Modelling mobility transition through endogenous approach in Oemof

The transition pathways necessary to counteract climate require tools capable of quantifying and evaluating decarbonization and environmental policies according to their application and impact. To attain this goal, energy systems models (ESMs) are employed for the simulation and optimization of the industrial society, to represent and implement climate-neutrality-oriented processes and estimate their impact by tracking the evolution of crucial factors over the years. This work is developed through the multi-period version of Oemof, an open-source ESM, aiming to integrate deeper the transportation sector into the optimization framework. In particular, a degree of freedom is added to the system regarding the selection of conversion technologies related to the mobility sector, which become a constituent and endogenous part of the optimization process. Thus, the work explores how attributes and key features of ESMs can possibly represent its dynamics and give a more accurate estimate over the outcomes obtained by the interaction of a green-oriented mobility and other key emitting sector. The thesis aims to assess the transition path of the transportation sector with the freedom to choose over a variety of technologies related to mobility, according to the attributes and connections of the components to the energy system implemented. Given the transportation demand to be satisfied throughout the regions of Italy, it provides the transformation of the passenger car fleet considering the techno-economic features of the sector and the GHG emission constraints. The analysis gives an example of application of the method, which has a broader perspective of attaining a wider level of endogenization in additional demand sectors.

I percorsi di transizione necessari per contrastare il cambiamento climatico richiedono strumenti in grado di quantificare e valutare le politiche di decarbonizzazione e ambientali in base alla loro applicazione e al loro impatto. Per raggiungere questo obiettivo, i modelli di sistemi energetici (ESM) sono impiegati per la simulazione e l'ottimizzazione della società industriale, per rappresentare e implementare processi orientati alla neutralità climatica e stimarne l'impatto seguendo l'evoluzione di fattori cruciali nel corso degli anni. Questo lavoro si sviluppa attraverso la versione multi-periodo di Oemof, un ESM open-source, con l'obiettivo di integrare maggiormente il settore dei trasporti nel quadro di ottimizzazione. In particolare, viene aggiunto un grado di libertà al sistema per quanto riguarda la selezione delle tecnologie di conversione relative al settore della mobilità, che diventano una parte costitutiva ed endogena del processo di ottimizzazione. In questo modo, il lavoro esplora come gli attributi e le caratteristiche chiave degli ESM possano rappresentare le sue dinamiche e fornire una stima più accurata dei risultati ottenuti dall'interazione tra una mobilità a basse emissioni e altri settori chiave di emissione. La tesi mira a valutare il percorso di transizione del settore dei trasporti con la libertà di scegliere tra una varietà di tecnologie legate alla mobilità, in base agli attributi e alle connessioni dei componenti al sistema energetico implementato. Data la domanda di trasporto da soddisfare in tutte le regioni d'Italia, fornisce la trasformazione del parco autovetture considerando le caratteristiche tecno-economiche del settore e i vincoli sulle emissioni di gas serra. L'analisi fornisce un esempio di applicazione del metodo, che ha una prospettiva più ampia di raggiungere un livello più ampio di endogenizzazione in ulteriori settori di domanda.