Postdoc ricerca sulla decarbonizzazione del settore dei trasporti

Dec 19, 2023

In alto: una flotta di veicoli elettrici ricaricati simultaneamente.

Inserto: Elisabetta Perotti è la prima autrice di un articolo che considera uno scenario complesso in cui una flotta di veicoli elettrificati al 100% deve soddisfare sia le richieste di corsa inviate dai clienti sia le richieste di ricarica inviate da una società di servizi pubblici durante un periodo di elevata energia rinnovabile generazione.

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Se ti trovassi all'angolo in attesa di un'auto in ride-sharing, saresti disposto ad aspettare più a lungo se sapessi che il tuo autista sta pilotando un veicolo elettrico? E se fosse alimentato da energia verde al 100%? Quanto ancora saresti disposto ad aspettare? Pagheresti di più per il privilegio se l'app ti informasse dell'opzione?

Un articolo recentemente presentato a Nature Scientific Reports da ricercatori del Dipartimento di ingegneria elettrica, informatica ed energetica della CU Boulder esplora queste domande come parte di una spinta più ampia a livello globale per decarbonizzare i servizi di trasporto.

La prima autrice e ricercatrice post-dottorato, Elisabetta Perotti, ha affermato che l'articolo considera uno scenario in cui una flotta di veicoli elettrificati al 100% deve soddisfare sia le richieste di corsa inviate dai clienti sia le richieste di ricarica inviate da una società di servizi pubblici durante un periodo di elevata produzione di energia rinnovabile.

"Ad esempio, un'azienda di ride-hailing come Lyft riceve entrambi i tipi di richieste e poi deve risolvere un problema di ottimizzazione per decidere come allocare al meglio i veicoli elettrici disponibili per ridurre al minimo i costi operativi", ha spiegato Perotti. "In questo documento proponiamo incentivi per promuovere la ricarica dei veicoli elettrici durante gli orari di elevata produzione rinnovabile e bilanciare ciò con la qualità del servizio e la volontà del pubblico di utilizzare il sistema."

Una migliore sincronizzazione con un programma che dia priorità alle fonti energetiche rinnovabili eviterebbe anche impatti negativi sulla rete che potrebbero derivare da un programma di ricarica incontrollato per la flotta, ha aggiunto Perotti.

Perotti sta lavorando in questo settore attraverso una Schmidt Science Fellowship. Il programma d'élite collega la ricerca post-dottorato a una disciplina di ingegneria, scienze naturali, matematica o informatica che differisce dall'area di competenza esistente dell'individuo e dall'area pianificata di ricerca futura. Perotti aveva già una solida esperienza in fisica teorica e matematica derivante dal suo dottorato di ricerca presso l'Università di Uppsala in Svezia e ha affermato che sta utilizzando la borsa di studio per concentrarsi su problemi concreti nel campo delle energie rinnovabili.

"Sapevo che molti ricercatori della CU Boulder hanno e stanno lavorando su piani ambiziosi per affrontare il cambiamento climatico e che l'università è diventata un esempio per tutti gli Stati Uniti aprendo la strada verso la transizione energetica", ha detto. "È diventato subito chiaro che (il laboratorio di Emiliano Dall'Anese) sarebbe stato adatto a me in quanto mi permette di combinare la mia passione per la matematica con l'obiettivo concreto di affrontare le preoccupazioni relative all'ambiente e al cambiamento climatico."

Il documento delinea un meccanismo ispirato alla teoria dei giochi in cui la società di servizi energetici propone incentivi e poi la piattaforma di ride-sharing assegna i veicoli sia alle richieste di corsa che di ricarica. Per testare il proprio lavoro, il team ha utilizzato dati campione registrati dalla Taxi and Limousine Commission della città di New York e informazioni sull'energia rinnovabile provenienti dal New York Independent System Operator.

I risultati mostrano che è effettivamente possibile spostare la ricarica dei veicoli elettrici in modo che si sovrapponga a periodi di elevata produzione rinnovabile e adattarsi alla produzione di energia intermittente, riducendo al minimo l’impatto sulla qualità del servizio per le piattaforme di ride-sharing.

Sviluppare l'algoritmo principale per questo lavoro non è stato facile, secondo Perotti, che ha lavorato al progetto con ricercatori dell'Università Cattolica di Lovanio in Belgio e del Politecnico di Parigi.

"Il fornitore di servizi di trasporto e la società di servizi pubblici hanno obiettivi diversi, quindi è difficile formulare un problema di ottimizzazione che miri a ridurre entrambi i costi operativi", ha affermato. "La situazione diventa ancora più complicata quando si includono nel 'gioco' gli incentivi finanziari e il nostro meccanismo di contrattazione, quindi c'è molto da considerare e gestire con l'algoritmo."