capabilities of OCT imaging remain underexplored in addressing challenges across many biomedical fields. Vascular studies constitute one category of these fields, where highly accurate, non-destructive imaging techniques are required to facilitate subsequent image analysis and interpretation. Thus, a thorough mechanical evaluation of the veins is crucial for understanding their functionality, designing effective venous substitutes, and gaining deeper insights into the biomechanical aspects of venous diseases. Additionally, there is considerable demand for enhancing the OCT processing pipeline to improve image quality, reduce computational complexity, and accelerate processing time. To obtain depth-resolved information, typical Swept Source OCT (SS-OCT) systems perform resampling in the wavenumber domain as a fundamental processing step. This process either demands additional hardware resources or increases the overall computational burden. With the swift evolution of deep learning (DL) techniques, automation of imaging tasks has witnessed significant progress, leading to more efficient workflows. Along this direction, a multidisciplinary approach that combines signal processing, machine learning, and wave optics is explored in this thesis to tackle key challenges and propose innovative computational methods for SS-OCT system.
In this thesis, SS-OCT was examined as an imaging modality for assessing human varicose veins, a type of venous insufficiency disease. Accurately determining the thickness of soft tissues presents a significant challenge due to their deformable and variable nature. To address this, advanced DL models are employed to capture intricate details of veins by performing segmentation and thickness estimation on SS-OCT imaging data. The core neural network architecture was an encoder-decoder model, referred to as Opto-UNet, specifically optimised to generate high-accuracy segmentation maps. Furthermore, a comprehensive model capable of generating both the segmentation maps and corresponding thickness evaluations was investigated. This model leverages transfer learning to harness the rich feature representations learned during segmentation for estimating the thickness of the region of interest in veins. A key contribution of this work is the sensitive pattern detector (SPD) module, positioned at the encoder’s output. This module enhances the network’s learning process by integrating semantic information, thereby guiding the model towards more context-aware predictions.
To tackle the high computational demands while generating high-fidelity images, this thesis analysed raw SS-OCT data, which are non-linear in the wavenumber domain and thus require resampling. The challenges within the processing pipeline were tackled using DL-based methods. Specifically, low-quality, blurred images derived from raw data were enhanced into high-quality images using a customised neural network named WAVE-UNET designed primarily for image reconstruction. Further, the image quality was enhanced by deploying two encoder-decoder styled DL models – one optimised in the spatial domain and another in the Fourier domain (FD). This dual-domain approach enables the rebuilding of impaired morphological structures in conjunction with effective noise suppression. Additionally, it significantly reduced the time complexity compared to a traditional processing pipeline.
In summary, this thesis explored SS-OCT as a promising imaging technique for evaluating soft vascular structures such as veins and analysing their mechanical characteristics. The synergy between the SS-OCT pipeline and DL demonstrates strong potential as a robust reconstruction framework. The methods developed throughout this thesis have shown high efficiency and performance, thereby advancing the state-of-the-art works in the realm of OCT.Cotutelle -yhteisväitöskirj
ISEDA Policy Brief : European Common Approaches to Fight Domestic Violence and Abuse : Summary version
No full textSilta ylitse ideologisen valtameren? : Sosialistinen Yhtenäisyyspuolue Suomessa 1946–55
No full textTämä väitöskirja käsittelee Sosialistista Yhtenäisyyspuoluetta (SYP). Vuonna 1946 perustettu sosialidemokraattisista oppositioista rakentunut SYP toimi kommunistien rinnalla Suomen Kansan Demokraattisessa Liitossa (SKDL). SYP:llä oli Suomen historiassa ainutlaatuinen asema: tämä oli ensimmäinen ja viimeinen kerta, jolloin kommunistit jakoivat yhteistyöjärjestön toisen puolueen kanssa. SYP:n tavoitteena oli nimensä mukaisesti yhdistää maamme työväenliike. Yhteistyö SKDL:ssä kävi kuitenkin vaikeaksi ja vuonna 1955 SYP erosi tuosta liitosta. Puolueen tarina päättyi käytännössä siihen. Olisiko toisenlainen tulevaisuus ollut mahdollinen? En tyydy suinkaan esittämään toteutunutta kehityskulkua ainoana vaihtoehtona, vaan tuon lukemattomien aiemmin käyttämättömien arkistolähteiden avulla esiin myös sen, mitä mahdollisuuksia SYP:llä olisi ollut. Tutkimustehtävänäni on selvittää, miten SYP:n puolueidentiteetti muotoutui vuorovaikutussuhteessa muiden työväenpuolueiden kanssa.
