Techno-economic evaluation of electric buses for public transportation

Nowadays, electric buses are empowering their role in the mobility context, in particular in urban areas thanks to the reduced acoustic and environmental impact compared to Diesel buses, the strongest competitors on the market. The thesis has the objective to analyse the state of the art of electric buses, from the electric motor to the energy storage solutions and the charging strategies. The context, the technologies and the charging strategies are analysed looking at their techno-economic optimization. In particular, an innovation investment has been evaluated for some bus lines of Milan, with the introduction of electric buses or Diesel Euro VI buses. A MATLAB model has been compiled to determine the instantaneous power requirements; the selected lines have been separately analysed, evaluating fuel consumption for Diesel buses and electric energy needs of electric buses. Then, the economic evaluation has compared the total cost of ownership for the two solutions, identifying the most cost-effective solution from the economic point of view, able to fulfil the technical constraints.

Gli autobus elettrici stanno acquisendo un ruolo sempre più importante negli scenari di mobilità, in particolare per quanto riguarda il contesto urbano. Sono caratterizzati infatti da un ridotto impatto acustico e ambientale in confronto agli autobus Diesel, i più importanti avversari sul mercato. Il progetto di tesi ha l’obiettivo di analizzare lo stato dell’arte per quanto riguarda gli autobus elettrici, dal motore elettrico fino alle soluzioni di accumulo di energia a bordo del veicolo e meccanismi di ricarica. Il contesto, le tecnologie e le strategie di ricarica sono stati analizzati nell’ottica dell’ottimizzazione tecno-economica. In particolare, è stato valutato l’investimento per l’ammodernamento di alcune linee della città di Milano, con l’introduzione di autobus elettrici o in alternativa autobus Diesel Euro VI. Le linee sono state analizzate singolarmente e sono stati valutati i consumi per il ciclo di guida caratteristico. Questo è stato reso possibile dalla costruzione di un modello MATLAB in grado di determinare la richiesta di potenza istante per istante e di conseguenza fornire una stima del consumo di combustibile nel caso di autobus Diesel e di energia elettrica nel caso dell’autobus elettrico. La successiva valutazione economica ha confrontato il costo totale di possesso per le due soluzioni, identificando la soluzione ottimale dal punto di vista economico in grado di soddisfare i vincoli tecnici.