Nested logic model to determine the expansion of fuel cell electric vehicles in Spain. Sensitivity analysis of the key attributes

Abstract

The use of Alternative Fuel Vehicles (AFV) as the Fuel Cell Vehicles (FCV)1, to replace vehicles powered by internal combustion engines, are a clear alternative of road transport that may provide, in the long term, security in energy supply at least partly, reduction in greenhouse gas emissions and improvement of air quality in cities. There are six areas, which should be addressed in order to guarantee market penetration of environmentally friendly cars: (a) purchase price, (b) running costs, (c) availability of refuelling stations, (d) vehicle range before refuelling, (e) refuelling time and, (f) CO2 emissions per kilometer2. Location models are intended to accelerate the market penetration of FCV, making efficient decisions about infrastructure design. Infrastructure (supply) enables to demand. However, in order for the infrastructure to be economically viable, there must already exist a given level of demand. In this work, we describe one part of the bi-level developed model, simulating the behaviour of H2 vehicle users. We use a discrete choice model to represent how users acquire FCV during the study period. The hierarchic nested logit model chosen for this study has been widely used in the field of transport. The process of choosing a FCV is the next. At the higher level a user chooses to purchase a conventional vehicle (alternative b) or an AFV (alternative a). At the lower level AFV users choose the type of alternative fuel. With the nested logit model it is possible to perform sensitivity analysis, which allows to observe how it affects each of the attributes in the usefulness of each type of vehicle and therefore the sale of the vehicle.El uso de vehículos de combustibles alternativos (AFV), como los vehículos de hidrógeno (pilas de combustible) (FCV), para reemplazar a los vehículos impulsados por motores de combustión interna, son una clara alternativa del transporte por carretera que puede proporcionar, a largo plazo, seguridad en el suministro de energía, reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y mejora de la calidad del aire en las ciudades. Para garantizar la penetración en el mercado de estos vehículos ecológicos, se deben abordar seis aspectos fundamentales: (a) precio de compra, (b) costes de funcionamiento, (c) disponibilidad de estaciones de repostaje, (d) autonomía de los vehículos, (e) tiempo de repostaje y (f) emisiones de CO2 por kilómetro. Con los modelos de localización se pretende acelerar la penetración de los FCV en el mercado, tomando decisiones eficientes sobre el diseño de la infraestructura. Una infraestructura adecuada (oferta) generará la demanda de estos vehículos. Sin embargo, para que la infraestructura sea económicamente viable debe de existir ya un nivel adecuado de demanda. En este trabajo, describimos una parte del modelo binivel que simula el comportamiento de los usuarios de los vehículos de H2. Utilizamos un modelo de elección discreta para representar cómo los usuarios adquieren los FCV durante el período en estudio. El modelo logit anidado jerárquico, elegido para este estudio, ha sido ampliamente utilizado en el campo del transporte. En el nivel superior del proceso de elegir un FCV, un usuario elige comprar un vehículo convencional (alternativa b) o un AFV (alternativa a). En el nivel inferior, los usuarios de AFV eligen el tipo de combustible alternativo. Con el modelo logit anidado, es posible realizar un análisis de sensibilidad que permita observar cómo afecta cada uno de los atributos a la utilidad de cada tipo de vehículo y, por tanto, a su venta.