Smart and Electric Mobility

Codice: U3606
SSD: ICAR/05

L’Insegnamento, che dà diritto a 9 crediti formativi, si tiene al II Semestre del I Anno del Corso di Studi. Viene svolto in 36 ore di lezione, 8 ore di esercitazione e 28 ore di laboratorio e l’attività didattica si svolge con lezioni ed esercitazioni numeriche e di laboratorio. L’insegnamento non prevede alcuna propedeuticità. Le modalità di esame prevedono un colloquio finale.

Obiettivi formativi:

Fornire conoscenze e strumenti operativi per l’analisi, la progettazione funzionale e la valutazione degli impatti della mobilità elettrica e dei nuovi servizi di mobilità condivisa in ambito urbano.

Contenuti:

Mobilità sostenibile

Mobilità sostenibile: Gli obiettivi nel quadro internazionale. Dalla Convenzione Quadro delle Nazioni Unite sui Cambiamenti Climatici allo EU Green Deal. Elettrificazione e sostenibilità nei diversi modi di trasporto. Scenari e trend futuri. Normative antinquinamento. Test dei veicoli su banco a rulli. Cicli NEDC e WLTP.

Well-to-Tank e Tank-to-Wheel (WTW) analysis: Principi. Rendimenti energetici. Raffinazione del petrolio. Produzione di energia elettrica. Modello GREET®. Confronto tra veicoli con motore a combustione interna e veicoli con motore elettrico. Confronto tra WTW e Life Cycle Assessment.

Powertrains di veicoli elettrici e componenti: Propulsione convenzionale. Organi di trasmissione. Dalla curva caratteristica del motore alla caratteristica meccanica di trazione. Propulsione elettrica. Richiami di elettromagnetismo e macchine elettriche. Propulsione ibrida, schemi e gradi di ibridizzazione. Sistemi di stoccaggio e elettronica di energia.

Rete elettrica ed infrastruttura di ricarica: Produzione, trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica. Mix energetico italiano. Liberalizzazione del mercato elettrico. Sistemi di ricarica dei veicoli. Caratteristiche, classificazione, connettori, modi di ricarica, normativa di riferimento). Dimensionamento infrastruttura di ricarica. Smart grids.

Modelli di consumo energetico: Richiami di cinematica del veicolo isolato e di dinamica (sistema ruota-strada, aderenza e resistenze all’avanzamento del veicolo, equazione della trazione, integrazione numerica). Modelli di consumo power-based e component-based. Analisi sui cicli di guida NEDC e WLTC.

Servizi di mobilità elettrica e smart mobility in ambito urbano. Last-mile mobility. Mobility-as-a-Service (MaaS). Automated mobility. Scenari futuri. Tipologie di servizio (car-sharing, bike sharing, micro-mobility, ride-hailing, ride-sharing e car-pooling). Business models. Valore del servizio. Strategie di crescita (network effects).

Vehicle-sharing. Car-sharing: storia, inquadramento nella mobilità urbana, business models (free-floating, station-based, etc.), impatto sulla proprietà e uso del veicolo privato, stima della soglia di convenienza per l’adozione del servizio, scenario attuale e trend futuri, segmenti di mercato e comportamenti. Bike-sharing e scooter-sharing: caratteristiche dei veicoli, normativa, business models, scenario attuale e trend futuri.

Ride-hailing, Ride-sharing e Car-pooling. Tecnologie abilitanti. Evoluzione dei servizi, dal ride-sharing al ride-hailing. Business models. Ride-hailing: surge pricing e confronto con taxi convenzionali. Ride-sharing: dal car-pooling aziendale al social ride-sharing.

Integrazione dei servizi nel sistema della mobilità urbana. Strategie di gestione della domanda: cenni ed esempi applicativi su tecniche di congestion pricing, road pricing, smart parking, integrated ticketing. Accessibilità del trasporto: definizione, misure e modelli di accessibilità a supporto del Piano Urbano della Mobilità Sostenibile.

Materiale Didattico:

Slides delle lezioni e dispense

Testi consigliati:

Macchine elettriche: Verolino, 2019. Elementi di macchine elettriche. Edises

Modelli di domanda di trasporto: Cascetta, 2009. Transportation Systems Analysis: Models and Applications. Springer

Cinematica del veicolo isolato, Equazione della dinamica: Torrieri, 2007. Tecnica ed economia dei trasporti. Manuale introduttivo all’ingegneria dei trasporti. Edizioni Scientifiche Italiane

Matlab: Palm, 2011. Matlab. Un’introduzione per gli ingegneri. McGraw-Hill Education.