Identiteetin käsite on tutkimuksen teoreettisena pohjana. Modernin ajan identiteetti käsitetään yleisesti prosessinomaiseksi ja keskinäisriippuvuuden kautta syntyväksi: ”me” saamme identiteettimme suhteessa ”muihin”. Menetelmiltään tutkimus perustuu teoriajohtoiseen sisällönanalyysiin ja historiantutkimuksen lähestymistavoille. SYP:n identiteetti paljastuu viiden tutkimuskysymyksen avulla. Selvitän miten SYP perusteli olemassaolonsa tarpeen erottautumalla muista puolueista ja käsitti tämän jälkeen asemansa toimiessaan osana SKDL:ää. Lisäksi tarkastelen SYP:n toimintakulttuuria, identiteetin vahvuutta ja suhdetta puolueen toimintaympäristöön niin suomalaisessa kuin eurooppalaisessa kontekstissa.
Alkuvaiheen jälkeen kasvoi monien SYP:läisten tyytymättömyys kommunistisiin liittokumppaneihin. Tuota kehitystä nopeutti vuoden 1948 eduskuntavaalien jälkeinen tilanne. SKDL:n jouduttua oppositioon ja eristykseen valtakunnanpolitiikassa jyrkensivät kommunistit linjaansa ja lisäsivät vaikutusvaltaansa yhteistyöjärjestössä. 1950-luvun puolivälissä SYP:ssä katsottiin yleisesti, että SKP oli joutunut puolueen ”barrikadilinjan” haltuun. Tämän jälkeen SYP:n johtajisto otti aina vain enemmän etäisyyttä ideologisesti jäykkinä pitämiinsä kommunisteihin. Lopulta merkittävä osa SYP:läisistä ei kuitenkaan eronnut puolueensa mukana SKDL:stä, vaan pysyi mieluummin kommunistien dominoimaksi koetussa liitossa. Siten syntyi uusi sosialistinen traditio ja poliittinen identiteetti sosialidemokraattisen puolueen ja kommunistien välille.This dissertation discusses the Socialist Unity Party (SYP). Founded in 1946 and built on social democratic opposition, SYP operated alongside the communists in the Finnish People's Democratic League (SKDL). SYP had a unique position in Finnish history: this was the only time when communists shared a cooperation organization with another party. SYP's goal, as its name suggests, was to unite the Finnish labour movement. Cooperation in SKDL became difficult, however, and in 1955 SYP decided to break away from that alliance. The story of the party practically ended there. Would a different kind of future have been possible, though? I will not consider the actual course of development as the only option. In addition, I also present, with the help of countless previously unused archival sources, what possibilities the SYP would have had. My research task is to investigate the formation of SYP's party identity in interaction with other labour parties.
The concept of identity is the theoretical basis of the study. In a modern sense, identity is generally understood as a process-like phenomenon that is created through interdependence: “we” gain our identity in relation to “others”. The research methodology is based on theory-driven content analysis. In addition to that, it applies historical research approaches. SYP’s identity is revealed through five research questions. I will find out how SYP justified its formation by distinguishing itself from other parties and then understood its position while operating as part of SKDL. I will also examine SYP’s operating culture, the strength of its identity and its relationship to the party’s operating environment in both the Finnish and European contexts.
