Relatore: Prof. Ing. Sacco Nicola

Correlatore: Ing. Cangialosi Edoardo

Candidato: Maccherozzi Rudy

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria della

Sicurezza: Trasporti e Sistemi Territoriali

Obiettivo

Il Car Sharing:

E’ inteso come un servizio

complementare al TPL

Rappresenta una valida alternativa

alla “seconda auto”, soprattutto in

città

Offre una buona flessibilità, rispetto

agli altri sistemi di trasporto

pubblico, in relazione alla distanza

da coprire

Studio di un servizio di Car Sharing innovativo di tipo “One Way”, che non richiede la restituzione

dei veicoli nei parcheggi di prelievo, e con l’utilizzo di automobili elettriche.

Per giungere a questo obiettivo, si prenderanno in considerazione:

Distribuzione ottima dei veicoli all’interno del territorio da servire

Analisi delle problematiche relative all’autonomia energetica delle batterie

Valutazione della convenienza economica per un’azienda che fornisce questo servizio

Motivazioni che portano allo studio di sistemi di mobilità

condivisa e propulsioni alternative

L’inquinamento globale, in continua

crescita, rende necessario lo studio di

sistemi per ridurre le emissioni di sostanze

inquinanti, anche nel campo dei trasporti

Le “parti per milione” di CO2 quantificano

l’inquinamento: attualmente il livello è di

397.13 p.p.m.

La soglia “di guardia”, pari a 350 p.p.m., è

stata superata nel 1988

Con la mobilità condivisa si hanno meno

automobili in circolazione

La scelta dell’utilizzo di veicoli elettrici ha un impatto molto

positivo sull’inquinamento atmosferico, ed anche acustico

Le reti stradali dei centri

urbani sono sempre più

congestionate

Interventi normativi per l’abbattimento delle emissioni di

inquinanti allo scarico dei veicoli stradali

Dagli anni ’70 sono state

introdotte delle restrizioni per

l’abbattimento delle

emissioni dei veicoli

La Commissione Europea,

con il Regolamento 443/2009

ha imposto l’obiettivo di 130

g/km per quote

progressivamente crescenti

della flotta di veicoli

120 g/km di CO2

corrispondono ad un

consumo di 5 l/100km di

benzina e 4,5 l/100km di

gasolio

Confronto tra le emissioni di veicoli con differenti sistemi

propulsivi

Il veicolo elettrico non emette

inquinanti allo scarico, ma… Ricorso a fonti rinnovabili per la produzione dell’energia

E’ opportuno considerare il bilancio “Well to Wheel”, che

tiene conto di tutta la catena di produzione dell’energia

Emissioni totali di automobili elettriche ed endotermiche

per l’intero ciclo di vita

Considerando il mix energetico italiano, che ha determinato un fattore emissivo

pari a 410 gCO2/kWh, le emissioni totali prodotte da un’auto elettrica ed una con

motore endotermico durante l’intero ciclo di vita (240000 km) sono le seguenti

Auto elettrica: 20005 kg di CO2 di emissioni totali, pari a 83,3 gCO2/km

Auto endotermica: 33009 kg di CO2 di emissioni totali, pari a 137,5 gCO2/km

Car Sharing (CS)

CS Tradizionale (con

vincolo di riconsegna del

veicolo nel posto in cui è stato

prelevato)

CS Free Floating (l’utente riconsegna il veicolo nel

punto che preferisce)

CS Innovativo (senza

vincolo di riconsegna del

veicolo nel posto in cui è stato

prelevato)

CS One Way (l’utente

riconsegna il veicolo in punti precisi

all’interno della zona di destinazione)

Rilocazione

manuale

Rilocazione

gestita dall’utente

Veicoli

Tradizionali

Veicoli

Elettrici

Veicoli

Elettrici

Veicoli

Tradizionali

Car Sharing (CS)

CS Tradizionale (con

vincolo di riconsegna del

veicolo nel posto in cui è stato

prelevato)

CS Innovativo (senza

vincolo di riconsegna del

veicolo nel posto in cui è stato

prelevato)

Rilocazione

manuale

Rilocazione

gestita dall’utente

Veicoli

Tradizionali

Veicoli

Elettrici

Veicoli

Elettrici

Veicoli

Tradizionali

CS Free Floating (l’utente riconsegna il veicolo nel

punto che preferisce)

CS One Way (l’utente

riconsegna il veicolo in punti precisi

all’interno della zona di destinazione)

