Postdoctorado investiga la descarbonización del sector del transporte

Dec 19, 2023

Arriba: Una flota de vehículos eléctricos que se cargan simultáneamente.

Inserto: Elisabetta Perotti es la primera autora de un artículo que considera un escenario complejo en el que una flota de vehículos 100% electrificados debe atender tanto las solicitudes de viaje enviadas por los clientes como las solicitudes de carga enviadas por una empresa de servicios públicos durante un período de alta energía renovable. generación.

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Si está parado en una esquina esperando un automóvil compartido, ¿estaría dispuesto a esperar más si supiera que su conductor está conduciendo un vehículo eléctrico? ¿Qué pasaría si funcionara con energía 100% verde? ¿Cuánto tiempo más estaría dispuesto a esperar? ¿Pagarías más por el privilegio si la aplicación te informara sobre la opción?

Un documento presentado recientemente a Nature Scientific Reports por investigadores del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Informática y Energética de CU Boulder explora esas preguntas como parte de un impulso más grande a nivel mundial para descarbonizar los servicios de transporte.

La primera autora e investigadora posdoctoral, Elisabetta Perotti, dijo que el artículo considera un escenario en el que una flota de vehículos 100% electrificados debe atender tanto las solicitudes de viaje enviadas por los clientes como las solicitudes de carga enviadas por una empresa de servicios públicos durante un período de alta generación de energía renovable.

“Por ejemplo, una empresa de transporte compartido como Lyft recibe ambos tipos de solicitudes y luego tiene que resolver un problema de optimización para decidir cómo asignar mejor los vehículos eléctricos disponibles para minimizar los costos operativos”, dijo Perotti. "En este documento, proponemos incentivos para promover la carga de vehículos eléctricos durante las horas de alta generación renovable y equilibrar eso con la calidad del servicio y la disposición del público a usar el sistema".

Una mejor sincronización con un cronograma que priorice las fuentes de energía renovable también evitaría impactos negativos en la red que podrían provenir de un cronograma de carga descontrolado para la flota, agregó Perotti.

Perotti está trabajando en esta área a través de una Beca de Ciencias Schmidt. El programa de élite conecta la investigación posdoctoral con una disciplina de ingeniería, ciencias naturales, matemáticas o computación que difiere del área de especialización existente del individuo y del área planificada de investigación futura. Perotti ya tenía una sólida formación en física teórica y matemáticas de su doctorado en la Universidad de Uppsala en Suecia y dijo que está utilizando la beca para centrarse en problemas concretos en energía renovable.

"Sabía que muchos investigadores de CU Boulder tienen y están trabajando en planes ambiciosos para abordar el cambio climático y que la universidad se ha convertido en un ejemplo para todo EE. UU. al liderar el camino hacia la transición energética", dijo. "Rápidamente quedó claro que (el laboratorio de Emiliano Dall'Anese) sería una buena opción para mí, ya que me permite combinar mi pasión por las matemáticas con el objetivo concreto de abordar las preocupaciones ambientales y del cambio climático".

El documento describe un mecanismo inspirado en la teoría de juegos en el que la empresa de servicios públicos de energía propone incentivos y luego la plataforma de viajes compartidos asigna vehículos a las solicitudes de viaje y carga. Para probar su trabajo, el equipo utilizó datos de muestra registrados por la Comisión de Taxis y Limusinas de la ciudad de Nueva York e información sobre energías renovables del Operador Independiente del Sistema de Nueva York.

Los resultados muestran que, de hecho, es posible cambiar la carga de los vehículos eléctricos para superponerse con períodos de alta generación renovable y adaptarse a la generación de energía intermitente mientras se minimiza el impacto en la calidad del servicio para las plataformas de viajes compartidos.

Desarrollar el algoritmo principal para este trabajo no fue fácil, según Perotti, quien trabajó en el proyecto con investigadores de la Universidad Católica de Lovaina en Bélgica y el Instituto Politécnico de París.

"El proveedor de servicios de transporte y la empresa de servicios públicos tienen objetivos diferentes, por lo que es un desafío formular un problema de optimización que apunte a reducir los costos operativos de ambos", dijo. "Eso se vuelve aún más complicado cuando se incluyen incentivos financieros y nuestro mecanismo de negociación en el 'juego', por lo que hay mucho que considerar y administrar con el algoritmo".

Perotti agregó que el documento también muestra que alguna forma de viaje compartido es necesaria en el futuro para beneficiarse plenamente de una flota activa de vehículos eléctricos alimentados por energía renovable como la eólica y la solar.

Perotti dijo que disfrutó trabajar con el profesor asociado Emiliano Dall'Anese y tener la oportunidad de obtener exposición, habilidades y conocimientos con la teoría de optimización y control en su grupo.

"Aunque mi investigación de doctorado se basó en la teoría, aprendí a operar conjuntamente una amplia caja de herramientas de matemáticas, física, informática y técnicas de resolución de problemas", dijo. "Esas habilidades interdisciplinarias están resultando útiles en esta área de investigación y lo serán en los próximos años a medida que las aplique a mi investigación fundamental que aborda desafíos globales apremiantes".