Ricarica bidirezionale dei veicoli elettrici

Descrizione

La maggior parte delle auto rimane parcheggiata inattiva per il 90-95% del tempo. Con il passaggio sempre più rapido ai veicoli elettrici (EV), le batterie di questi veicoli offrono un potenziale enorme: la loro vasta capacità di accumulo collettiva può essere utilizzata come soluzione flessibile a supporto della rete elettrica, che a volte deve far fronte a un approvvigionamento intermittente di energia rinnovabile. La ricarica bidirezionale dei veicoli elettrici (V2X) si riferisce ai caricabatterie per EV che permettono non solo di ricaricare la batteria del veicolo, ma anche di prelevare energia dalla batteria dell’auto e reimmetterla nella rete quando serve.

Ci sono due destinatari principali dell’energia proveniente da un veicolo elettrico: la rete elettrica (V2G) e l’impianto elettrico di una casa o di un edificio (V2H). La ricarica bidirezionale crea una maggiore sinergia tra il settore dei trasporti puliti e le fonti di energia rinnovabile, poiché le batterie delle auto possono immagazzinare l’energia in eccesso prodotta da fonti rinnovabili variabili, come l’eolico e il solare, per poi fornire energia alla rete o alle abitazioni quando la domanda è alta o la produzione energetica è bassa. Questo riduce le limitazioni di produzione, diminuisce la necessità di investimenti nelle infrastrutture di rete e consente una maggiore integrazione delle energie rinnovabili. Inoltre, la ricarica V2H può fungere da fonte di alimentazione di emergenza in caso di interruzioni di corrente, mentre il V2G può fornire ai proprietari di veicoli un reddito extra grazie all’arbitraggio sui prezzi dell’energia variabili nel tempo.

Problemi da risolvere

Contesto cittadino

Man mano che le città producono sempre più energia rinnovabile per raggiungere i loro obiettivi di neutralità carbonica, la ricarica bidirezionale offre un sistema di accumulo energetico più economico per bilanciare e ottimizzare la rete. Però, perché la ricarica bidirezionale abbia successo in una città, ci devono essere normative e politiche che sostengano questa soluzione:

• Affinché la tecnologia V2G sia abbastanza allettante da essere implementata su larga scala, i proprietari di veicoli elettrici devono poter “accumulare” flussi di entrate derivanti dai servizi di flessibilità offerti dalla batteria della propria auto. Un progetto pilota danese ha rilevato flussi di entrate pari in media a 1860 EUR all’anno (Andersen, 2021).
• È inoltre necessario che in città ci sia un’elevata diffusione di veicoli elettrici dotati delle stesse funzionalità V2X, in modo da consentire l’aggregazione delle batterie dei veicoli elettrici per creare una sorta di centrale elettrica virtuale.
• Le stazioni di ricarica dei veicoli elettrici e le reti di distribuzione devono essere interoperabili per evitare il vincolo a un unico fornitore e consentire una connettività conveniente tra i veicoli elettrici e le diverse infrastrutture di ricarica.
• Inoltre, alcuni studi hanno dimostrato che i sistemi elettrici basati sull’energia solare traggono i maggiori benefici incrementali dalla ricarica bidirezionale.

Dato che la tecnologia è nuova, le città possono promuovere comportamenti sostenibili realizzando l’infrastruttura su piccola scala (ad esempio con la flotta comunale), con l’intenzione di potenziare la soluzione nel lungo termine. Inoltre, per sostenere la diffusione su larga scala della ricarica bidirezionale, le stazioni di ricarica di nuova progettazione dovrebbero essere “intelligenti”, in grado di facilitare il servizio di rete descritto con la soluzione V2X.

Fattori di supporto

1. Ampia diffusione dei veicoli elettrici, in modo che possano essere aggregati
2. Una normativa che permetta ai segnali di prezzo di ottimizzare la ricarica e la scarica
3. Interoperabilità tra veicoli elettrici, stazioni di ricarica e reti di distribuzione

Iniziative del governo

• Nel Regno Unito, solo i punti di ricarica domestici che utilizzano tecnologia intelligente possono beneficiare dei finanziamenti governativi previsti dal programma “Electric Vehicle Homecharge Scheme”. (IRENA, 2019)
• Il Pacchetto Energia Pulita dell’UE elimina le tariffe di “doppia tariffazione” per il prelievo e l’immissione di energia nella rete. (IRENA, 2019)

Mappatura degli stakeholder

Mappa delle parti interessate di un sistema bidirezionale di ricarica per veicoli elettrici (BABLE, 2021)

Potenziale di mercato

Secondo il Centro tedesco per la ricerca sull’energia solare e l’idrogeno (ZSW), all’inizio del 2019 circolavano sulle strade di tutto il mondo 5,6 milioni di veicoli elettrici. Se la maggior parte delle auto vendute a partire dal 2040 fosse elettrica, entro il 2050 potrebbero esserci più di 1 miliardo di veicoli elettrici in circolazione. Questo significherebbe che entro la metà del secolo ci sarebbero circa 14 terawattora (TWh) di batterie di veicoli elettrici disponibili per fornire servizi di flessibilità alla rete, rispetto ai 9 TWh previsti per la capacità delle batterie fisse. Di solito i veicoli elettrici hanno bisogno di ricaricarsi solo per il 10% del tempo in cui sono fermi e rimangono parcheggiati per il 95% del tempo, il che lascia l’85% della loro vita utile per, in teoria, fornire servizi di flessibilità alla rete (Mohammadi, 2019).

Struttura dei costi

I punti di ricarica bidirezionali sono ancora una tecnologia agli albori e sul mercato ce ne sono pochissimi. Per questo, la struttura dei costi varia molto e si prevede che cambi man mano che la tecnologia matura.

I costi di un sistema di ricarica bidirezionale per veicoli elettrici derivano dai costi di interfaccia, che sono da 3 a 5 volte superiori a quelli della ricarica intelligente unidirezionale. Inoltre, serve nuovo hardware e le batterie potrebbero deteriorarsi più rapidamente.

Dati e standard

• Tra le norme internazionali volte a standardizzare la tecnologia di ricarica V2X figurano la IEC 63110 e la IEC 61850 (IRENA, 2019)
• Una versione aggiornata della norma ISO 15118-2, che riguarda la comunicazione tra i veicoli elettrici e le stazioni di ricarica, dovrebbe essere pubblicata in Europa nel 2021 (ISO 15118-20). Questo renderà possibile la funzionalità "Plug & Charge". (IRENA, 2019)