After the initial phase, many SYP members became increasingly dissatisfied with their communist alliance partners. This happened gradually after the parliamentary elections of 1948, when SKDL found itself isolated from national politics. In addition to this, the communists hardened their line and increased their own influence in SKDL. In the mid-1950s, SYP leadership considered that the communist “barricade line” had already completely won. In the end, nevertheless, a significant part of the SYP members did not leave the SKDL with their party, but preferred to remain in the alliance that was perceived to be dominated by the communists. Thus, a new socialist tradition and political identity was born between the social democratic party and the communist party
ISEDA Policy Brief : European Common Approaches to Fight Domestic Violence and Abuse
No full textExecutive Summary
The Innovative Solutions to Eliminate Domestic Abuse (ISEDA) project, implemented between 2022 and 2025, is a Horizon Europe project involving 15 partners from nine European countries. The project focused on researching, developing, piloting, and evaluating innovative approaches to improve the prevention, protection, and systemic responses to domestic violence and abuse (DVA). This policy brief presents the project's key findings and strategic recommendations, including country-specific insights, to support a coordinated European approach to tackling DVA.
Key Solutions
· Training Programme and Victim Interview Simulator for Police Officers. The programme combines expert-driven training materials with an interactive, intuitive interview simulator that helps develop trust, assess DVA scenarios more effectively, and avoid re-victimization.
· Informational Chatbot for Victim-Survivors. Designed to bridge gaps in access to information and guidance.
· Perpetrator Programmes. A standardised IMPACT Outcome Monitoring Toolkit to support the evaluation of behavioural change and victim-survivor safety through perpetrator interventions.
· Awareness Raising Campaigns. Implemented to enhance public awareness and early prevention of DVA and gender-based violence (GBV) through multi-country campaigns.
· Education Programmes. Preventive education on DVA and GBV in cooperation with educational institutions and youth centres.
Policy Recommendations
Prevention
· Add education into primary and secondary school curricula to sensitize young people and educators to the problems related to DVA and GBV.
· Integrate mandatory courses of DVA in higher education and professional training across key sectors to confirm adequate expertise in services.
· Scale up inclusive, sustained awareness campaigns on different forms of DVA and GBV.
· Promote the integration of perpetrator programme interventions into broader justice, health, and social care systems to prevent repeat violence and ensure the security of victim-survivors.
Protection
· Incorporate trauma-informed, victim-centred, interactive virtual tools into police training to improve the handling of DVA scenarios.
· Strengthen coordination between police, health and social care, and civil society organisations to close systemic gaps and ensure comprehensive information and protection for victim-survivors.
Prosecution
· Provide specialised training for police and legal professionals on the dynamics and diversity of DVA cases to improve judicial outcomes.
· Ensure timely, victim-centred legal proceedings, including fast-track procedures and strong protection measures.
· Criminalise coercive control in countries where it is not yet recognised, and ensure legal recognition of psychological, economic, and digital forms of abuse to close critical legal gaps.
Provision of Services
· Implement accessible 24/7 informative digital services such as chatbots, integrated with—but not replacing—human support systems.
· Enhance cooperation between perpetrator programmes and victim support services to ensure more effective violence interventions and risk assessment
Memory-Optimized Hardware Implementations of Direct Digital Frequency Synthesizers based on Polynomial Approximations
No full textTämä väitöskirja käsittelee tehokkaita laitteistopohjaisia arkkitehtuureja, joilla voidaan toteuttaa sinimuotoisia signaaleita tuottavia digitaalisia signaalisyntetisaattoreita (DDFS). Väitöskirjan tavoitteena on tutkia uusia arkkitehtuureja, jotka tuottavat korkeatasoisen sinisignaalin, minimoivat tarvittavan muistin käytön, sekä kuluttavat mahdollisimman vähän laitteistoresursseja. Arkkitehtuurien analyysi on tehty käyttäen mittareina muistin pakkaussuhdetta, signaalin häiriöttömyyttä, sekä toteutuksissa käytetyn ohjelmoitavan logiikkapiirin (FPGA) resurssien määrää. Lisäksi väitöskirja sisältää johdannon digitaalisen signaalin generointiin, kattaen tärkeimmät aiemmin julkaistut DDFS-arkkitehtuurit. Seuraavia aihe-alueita on tutkittu:
Taulukkopohjaiset DDFS-arkkitehtuurit, sekä niihin kehitetyt tehokkaat muistinpakkausmenetelmät. Esitellyt muistinpakkausmenetelmät pohjautuvat amplitudin laskennan jakamiseen useaan pienempään segmenttiin, sekä yksittäisten approksimaatioyhtälöiden optimointiin. Uudet esitellyt muistinpakkausmenetelmät ovat mahdollistaneet toteutukset, joissa on huippuluokan muistin pakkaussuhde. Lisäksi väitöskirjassa esitellään viime vuosina julkaistuja muita arkkitehtuureja ja arvoidaan näiden suorituskykyä. Näitä muita arkkitehtuureja käytetään viitteinä, kun väitöskirjassa esiteltyjen arkkitehtuurien suorituskykyä analysoidaan.
