Fuel based method to design charging infrastructure: a real case study along italian highway A1 in 2030

Global warming and climate change are threatening more and more humans’ and the world’s life. Transportation is one of the most polluting sectors and in particular road transport and cars are strongly responsible for the greatest portion of GHG emissions. Therefore, new greener technologies are under development: electric vehicles are assessed as an interesting solution not only because they do not create local pollution but also because, if renewable energy sources are used, their impact becomes further lower. Farther, environmental sustainability is investigated and electric vehicles are able to cut GHG emissions by half with both European and Italian energy mix, albeit other toxicity parameters get worse. Anyway, even if electric vehicles are not a recent invention, batteries still represent a burden both for the weight and the limited range with respect to internal combustion engine vehicles. Hence, it is crucial to develop new measures to assist both light-duty and heavy-duty vehicles during long-haul travels: high power chargers and dynamic charging technologies are today under advanced development and even in use to sustain a greener transport sector. Electric mobility is slowly gaining popularity among customers in Italy, who are still reluctant to this technology mainly due to the lower driving range and the sentiment of a not-ready charging infrastructure. In this thesis work an energetic approach is developed to design the charging infrastructure for light-duty vehicles along highway A1 in a 2030 scenario: current fuel energy is converted into electricity that should be provided to electric vehicles; apart from the flows in the sections, all the material is freely accessible, leading to a method easily applicable and exportable to other highways and routes.

Il riscaldamento globale e il cambiamento climatico minacciano sempre di più la vita delle persone e della Terra. Il settore dei trasporti è uno dei più inquinanti e in particolare il trasporto su strada e le automobili sono fortemente responsabili della fetta più grande di emissioni di gas serra. Dunque, nuove tecnologie più sostenibili sono in fase di sviluppo: i veicoli elettrici vengono considerati una soluzione interessante non solo perché non producono emissioni localmente ma anche perché, se accoppiati a fonti di energia rinnovabili, il loro impatto si riduce ulteriormente. In più, viene approfondito il tema della sostenibilità ambientale e i veicoli elettrici si mostrano in grado di dimezzare le emissioni di gas serra con il mix energetico sia europeo sia italiano, anche se altri indicatori di tossicità peggiorano. Tuttavia, anche se i veicoli elettrici non sono un’invenzione recente, le batterie continuano a rappresentare un problema sia per il peso sia per l’autonomia di viaggio limitata rispetto ai veicoli a combustione interna. Quindi, è cruciale sviluppare nuove misure per assistere i veicoli leggeri e pesanti durante i viaggi a lunga percorrenza: caricatori ad alta potenza e tecnologie di ricarica in movimento sono oggi in fase di sviluppo avanzato e persino in uso per sostenere un settore dei trasporti più verde. La mobilità elettrica sta lentamente prendendo piede tra i consumatori italiani, che sono ancora riluttanti verso questa tecnologia principalmente per l’autonomia ridotta e per la percezione di un’infrastruttura di ricarica ancora non all’altezza delle esigenze. In questo lavoro di tesi viene sviluppato un approccio energetico per dimensionare l’infrastruttura di ricarica per veicoli leggeri lungo l’autostrada A1 in uno scenario ambientato nel 2030: l’energia venduta oggi sotto forma di carburanti viene convertita nell’elettricità che dovrà essere fornita ai veicoli elettrici; a parte i flussi nelle sezioni, tutto il materiale è liberamente accessibile, garantendo un metodo facilmente applicabile ed asportabile ad altre strade e autostrade.