Valutazione tecnico-economica, funzionale e operativa e confronto ad ampio spettro tra le varie fonti energetiche disponibili per la trazione veicolare

This thesis presents a comprehensive technical, economic, and environmental assessment of alternative energy carriers for vehicle traction, focusing on the case study of local bus public transport service operated by Nord Est Trasporti (NET) in Monza. The study aims to identify the most suitable energy vector to replace diesel to reduce greenhouse gas and pollutant emissions while maintaining economic feasibility and operational efficiency and considering the technical aspects of every new solution proposed. Using the Well-to-Wheel methodology, four main energy carriers were analyzed: Liquefied Natural Gas (LNG), Hydrotreated Vegetable Oil (HVO), Hydrogen, and Electricity. For each option, a detailed evaluation was performed considering diversified energy supply pathways. Key performance indicators such as energy consumption, emissions, and specific energy costs were computed and compared through to determine the most balanced solution. Results indicate that no single alternative can be clearly identified as the optimal choice over the others. Electrification supported by a self-owned photovoltaic system, combined with a battery energy storage unit, emerges as a promising option capable of achieving significant emission reductions, albeit requiring a substantial initial investment. Hydrogen produced through bio–steam reforming also demonstrates strong potential; however, current infrastructural, logistical, and economic constraints hinder its large-scale implementation. Overall, this work highlights the diverse advantages and limitations associated with each alternative energy carrier, providing quantitative data and insights to support an informed decision by the public transport company in transitioning from the current state-of-the-art scenario toward a different solution to improve the sustainability of the service.

La presente tesi propone una valutazione tecnica, economica e ambientale completa delle fonti energetiche alternative per la trazione veicolare, con particolare riferimento al servizio di trasporto pubblico locale su gomma gestito da Nord Est Trasporti (NET) nella città di Monza. L’obiettivo dello studio è individuare il vettore energetico più idoneo a sostituire il gasolio, al fine di ridurre le emissioni di gas serra e di inquinanti, mantenendo al contempo la fattibilità economica, l’efficienza operativa e considerando gli aspetti tecnici di ciascuna nuova soluzione proposta. Attraverso la metodologia Well-to-Wheel, sono stati analizzati quattro principali vettori energetici: gas naturale liquefatto (LNG), olio vegetale idrotrattato (HVO), idrogeno ed energia elettrica. Per ogni opzione è stata condotta una valutazione dettagliata, considerando differenti filiere di approvvigionamento energetico. Sono stati calcolati e confrontati indicatori di prestazione chiave, come consumo energetico, emissioni e costi energetici specifici, al fine di individuare la soluzione più equilibrata. I risultati indicano che nessuna delle alternative può essere chiaramente identificata come la scelta ottimale rispetto alle altre. L’elettrificazione supportata da un impianto fotovoltaico di proprietà, combinata con un sistema di accumulo a batteria, emerge come un’opzione promettente, capace di garantire significative riduzioni delle emissioni, seppur richiedendo un investimento iniziale considerevole. L’idrogeno prodotto tramite reforming a vapore di origine biologica mostra anch’esso un forte potenziale, ma le attuali limitazioni infrastrutturali, logistiche ed economiche ne ostacolano l’implementazione su larga scala. Nel complesso, il lavoro evidenzia i diversi vantaggi e limiti associati a ciascun vettore energetico alternativo, fornendo dati quantitativi e considerazioni utili a supportare una decisione consapevole da parte dell’azienda di trasporto pubblico nella transizione dallo scenario attuale verso una soluzione più sostenibile.