Digitaalinen taajuussynteesi pohjautuen polynomisiin approksimaatioihin. Jotta esiteltyjen laitteistoarkkitehtuurien toteutettavuutta voidaan arvioida, on sekä Taylorettä Chebyshev-approksimaatioihin pohjautuvia arkkitehtuureja toteutettu FPGApiireille. Väitöskirjassa esitellään viisi erilaista DDFS-arkkitehtuuria, jotka pohjautuvat polynomisiin approksimaatioihin.
Esitelty tutkimus osoittaa, että polynomisten approksimaatioiden avulla voidaan toteuttaa vähän muistia käyttäviä DDFS-arkkitehtuureja. Lisäksi osoitetaan, että esitellyt arkkitehtuurit ovat erittäin kilpailukykyisiä verrattaessa aikaisemmin julkaistuihin huippuluokan toteutuksiin. Tässä väitöskirjassa esitellään arkkitehtuureja, jotka tarjoavat poikkeuksellisen korkean muistin kompressiosuhteen, erittäin hyvän tuotetun signaalin laadun, sekä alhaisen FPGA-piirin resurssien käytön. Korkein saavutettu muistin kompressiosuhde on 38 836:1, joka on yli 20 kertaa parempi kuin aiemmissa julkaisuissa julkaistut kompressiosuhteet. Jotkin tässä väitöskirjassa esitellyt arkkitehtuurit alentavat häiriösignaalien tasoa yli 100 dB:ä verrattuna tuotettuun signaaliin. Vaikka aiemmissa julkaisuissa on esitelty alempiakin häiriösignaalien tasoja, on huomionarvoista, että verrattaessa väitöskirjassa esiteltyjä toteutuksia muihin korkean kompressiosuhteen toteutuksiin, alentavat ne häiriösignaalien voimakkuutta yli 15 dB:ä aiempaa enemmän.
Väitöskirjassa esiteltyjä DDFS arkkitehtuureja voidaan käyttää useissa sovelluksissa. Alhaisen muistinkulutuksen ansiosta ne soveltuvat erityisen hyvin käytettäväksi sulautetuissa järjestelmissä ja toteutuksissa, joissa käytetään edullisia FPGApiirejä. Tällaisissa edullisissa piireissä on tyypillisesti hyvin rajoitettu määrä piirin sisäistä muistia.
Teköälyn käytöstä: Tämän väitöskirjan sisällön kirjoittamiseen ei ole käytetty teköälyä. Teköälyä ei ole myöskään käytetty tutkimukseen, eikä väitöskirjan liitteenä oleviin julkaisuihin.This thesis considers efficient hardware architectures for implementing sinusoidal Direct Digital Frequency Synthesizer (DDFS) designs. The goal of the thesis is find novel hardware architectures that minimize the memory consumption and the use of hardware resources, while providing a high-quality output signal. The analysis of the architectures is performed based on memory compression ratio, spurious signal quality, and design resource utilization on a Field Programmable Gate Array (FPGA). An introduction to digital signal synthesis, covering different DDFS architectures, is given. The following topics have been considered:
Look-up table-based DDFS architectures have been studied, and efficient memory compression schemes have been developed. The memory compression schemes are based on dividing the amplitude computation into several segments and optimizing the individual approximation equations. The novel presented memory compression schemes have enabled designs having state-of-the-art memory compression ratios. In addition, the recently published DDFS architectures are presented, and their performance is discussed. These architectures are used as reference architectures in the analysis.
