Optimal government subsidy strategies for improving charging stations in ride-hailing services

Sintesi Tecnica: Strategie Ottimali di Sussidi Governativi per il Miglioramento delle Stazioni di Ricarica nei Servizi di Ride-Hailing

Definizione del Problema
L'integrazione dei Veicoli a Nuova Energia (NEV) nei servizi di ride-hailing ha creato una dipendenza critica tra l'efficienza del ride-hailing e l'infrastruttura di ricarica. Mentre i governi in tutto il mondo hanno spostato il focus dei sussidi dall'acquisto di veicoli alla ricarica delle infrastrutture, la strategia ottimale per supportare specificamente il ride-hailing rimane poco chiara. La letteratura esistente spesso trascura l'interazione tra le piattaforme di ride-hailing, i fornitori di ricarica eterogenei (veloce vs. convenzionale) e le specifiche condizioni di mercato, come i livelli di sviluppo economico urbano. Questo documento affronta tale lacuna investigando come diverse strategie di sussidio governativo — sussidi alla ricarica (per i conducenti), sussidi all'uso (per gli operatori delle stazioni) e sussidi alla costruzione (per la realizzazione delle infrastrutture) — influenzino gli esiti dell'equilibrio di un ecosistema competitivo di ride-hailing e ricarica.

Metodologia
Gli autori sviluppano un modello di teoria dei giochi che coinvolge quattro entità chiave: una piattaforma di ride-hailing, un fornitore di servizi di ricarica convenzionale (Provider-c), un fornitore di servizi di ricarica veloce (Provider-f) e il governo. Il modello incorpora:

• Processo Decisionale a Due Stadi: I conducenti decidono prima se diventare attivi in base al reddito e alla convenienza della ricarica, quindi scelgono tra ricarica veloce o convenzionale in base al prezzo, ai tempi di attesa e alla distanza di percorrenza.
• Scenari di Sussidio: Sono analizzate tre strategie distinte:
  1. Strategia NC: Sussidio alla ricarica ($\tau$) per i conducenti che utilizzano stazioni di ricarica veloce.
  2. Strategia NU: Sussidio all'uso ($\mu$) per il Provider-f basato sull'utilizzo della stazione.
  3. Strategia NB: Sussidio alla costruzione ($\eta$) per il Provider-f basato sul numero di stazioni costruite.
• Estensioni: Il modello di base viene esteso per includere scenari in cui la piattaforma investe in stazioni di ricarica veloce tramite partecipazione azionaria cooperativa e scenari che tengono conto dell'eterogeneità nella sensibilità dei conducenti al numero di stazioni di ricarica.
• Analisi: Lo studio impiega l'induzione all'indietro per derivare le decisioni di equilibrio (prezzi, numero di stazioni, tariffe) e conduce analisi di sensibilità su parametri quali le esternalità di rete, la differenziazione dei costi di tempo di ricarica ($\Delta$) e i coefficienti di costo di costruzione ($k$).

Contributi Chiave

1. Sostituibilità e Dominanza: Il documento stabilisce che i sussidi alla ricarica e i sussidi all'uso sono mutuamente sostituibili, esercitando impatti simili sull'equilib로 di mercato. Al contrario, i sussidi alla costruzione svolgono un ruolo distinto e positivo. Lo studio identifica una soglia critica: quando i sussidi alla costruzione superano un certo livello, la strategia di sussidio alla costruzione domina sia i sussidi alla ricarica che quelli all'uso, producendo risultati superiori per tutte le entità.
2. Redditività Non Lineare: Contrariamente alle aspettative intuitive, la ricerca trova che i fornitori di ricarica veloce non aumentano sempre la redditività all'aumentare della differenziazione del costo del tempo di ricarica ($\Delta$). Alti costi di costruzione ($k$) combinati con un'alta differenziazione possono portare a una riduzione della capacità di mercato e a profitti inferiori.
3. Soglie Marginali: L'analisi rivela che le soglie marginali del sussidio alla costruzione necessarie per garantire una situazione "win-win" per tutte le entità non si intersecano. Ciò implica che il raggiungimento di un risultato universalmente benefico richiede livelli di sussidio specifici e non sovrapponibili a seconda della strategia scelta.
4. Implicazioni Politiche Regionali: Lo studio fornisce un quadro per adattare le strategie di sussidio alle condizioni economiche locali. Le regioni sviluppate, caratterizzate da tassi di servizio e sensibilità più elevati, sono più adatte ai sussidi all'uso o alla ricarica. Al contrario, le regioni sottosviluppate possono ottenere risultati migliori con i sussidi alla costruzione per superare le barriere infrastrutturali iniziali.

Risultati Chiave

• Impatto dei Sussidi: L'aumento dei sussidi alla ricarica o all'uso spinge il fornitore di ricarica veloce ad aumentare le tariffe aggiuntive, mentre i sussidi alla costruzione stimolano direttamente l'espansione delle stazioni senza alterare la struttura delle tariffe.
• Condizioni Win-Win: Uno scenario "win-win" per la piattaforma, entrambi i fornitori e i passeggeri è realizzabile sotto la strategia di sussidio alla costruzione se il livello del sussidio ($\eta$) supera il massimo delle soglie specifiche ($\max\{\eta_2, \eta_5, \eta_6\}$).
• Investimento della Piattaforma: Quando la piattaforma coopera con il fornitore di ricarica veloce tramite partecipazione azionaria, la regione per un "win a cinque vie" (inclusi i passeggeri) si restringe sotto la strategia di sussidio alla costruzione ma si espande sotto la strategia di sussidio all'uso all'aumentare del rapporto di partecipazione azionaria.
• Sensibilità dei Conducenti: L'eterogeneità nella sensibilità dei conducenti alla disponibilità delle stazioni di ricarica conferma la robustezza del modello di base. I conducenti che danno priorità all'efficienza della ricarica veloce ($\rho_1$) espandono la regione del multi-win, mentre la sensibilità alle stazioni convenzionali ($\rho_2$) può limitare l'efficacia dei sussidi all'uso.

Significatività e Rivendicazioni
Il documento sostiene che i suoi risultati offrono una guida critica per le autorità governative e i gestori del ride-hailing. Afferma che un approccio di sussidio "taglia unica" è inefficace; invece, la politica deve essere contingente ai livelli di sviluppo economico locale e alla specifica struttura del mercato (ad esempio, se la piattaforma investe nelle infrastrutture). Lo studio sottolinea che, sebbene i sussidi alla costruzione siano generalmente più robusti e positivi, la loro dominanza è condizionata dal superamento di specifiche soglie. Inoltre, la ricerca evidenzia che le piattaforme di ride-hailing sono motivate a investire nelle infrastrutture di ricarica veloce, in particolare nelle aree urbane sviluppate, per migliorare l'efficienza del servizio. Infine, il documento nota che la ricerca dell'efficienza di ricarica da parte dei conducenti funge da catalizzatore per lo sviluppo sostenibile del trasporto urbano, a condizione che le strategie di sussidio siano allineate con queste dinamiche di mercato.

Limitazioni
Gli autori riconoscono che il modello attualmente esclude i veicoli NEV di proprietà privata che non partecipano al ride-hailing, i quali rappresentano una base di clienti significativa per i fornitori di ricarica. Inoltre, il modello semplifica la competizione di mercato a un set specifico di fornitori, mentre i mercati reali possono comportare dinamiche di competizione più complesse a tre o più parti.