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

Resumo Técnico: Estratégias Ótimas de Subsídio Governamental para a Melhoria de Estações de Carregamento em Serviços de Transporte por Aplicativo

Definição do Problema
A integração de Veículos de Novas Energias (VNEs) nos serviços de transporte por aplicativo criou uma dependência crítica entre a eficiência do transporte e a infraestrutura de carregamento. Enquanto governos em todo o mundo deslocaram o foco dos subsídios da compra de veículos para a infraestrutura de carregamento, a estratégia ideal para apoiar especificamente o transporte por aplicativo permanece incerta. A literatura existente frequentemente negligencia a interação entre as plataformas de transporte, provedores de carregamento heterogêneos (carga rápida vs. convencional) e condições de mercado específicas, como os níveis de desenvolvimento econômico urbano. Este artigo aborda essa lacuna investigando como diferentes estratégias de subsídio governamental — subsídios de carregamento (para motoristas), subsídios de uso (para operadores de estações) e subsídios de construção (para a construção de infraestrutura) — impactam os resultados de equilíbrio de um ecossistema competitivo de transporte por aplicativo e carregamento.

Metodologia
Os autores desenvolvem um modelo de teoria dos jogos envolvendo quatro entidades principais: uma plataforma de transporte por aplicativo, um provedor de serviço de carregamento convencional (Provedor-c), um provedor de serviço de carregamento rápido (Provedor-f) e o governo. O modelo incorpora:

• Processo de Decisão de Dois Estágios: Os motoristas primeiro decidem se se tornam ativos com base na renda e na conveniência de carregamento, e depois escolhem entre o carregamento rápido ou convencional com base no preço, tempo de espera e distância de viagem.
• Cenários de Subsídio: Três estratégias distintas são analisadas:
  1. Estratégia NC: Subsídio de carregamento ($\tau$) para motoristas que utilizam estações de carregamento rápido.
  2. Estratégia NU: Subsídio de uso ($\mu$) para o Provedor-f baseado na utilização da estação.
  3. Estratégia NB: Subsídio de construção ($\eta$) para o Provedor-f baseado no número de estações construídas.
• Extensões: O modelo básico é estendido para incluir cenários onde a plataforma investe em estações de carregamento rápido via participação societária cooperativa e cenários que consideram a heterogeneidade na sensibilidade dos motoristas ao número de estações de carregamento.
• Análise: O estudo utiliza indução retroativa para derivar decisões de equilíbrio (preços, contagem de estações, tarifas) e realiza análises de sensibilidade em parâmetros como externalidades de rede, diferenciação de custo de tempo de carregamento ($\Delta$) e coeficientes de custo de construção ($k$).

Principais Contribuições

1. Substituibilidade e Dominância: O artigo estabelece que os subsídios de carregamento e os subsídios de uso são mutuamente substituíveis, exercendo impactos semelhantes no equilíbrio de mercado. Em contraste, os subsídios de construção desempenham um papel distinto e positivo. O estudo identifica um limiar crítico: quando os subsídios de construção excedem um certo nível, a estratégia de subsídio de construção domina tanto os subsídios de carregamento quanto os de uso, gerando resultados superiores para todas as entidades.
2. Rentabilidade Não Linear: Contrariando as expectativas intuitivas, a pesquisa descobre que os provedores de carregamento rápido nem sempre aumentam a lucratividade à medida que a diferenciação do custo de tempo de carregamento ($\Delta$) aumenta. Altos custos de construção ($k$) combinados com alta diferenciação podem levar à redução da capacidade de mercado e menores lucros.
3. Limiares Marginais: A análise revela que os limiares marginais de subsídio de construção necessários para garantir uma situação de "ganha-ganha" para todas as entidades não se interceptam. Isso implica que alcançar um resultado universalmente benéfico requer níveis de subsídio específicos e não sobrepostos, dependendo da estratégia escolhida.
4. Implicações de Política Regional: O estudo fornece uma estrutura para adaptar as estratégias de subsídio às condições econômicas locais. Regiões desenvolvidas, caracterizadas por taxas de serviço e sensibilidade mais altas, são mais adequadas para subsídios de uso ou de carregamento. Por outro lado, regiões subdesenvolvidas podem obter melhores resultados com subsídios de construção para superar as barreções iniciais de infraestrutura.

Principais Resultados

• Impacto dos Subsídios: O aumento dos subsídios de carregamento ou de uso leva o provedor de carregamento rápido a aumentar as tarifas adicionais, enquanto os subsídios de construção estimulam diretamente a expansão das estações sem alterar a estrutura tarifária.
• Condições Ganha-Ganha: Um cenário de "ganha-ganha" para a plataforma, ambos os provedores e passageiros é alcançável sob a estratégia de subsídio de construção se o nível de subsídio ($\eta$) ultrapassar o máximo de limiares específicos ($\max\{\eta_2, \eta_5, \eta_6\}$).
• Investimento da Plataforma: Quando a plataforma coopera com o provedor de carregamento rápido via participação societária, a região para uma "vitória de cinco vias" (incluindo passageiros) encolhe sob a estratégia de subsídio de construção, mas expande-se sob a estratégia de subsídio de uso conforme a proporção de participação aumenta.
• Sensibilidade do Motorista: A heterogeneidade na sensibilidade dos motoristas à disponibilidade de estações de carregamento confirma a robustez do modelo básico. Motoristas que priorizam a eficiência do carregamento rápido ($\rho_1$) expandem a região de múltiplas vitórias, enquanto a sensibilidade às estações convencionais ($\rho_2$) pode restringir a eficácia dos subsídios de uso.

Significância e Alegações
O artigo afirma que suas descobertas oferecem orientação crítica para autoridades governamentais e gestores de transporte por aplicativo. Ele sustenta que uma abordagem de subsídio de "tamanho único" é ineficaz; em vez disso, a política deve ser contingente aos níveis de desenvolvimento econômico local e à estrutura de mercado específica (por exemplo, se a plataforma investe em infraestrutura). O estudo enfatiza que, embora os subsídios de construção sejam geralmente mais robustos e positivos, sua dominância é condicional ao exceder limiares específicos. Além disso, a pesquisa destaca que as plataformas de transporte por aplicativo são motivadas a investir em infraestrutura de carregamento rápido, particularmente em áreas urbanas desenvolvidas, para aumentar a eficiência do serviço. Finalmente, o artigo observa que a busca pela eficiência de carregamento pelos motoristas atua como um catalisador para o desenvolvimento sustentável do transporte urbano, desde que as estratégias de subsídio estejam alinhadas com essas dinâmicas de mercado.

Limitações
Os autores reconhecem que o modelo atualmente exclui os VNEs de propriedade privada que não participam do transporte por aplicativo, que representam uma base significativa de clientes para os provedores de carregamento. Adicionalmente, o modelo simplifica a competição de mercado para um conjunto específico de provedores, enquanto os mercados reais podem envolver dinâmicas de competição de três partes ou de múltiplas partes mais complexas.