A total cost of ownership-based framework integrating performance evaluation for the investment in battery electric buses for the public transportation sector

Nowadays the transportation sector is at the verge of a radical change. The electrification is the clear direction towards which the industry is moving, but the process to accomplish that is still filled with many obstacles. While in the consumer market Electric Vehicles (EVs) are slowly but constantly seeing an increase in their diffusion, the public transportation sector might be the true trampoline of this new technology. Battery Electric (BE) buses are not a new technology, but their diffusion never really took off. The reason for this is the complexity of managing such vehicles with the constraints of range and time required for recharging that are typical of EVs. But pressure from the community and the public authorities is pushing Local Public Transportation (LPT) providers to adopt this technology. Starting from a collaboration with a company of the sector and deepening the knowledge of the topic through an extended literature review, this thesis aims at providing a tool based on the Total Cost of Ownership (TCO) methodology that will help LPT providers make properly informed investment decisions. A first phase is concerned with the sizing of a fleet of BE buses for different implementation scenarios, the second phase applies the TCO methodology the evaluate each alternative. Filling the gaps noted in the literature, besides merging the operational and economic aspects of BE buses, the model also offers a view on the lifetime evolution of the performance of the assets, providing the company with valuable insights, with a particular focus on the impact of battery degradation along time.

Oggigiorno il settore dei trasporti è sull’orlo di un cambiamento radicale. L’elettrificazione è la chiara direzione verso cui l’industria si sta muovendo, ma il processo per ottenere ciò è ancora costellato di ostacoli. Mentre nel mercato consumer i veicoli elettrici stanno lentamente ma costantemente aumentando la loro diffusione, il settore del trasporto pubblico potrebbe essere il vero trampolino di lancio per questa tecnologia. Gli autobus elettrici non sono una nuova tecnologia, ma la loro diffusione non ha mai davvero preso piede. La ragione di ciò è la complessità di gestire tali veicoli con i limiti di autonomia e tempo di ricarica tipici dei veicoli elettrici. Pressioni dalla comunità e delle pubbliche autorità stanno spingendo i fornitori di Trasporto Pubblico Locale (TPL) ad adottare questa tecnologia. Partendo da una collaborazione con un’azienda del settore e approfondendo la conoscenza dell’argomento attraverso una estesa revisione della letteratura, questa tesi mira a presentare uno strumento basato sulla metodologia Total Cost of Ownership (TCO) che aiuterà i fornitori TPL a prendere decisioni di investimento propriamente informate. La prima fase del modello si occupa del dimensionamento di una flotta di autobus elettrici per differenti scenari implementativi, la seconda fase applica la metodologia TCO per valutare ciascuna alternativa. Colmando le lacune riscontrate in letterature, oltre a far convergere gli aspetti operativi e economici degli autobus elettrici, il modello offre anche una visione di lungo termine sull’evoluzione delle prestazioni del bene, fornendo all’azienda preziosi spunti di riflessione, con particolare attenzione all’impatto del degrado delle batterie nel tempo.