Direct digital frequency synthesis utilizing polynomial approximation has been studied. In order to demonstrate the feasibility of implementation, hardware architectures utilizing both Taylor and Chebyshev approximations have been developed and synthesized on an FPGA. Five different DDFS architectures based on polynomial approximations are presented.
The presented research work illustrates that low-memory DDFS architectures can be implemented by utilizing polynomial approximations. Furthermore, these designs are very competitive against previously reported state-of-the-art approaches. In this thesis, efficient architectures that provide exceptionally high memory compression ratios, very good signal quality, and low FPGA resource utilization are introduced. The highest memory compression reached is 38,836:1, which is over 20 times better than reported in the previous work. Some of the presented architectures have achieved Spurious-Free Dynamic Range (SFDR) below -100 dBc. While previously reported work has shown higher SFDR, it is worth noting that the presented work improves the SFDR by 15 dB when compared with the previously reported designs having a high memory compression ratio.
The presented DDFS architectures can be used in multiple applications. Since the presented designs require very low memory, they are especially well-suited for embedded implementations and implementations using low-cost FPGAs with limited on-chip memory.
On the use of Artificial Intelligence: No AI tools were used in the production of the results, nor in the creation of the content presented in this thesis
Aggressiivisen verosuunnittelun torjuminen paremmalla verolainsäädännöllä – tutkimushankkeen loppuraportti
No full textTampereen yliopisto on ollut yhtenä toteuttajana Verohallinnon rahoittamassa aggressiivisen verosuunnittelun tutkimushankkeessa. Tampereen yliopiston toteuttaman hankkeen otsikko on Aggressiivisen verosuunnittelun torjuminen paremmalla verolainsäädännöllä. Tutkimushankkeen taustalla on ajatus siitä, että muuttuva sääntely johtaa verosuunnittelun muotojen muuttumiseen ja voimassa oleva sääntely ei vastaa kaikkiin olemassa oleviin ja muuttuviin aggressiivisen verosuunnittelun muotoihin. Aggressiivista verosuunnittelua on viime vuosina pyritty estämään erityisesti kansainvälisissä tilanteissa OECD:n ja EU:n toimilla. Kansallisen sääntelyn epäjohdonmukaisuudet ja huono yhteensopivuus verosopimusten määräysten kanssa antavat viimeaikaisesta, erityisesti direktiiveihin perustuvasta, sääntelystä huolimatta sijaa aggressiiviselle verosuunnittelulle. Tutkimushankkeessa etsitään uusia keinoja torjua aggressiivista verosuunnittelua kansallisella sääntelyllä, koska kansallinen sääntely viimekädessä luo pohjan verosuunnittelulle myös kansainvälisissä tilanteissa. Lisäksi kansallisissa tilanteissa tapahtuvaan verosuunnitteluun voidaan puuttua vain kansallisen verolainsäädännön kehittämisellä. Tutkimushankkeen loppuraportissa tarkastellaan aggressiivista verosuunnittelua tutkimuskohteena, asemoidaan siitä tehtyä tutkimusta oikeudellisen tutkimuksen kentässä ja käsitellään sitä, miten aggressiivista verosuunnittelua voidaan tutkia oikeustieteen menetelmillä. Raportissa tehdään myös päätelmiä eri tahojen – lainsäätäjän, tuomioistuinten, Verohallinnon ja tutkijoiden – roolista aggressiivisen verosuunnittelun torjunnassa. Raportissa tehdään myös yhteenveto hankkeessa julkaistujen tieteellisten artikkeleiden keskeisistä tuloksista
Large-scale Adoption of Medium- and Heavy-Duty Battery Electric Trucks : A techno-economic-environmental impact assessment
No full textTieliikenteen tavarankuljetusten kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen on keskeistä kansallisten ja kansainvälisten ilmastotavoitteiden saavuttamiseksi. Keskiraskaat ja raskaat akkusähkökuorma-autot (BET) tarjoavat lupaavan ratkaisun erityisesti keskipitkällä ja pitkällä aikavälillä, kun niiden käyttöä tuetaan vähäpäästöisellä sähköntuotannolla ja strategisella infrastruktuurilla. Sähkökuorma-autojen odotetaan olevan keskeisessä roolissa liikennesektorin päästövähennystavoitteiden saavuttamisessa, kuten EU:n tavoitteessa vähentää liikenteen kasvihuonekaasupäästöjä 90 % vuoteen 2050 mennessä (vuoden 1990 tasoon verrattuna) ja Suomen hiilineutraaliustavoitteessa vuoteen 2035 mennessä.