Car Sharing One Way: allocazione ottima dei veicoli

Il Car Sharing One Way è una soluzione

molto interessante, ma occorre gestire

la corretta distribuzione dei veicoli nel

territorio da servire

Un modello, già presente in letteratura,

genera l’allocazione ottima dei veicoli e

calcola differenti scenari sulla base del

comportamento medio degli utenti, che

possono scegliere se accettare o meno

le proposte di riconsegna del veicolo

da parte dell’azienda

La rilocazione è una necessità per le aziende

Per ridurne i costi, si può cercare di far gestire il

problema direttamente dagli utenti, incentivandoli

mediante sconti sulla tariffa di utilizzo

Car Sharing Tradizionale, One Way e Veicolo Privato

Entrambe le tipologie di Car Sharing sono rivolte agli utenti che utilizzano

occasionalmente l’automobile. La modalità One Way è particolarmente indicata

per coloro che utilizzano il veicolo per brevissime percorrenze

Car Sharing One Way con Veicoli Elettrici

Si pone l’obiettivo di simulare l’andamento

del livello di carica delle batterie dei veicoli

elettrici che forniscono questo servizio

La Capacità nella destinazione successiva è

influenzata dal livello di carica all’inizio della

prenotazione, ed è proporzionale al consumo

energetico chilometrico e alla distanza percorsa

Lo scenario considerato è

caratterizzato da un numero medio di

35 corse settimanali per ciascun

veicolo, e 5 km per ogni corsa

Si è considerata un’infrastruttura di

ricarica dotata di colonnine a “ricarica

accelerata” in grado di erogare una

potenza di 22 kW

Car Sharing One Way con Veicoli Elettrici: criteri utilizzati per

la gestione del servizio

Nello scenario analizzato, al fine di soddisfare al meglio la domanda degli

utenti, si impone che l’operazione di ricarica abbia una durata massima

prefissata, durante la quale il veicolo è da considerare indisponibile

L’entità della ricarica, da eseguire quando la capacità scende al di sotto di una

soglia “S”, sarà quindi fissa e pari alla quantità di energia che la colonnina è in

grado di erogare in quell’intervallo di tempo

Car Sharing One Way con Veicoli Elettrici: Renault ZOE

Capacità energetica delle batterie di 20 kWh

Consumo energetico di 0,13 kWh/km

Autonomia pari, indicativamente, a 130 km

Potenza del motore elettrico di 65 kW (88 CV)

Velocità massima di 135 km/h

Car Sharing One Way con Veicoli Elettrici: Renault ZOE,

risultati della simulazione

Si è imposto un tempo necessario per ricaricare le batterie pari a 30 minuti.

Questo comporta una soglia pari a 10,1 kWh, e l’operazione di ricarica fornisce al

veicolo 9,9 kWh

Car Sharing One Way con Veicoli Elettrici: Renault Twizy

Capacità energetica delle batterie di 6,1 kWh

Consumo energetico di 0,08 kWh/km

Autonomia pari, indicativamente, a 70 km

Potenza del motore elettrico di 13 kW (17 CV)

Velocità massima di 80 km/h

Car Sharing One Way con Veicoli Elettrici: Renault Twizy,

risultati della simulazione

Si è imposto un tempo necessario per ricaricare le batterie pari a 10 minuti.

Questo comporta una soglia pari a 2,8 kWh, e l’operazione di ricarica fornisce al

veicolo 3,3 kWh

Analisi Benefici-Costi per un’azienda di Car Sharing One Way

Flotta composta da 20

veicoli elettrici

800 utenti che utilizzano il

servizio

Un parametro importante per il calcolo dei costi di gestione, è rappresentato dai

“Veicoli per Km”, che fornisce una misura dell’utilizzo totale di tutta la flotta

Costo per la rilocazione dei veicoli e per gli incentivi economici

agli utenti

La stima del costo medio annuo per la rilocazione è calcolato mediante alcuni parametri:

Costo orario per l’operazione di rilocazione manuale

Distanza mediamente percorsa per ogni rilocazione, ad una certa velocità media

Numero di corse medie giornaliere effettuate da ciascun veicolo

Numero di veicoli della flotta

Utilizzazione media annua del servizio, in termini di “giorni / anno”

Rapporto tra i veicoli che hanno bisogno della rilocazione manuale, e quelli totali della flotta

Gli incentivi dovranno essere inferiori al costo medio annuo di rilocazione.

