Development of a model for a techno-economic and environmental evaluation of diesel and low-emission trucks

The transportation of goods is crucial for modern society, ensuring the competitiveness and development of a country and its production system. In the realm of road transport, which dominates in terms of volumes and pollutant emissions, the European Commission annually sets emission targets for means of transport. Therefore, it becomes crucial for logistics and transport companies to thoroughly analyse their activities, the market, and the economic-political context. The goal of this work, conducted in collaboration with GreenRouter, is to develop a calculation model to support companies in the techno-economic and environmental evaluation of purchasing vehicles for light, medium, or heavy transport. Following a comprehensive analysis of trends in the decarbonization of road transport, FCET and BET were selected as promising alternatives to diesel vehicles, used as benchmarks. These technologies are examined alongside the regulatory framework and supporting policies. The construction of the model and the acquisition of default numerical values were carried out through literature analysis and direct discussion with industry operators. In its final version, the model receives input from the user, supplemented, if necessary, by default values, providing the TCO and emissions for the three technologies of interest, facilitating their comparison. The application of the model to a real case verified its integrity and robustness, comparing it with trends reported in the literature. It is evident that diesel maintains a significant position in the short term due to the prohibitive costs of low-emission alternatives. However, these alternatives gain relevance in the long term, when innovation and economies of scale will enable cost reduction, establishing themselves as a reliable path for decarbonization. The remainder of the thesis is structured into 6 chapters. Chapter 1 introduces the company GreenRouter. Chapter 2 provides an overview of emissions, international and European climate agreements, with a focus on heavy-duty vehicles and their regulatory framework. Chapter 3 details the objectives and methodologies, while Chapter 4 reviews the current state of technologies, including their functionality, performances, associated policies and subsidies. In Chapter 5, the developed model is presented, discussing variables, calculations, and its application with a real company. Lastly, Chapter 6 concludes with a discussion on the model's limitations, technology constraints, and prospects for future development.

Il trasporto delle merci è alla base della società odierna e garantisce la competitività e lo sviluppo di un Paese e del suo tessuto produttivo. Considerando il trasporto via terra, quello su gomma è preponderante in termini di volumi ed emissioni inquinanti. Pertanto, la Commissione Europea definisce annualmente i target di emissione per i mezzi di trasporto includendo anche camion e veicoli leggeri. Diventa dunque di vitale importanza per le aziende di logistica e trasporti analizzare le proprie attività, il mercato e il contesto economico-politico, al fine di adottare delle soluzioni ambientalmente ed economicamente in conformità con le direttive stabilite dai policy maker e con i target di decarbonizzazione globali. L’obiettivo di questo lavoro, realizzato in collaborazione con la società GreenRouter, è quello di sviluppare un modello di calcolo che possa supportare un’azienda del settore logistica e trasporti nella valutazione tecno-economica e ambientale dell’acquisto di un veicolo per il trasporto leggero, medio o pesante. Attraverso un’analisi approfondita delle tendenze di mercato, sono state selezionate le due tecnologie più promettenti come alternativa ai veicoli a motore endotermico a diesel, benchmark dell’analisi. Le tipologie scelte, FCET e BET sono presentate ed approfondite nel corso del lavoro insieme al contesto normativo e alle misure economiche a loro supporto. La costruzione del modello e l’identificazione di valori numerici predefiniti da assegnare ai parametri sono stati effettuati mediante un'approfondita analisi della letteratura e un confronto diretto con gli operatori del settore. Nella sua versione finale, il modello riceve in input i valori forniti dall’ utente, eventualmente integrati con quelli predefiniti, restituendo in output il TCO e le emissioni per le tre tecnologie, favorendone il confronto. Infine, per attestare l'integrità e la solidità del modello, quest'ultimo viene implementato su un caso concreto, consentendo un confronto con le tendenze documentate nella letteratura scientifica. Emerge chiaramente come il diesel mantenga una posizione rilevante nel breve termine a causa dei costi proibitivi delle alternative a basse emissioni. Tuttavia, quest’ultime acquisiscono rilevanza nel lungo periodo dove l’innovazione e l’economia di scala permetteranno una riduzione dei costi, consolidandosi come una via affidabile per la decarbonizzazione. La tesi è strutturata in sei capitoli. Nel Capitolo 1 viene presentata l'azienda GreenRouter. Nel Capitolo 2, dopo una discussione dello stato attuale delle emissioni e degli accordi internazionali per combattere il cambiamento climatico, si approfondisce il settore dei veicoli pesanti e il relativo quadro normativo. Nel Capitolo 3 sono illustrati gli obiettivi e le metodologie adottate. Il Capitolo 4 rappresenta lo stato dell'arte delle tecnologie, comprendendo il loro funzionamento, le prestazioni, le politiche e gli incentivi ad esse correlati. Nel Capitolo 5 viene discusso il modello, presentandone le variabili incluse, i calcoli effettuati e l'applicazione pratica ad un caso reale. Infine, nel Capitolo 6 sono riportate le conclusioni, argomentate le limitazioni del modello e delle tecnologie insieme alle considerazioni per uno sviluppo futuro del modello.