Tämä väitöskirja esittelee kattavan teknis-taloudellis-ympäristöllisen arvioinnin sähkökuorma-autojen laajamittaisesta käyttöönotosta keskiraskaassa ja raskaassa tieliikenteen tavarankuljetuksessa neljän julkaisun (Julkaisut 1–4) kautta. Geospatiaalisen simuloinnin, kuljetusketjuanalyysin, elinkaaren kasvihuonekaasupäästöarvioinnin (LCA), teknis-taloudellisen mallinnuksen ja infrastruktuurisuunnittelun avulla tutkimus arvioi sähkökuorma-autojen toiminnallista toteutettavuutta, ympäristöhyötyjä ja kustannuskilpailukykyä eri kuormakapasiteettien, kuljetusprofiilien ja sähköistämisskenaarioiden osalta.
Julkaisu 1 esittelee geospatiaalisen mallinnusmenetelmän sähkökuorma-autojen toiminnallisen kattavuuden arvioimiseksi Suomessa ja Sveitsissä. Tulokset osoittavat, että jopa 30 tonnin kuormakapasiteetin omaavat sähkökuorma-autot voivat kattaa merkittävän osan kuljetusmatkoista – jopa 93 % Suomessa ja 89 % Sveitsissä – nykyisillä akku- ja latausteknologioilla. Raskaampien ajoneuvojen osalta tarvitaan täydentäviä ratkaisuja, kuten sähköteitä (ERS) ja toimintamatkaa laajentavaa teknologiaa, erityisesti Suomessa, jossa pitkän matkan raskaat kuljetukset ovat yleisempiä.
Julkaisu 2 laajentaa analyysiä arvioimalla sähkökuorma-autojen elinkaaren kasvihuonekaasupäästöjen vähennyspotentiaalia. Lyhyen aikavälin sähköistämisskenaarioissa päästövähennykset ovat Suomessa maltillisia (12–30 %), mutta Sveitsissä merkittäviä (jopa 74 %), mikä johtuu eroista sähköntuotannon päästöintensiteetissä ja kuljetusprofiileissa. Keskipitkällä ja pitkällä aikavälillä, kun akkuteknologia, latausinfrastruktuuri ja sähköntuotannon hiilidioksidipäästöt kehittyvät, päästövähennykset voivat nousta jopa 95 %:iin Suomessa ja 93 %:iin Sveitsissä.
Julkaisu 3 kehittää yksityiskohtaisen ajokustannusten laskentamallin (LCOD) sähkökuorma-autojen ja perinteisten dieselkuorma-autojen (CT) kustannuskilpailukyvyn arvioimiseksi. Malli tunnistaa keskeiset kustannustekijät – kuten akun hinta, latausteho, ympäristön lämpötila ja mahdollisuuslataus – ja osoittaa, että sähkökuorma-autot voivat olla taloudellisesti kilpailukykyisiä kaupunkikuljetuksissa ja lyhyillä matkoilla, erityisesti alle 40 tonnin ajoneuvoissa. Pitkän matkan kuljetuksissa ja raskaammissa ajoneuvoissa kustannuskilpailukyky edellyttää politiikkatoimia tai teknologisia läpimurtoja. Tutkimus esittelee myös optimaalisen toimintamatkan suunnittelun keinona kustannusten vähentämiseksi.