In particolare, il costo annuo per gli incentivi è stato fissato pari al 70% del

costo per la rilocazione manuale

Analisi Benefici-Costi per un’azienda di Car Sharing One

Way: stima dei costi

I costi annui per l’azienda sono composti da:

Costi per l’investimento iniziale (acquisto dei veicoli, realizzazione

dell’infrastruttura, acquisto di locali amministrativi)

Costi annui di gestione del servizio

Analisi Benefici-Costi per un’azienda di Car Sharing One

Way: stima dei ricavi

I ricavi annui derivano dagli utenti, che pagano una tariffa proporzionale

al tempo di utilizzo dei veicoli:

Tariffa per ogni minuto di viaggio

Tariffa, di minore entità, per ogni minuto di sosta

Analisi Benefici-Costi per un’azienda di Car Sharing One

Way: calcolo dei parametri di convenienza economica

Parametro “BC”: rapporto

Benefici / Costi,

rappresenta il rendimento di

ogni Euro investito. Deve

essere >1 per valutare

positivamente

l’investimento iniziale

Valore Attuale Netto

(VAN):

attualizzazione dei

flussi di cassa

Anno VAN [€]

0 -750000,00

1 -638382,54

2 -531058,07

3 -427861,46

4 -328633,94

5 -233222,88

6 -141481,46

7 -53268,57

8 31551,53

9 113109,31

10 191530,25

Analisi Benefici-Costi per un’azienda di Car Sharing One

Way: risultati del VAN e del BC

E’ stato scelto un tasso di interesse del 4% per i calcoli effettuati, ed

un orizzonte temporale di 10 anni

Rilocazione manuale e incentivi per gli utenti: confronto su

come incidono sui costi

Si ipotizza un servizio con 15 veicoli a disposizione di 600

utenti. Sono stati considerati due differenti scenari, a

seconda del comportamento degli utenti sulle proposte, da

parte dell’azienda, del luogo di riconsegna che ottimizza la

distribuzione dei veicoli

Tutti gli utenti RIFIUTANO le

proposte dell’azienda

Tutti gli utenti ACCETTANO le

proposte dell’azienda

Si considerano i costi per la

RILOCAZIONE MANUALE

Si considerano i costi per gli

INCENTIVI

Modello di allocazione ottima dei veicoli per il Car Sharing

One Way

Per l’ottimale allocazione dei veicoli, è

opportuno stimare il numero medio di

prenotazioni effettuate nell’intervallo

di tempo considerato

Il modello è caratterizzato dalla

seguente formulazione

Modello di allocazione ottima dei veicoli per il Car Sharing One Way:

modello di scelta degli utenti

L’utilità della scelta

percepita

dall’utente ha la

seguente

formulazione

L’utilità sistematica è funzione

della distanza tra il punto preferito

dall’utente, e quello proposto

dall’azienda; e dell’ammontare

dello sconto offerto

La probabilità di accettazione e

non accettazione, è calcolabile

con un modello Logit Binomiale

Modello di allocazione ottima dei veicoli per il Car Sharing One Way:

risultati degli scenari di comportamento degli utenti

Fissando il numero dei veicoli a disposizione, e la percentuale di utenti che

accettano le proposte di riconsegna del veicolo, sono stati generati i seguenti

scenari determinando le percentuali di domanda insoddisfatta

Rilocazione manuale e incentivi per gli utenti: confronto su

come incidono sui costi

In caso di totale collaborazione da parte degli utenti, si ha un “payback time”

anticipato di due anni rispetto al caso in cui tutti gli utenti decidano di rifiutare

le proposte di riconsegna del veicolo fornite dall’azienda

Confronto tra i costi totali di un veicolo a gasolio ed uno

elettrico

Ford Fiesta 1.6 TDCi 95 CV Renault ZOE

Costo di acquisto [€] 17000 22000

Costo energetico annuo [€] 830 250

Costo gestione e manutenzione [€/km] 0,22 0,22

Percorrenza media annua [km] 7200 7200

Confronto tra i costi totali di un veicolo a gasolio ed uno

elettrico

AnnoFord Fiesta 1.6

TDCi 95 CVRenault ZOE

0 17000 25000

1 19321 26763

2 21553 28459

3 23699 30090

4 25763 31657

5 27747 33165

6 29655 34614

7 31489 36008

8 33253 37348

9 34949 38636

10 36580 39875

Nonostante i costi di gestione e manutenzione del veicolo elettrico

siano notevolmente più bassi rispetto all’auto a gasolio, i costi iniziali di

acquisto dei veicoli elettrici e di noleggio delle batterie sono ancora

troppo elevati per essere pienamente concorrenziali

Conclusioni

Il Car Sharing One Way è un sistema molto interessante, che però

richiede lo studio dell’allocazione ottimale dei veicoli

Soddisfare al meglio la domanda, massimizzando le adesioni

Minimizzare il numero di veicoli necessari

Veicoli Elettrici: nessun problema di autonomia energetica, ma è

necessaria una capillare infrastruttura di ricarica

Ritorno dell’investimento iniziale, per un’azienda di Car Sharing

One Way con veicoli elettrici, in un tempo inferiore ai 10 anni

Incentivi statali: distribuirli non per tutti i veicoli, ma concentrarli a

favore delle auto a bassissime o nulle emissioni

Grazie per l’attenzione!