Analisi di una rete di trasporto su gomma basata su autoarticolati elettrici con tecnologia Battery Swap = Analysis of a road transport network based on electric trucks with Battery Swap technology

Negli ultimi anni, si è cercato di ridurre sempre di più le emissioni di gas serra e di polveri sottili nel settore dei trasporti. In ambito automotive si sta assistendo ad una vera e propria rivoluzione tecnologica, che vede nell’elettrificazione la soluzione al momento dominante. Gran parte delle case produttrici hanno inserito nelle proprie gamme dei veicoli elettrici e le quote di mercato di questi ultimi crescono costantemente. Nonostante questo, le tecnologie ad oggi in commercio presentano dei limiti non trascurabili che le rendono ancora poco competitive rispetto alle motorizzazioni tradizionali a combustione interna. Tra questi vi sono i tempi di ricarica e il costo delle batterie ancora troppo elevati. Se per quest’ultimo aspetto si prospetta un rapido calo dei prezzi, favorito dal progresso tecnologico e dalle economie di scala, vi sono molte più incertezze riguardo alla diminuzione dei tempi di ricarica, soprattutto per mezzi che ospitano batterie molto capienti, come i veicoli pesanti a lungo raggio. Proprio per questo motivo, la produzione e diffusione di camion elettrici si trova in una situazione di forte ritardo rispetto a mezzi quali automobili, furgoni o veicoli a due ruote. Una delle soluzioni tecnologiche presenti al momento, che permetterebbe di superare tali ostacoli, è il Battery Swap, che consiste nella sostituzione delle batterie scariche con batterie precedentemente caricate. Questa tecnologia offre vari vantaggi, tra i quali permettere un tempo di scambio di pochi minuti, piuttosto che una ricarica di diverse ore. Il presente lavoro di tesi ha l’obiettivo di valutare l’applicazione della tecnologia Battery Swap nel settore del trasporto pesante su gomma. In un primo momento è stata condotta un’analisi riguardante la tecnologia e gli sviluppi di mercato. In seguito, è stato proposto un modello di ottimizzazione matematica, più precisamente di Programmazione Lineare Intera (PLI), per dimensionare le stazioni di una rete per il Battery Swap. La verifica dell’effettivo funzionamento del servizio e la validazione dei risultati ottenuti dall’ottimizzatore sono stati effettuati tramite la creazione e l’utilizzo di un modello di simulazione a eventi discreti. Tale modello riproduce il caso studio di un servizio logistico operante sul territorio italiano attraverso le due principali dorsali autostradali nazionali e tramite l’uso di autoarticolati elettrici, serviti da una rete di stazioni per lo scambio e la ricarica delle batterie. Sono stati condotti diversi esperimenti per testare la risposta del modello al variare dei parametri di input e verificare la robustezza delle soluzioni.