Thresholds conditioning scalability of electric vehicles: queuing phenomena at public charging stations

Questo elaborato di tesi di laurea magistrale si propone di analizzare le diverse soglie che limitano l’espansione numerica o scalabilità dei veicoli elettrici, partendo da elementi più generali per arrivare allo studio delle code che costituisce il punto focale della tesi stessa. Dopo un’introduzione sullo stato dell’arte, il secondo capitolo intende fornire una panoramica sui principali limiti fisici o che possono essere imposti sul mercato delle vetture alimentate da batterie. Innanzitutto gli incentivi, che possono fuorviare sul reale interesse da parte degli acquirenti nei confronti di queste auto seppure vengano intesi da alcune parti come forzante all’avvio di un nuovo mercato; successivamente l’economia di esercizio, che comprende il costo delle ricariche, della manutenzione ordinaria e di un’eventuale sostituzione di batteria; poi le materie prime, che costituiscono la percentuale maggiore sul costo dell’intera batteria e sono sempre a rischio di carenze o di aumenti più o meno improvvisi di prezzo; anche la disponibilità di ricarica privata è presa in considerazione, costituisce la fonte di energia più comoda ed è poco diffusa al momento, per varie ragioni; infine la rete elettrica, già soggetta a sovraccarichi estivi dovuti ai condizionatori e sicuramente uno dei punti deboli dell’infrastruttura di ricarica necessaria a soddisfare le proiezioni di vendite dei veicoli elettrici. Il terzo capitolo introduce la teoria delle code, ne descrive i fondamenti e le basi analitiche. Successivamente, analizza i codici MATLAB e Python utilizzati con attenzione anche ai parametri principali che caratterizzano le simulazioni. Infine, si elencano tutte le limitazioni a cui questo modello è soggetto e le ipotesi che ne derivano. Il quarto capitolo descrive i risultati ottenuti, che, per quanto aleatori a causa delle ipotesi iniziali e della complessità dell’ambiente preso in esame, compongono un quadro sui possibili tempi di attesa che si creerebbero alle stazioni di ricarica pubbliche al variare del numero delle colonnine, delle tipologie (potenze) di ricarica, dei veicoli, dei chilometri percorsi e dell’autonomia con la batteria completamente carica. La conclusione aggrega tutti i dati raccolti ed analizzati in un grafico descrittivo che riassume tutte le soglie, numeriche e descrittive, che precludono o condizionano più o meno significativamente la scalabilità dei veicoli elettrici.