Julkaisu 4 keskittyy infrastruktuurisuunnitteluun ja käyttää kuljetusketjuanalyysiä arvioidakseen sähköntarvetta ja lataustehoa sähkökuorma-autojen valtakunnallisessa käyttöönotossa Suomessa. Tutkimus korostaa yhdistettyjen latausjärjestelmien (CCS) ja megawattitason latausjärjestelmien (MCS) merkitystä erilaisten kuljetusprofiilien tukemisessa. Tulokset osoittavat, että noin 20 % sähköntarpeesta saattaa vaatia MCS-latausasemia maanteillä, ja että noin 65 % nykyisestä kuljetussuoritteesta voitaisiin hoitaa sähkökuorma-autoilla ilman muutoksia kuljetusaikatauluihin, edellyttäen strategista MCS-latausasemien sijoittelua ja kuljettajien pakollisten lepotaukojen hyödyntämistä. Mahdollisuuslataus lastaus- ja purkupaikoilla tukee infrastruktuuria ja vähentää painetta varikkolataukseen.
Yhdessä nämä julkaisut muodostavat vahvan perustan sähkökuorma-autojen arvioinnille ja tarjoavat käytännön suosituksia päättäjille, tutkijoille ja alan toimijoille tieliikenteen tavarankuljetusten sähköistämiseksi teknologian, infrastruktuurin ja sääntelyn keinoin.Reducing greenhouse gas (GHG) emissions from road freight transport is essential to achieving national and international climate targets. Medium- and heavy-duty battery electric trucks (BETs) offer a promising solution, particularly in the medium-and long-term, when supported by low-carbon electricity and strategic infrastructure. BETs are expected to play a central role in meeting sectoral goals, such as the EU’s 90% transport emission reduction by 2050 (compared to 1990 levels) and Finland’s carbon neutrality target by 2035.
This thesis presents a comprehensive techno-economic-environmental impact assessment of large-scale BET adoption for medium- and heavy-duty freight in four publications (Publication 1–4). Using geospatial simulation, trip chain analysis, life-cycle assessment (LCA), techno-economic modelling, and infrastructure planning, the study evaluates BETs’ operational feasibility, environmental benefits, and cost competitiveness across various payload capacities, trip profiles, and electrification scenarios.
Publication 1 introduces a geospatial modelling framework to evaluate the operational coverage of BETs in Finland and Switzerland. The analysis demonstrates that BETs with payload capacities up to 30 t can achieve high trip electrification potential—covering up to 93% of trips in Finland and 89% in Switzerland—using currently available battery and plug-in charging technologies. For heavier trucks, the study highlights the necessity of complementary solutions such as electric road systems (ERSs) and range-extender technologies, particularly in Finland, where heavy long-haul freight operations pose greater challenges for full electrification.
Publication 2 extends the analysis by quantifying the life-cycle GHG emission reduction potential of BET adoption. It shows that short-term electrification scenarios result in modest reductions in Finland (12–30%) but substantial reductions in Switzerland (up to 74%), primarily due to differences in electricity generation emissions and freight transport patterns. In the medium- and long-term, with advancements in battery technology, charging infrastructure, and electricity decarbonisation, the potential GHG reductions could reach up to 95% in Finland and 93% in Switzerland.
Publication 3 develops a detailed levelized cost of driving (LCOD) model to evaluate the economic competitiveness of BETs versus conventional diesel trucks (CTs). It identifies key cost drivers—including battery price, charging power, ambient temperature, and opportunity charging potential—and shows that BETs can be cost-competitive in urban and short-haul applications, especially for trucks under 40 t GVW. However, long-haul operations and heavier trucks remain economically challenging without policy support or technological breakthroughs. The study also introduces optimal driving range design as a strategy to minimise costs and improve BET viability.
Publication 4 focuses on infrastructure planning, using trip chain analysis to estimate electricity demand and charging power requirements for nationwide BET deployment in Finland. It highlights the importance of integrating both Combined Charging Systems (CCSs) and Megawatt Charging Systems (MCSs) to support diverse operational profiles. The results show that approximately 20% of electricity demand may require MCSs at on-road stations, and that 65% of current tonne-kilometre demand could be met by BETs without altering trip schedules, assuming strategic placement of MCSs and effective use of mandatory rest breaks. Opportunity charging at loading/unloading sites is identified as a valuable supplement to reduce pressure on depot charging infrastructure.
Together, these studies provide a robust framework for evaluating BET adoption, offering actionable insights for policymakers, researchers, and industry stakeholders aiming to decarbonise freight transport through strategic technology deployment, infrastructure investment, and regulatory support