Un’auto elettrica è un’automobile che utilizza un motore elettrico come fonte primaria di propulsione.I veicoli elettrici (EV) utilizzano energia elettrica che viene

immagazzinata in batterie ricaricabili. Il termine veicolo elettrico (EV) è comunemente usato per indicare tre tipi principali di trasmissioni per autoveicoli.Si tratta di veicoli elettrici a batteria (BEV), veicoli elettrici ibridi

(MHEV) e veicoli elettrici plug-in (PHEV).

Un BEV è un “vero” veicolo elettrico in quanto l’unica fonte di propulsione è l’energia elettrica.I veicoli elettrici a batteria accumulano energia elettrica a bordo con batterie ad alta capacità.Questa alimentazione a batteria viene utilizzata per far funzionare tutti i componenti elettronici di bordo e i motori elettrici dell’azionamento principale. I BEV sono alimentati da energia elettrica proveniente da una fonte esterna, una presa elettrica o stazioni di ricarica per veicoli elettrici speciali.

Un veicolo MHEV ibrido-elettrico è dotato di un sistema di trazione a due parti, un motore a carburante convenzionale e una trazione elettrica. Gli MHEV contengono tutti i componenti sia del motore a combustione interna (ICE), che dei veicoli elettrici.In pratica il solo aiuto che da è quello di aiutare il motore tradizionale quando questo si trova sotto coppia, nell’accensione o durante il rilascio per frenare la macchina risparmiando sui freni e ricaricando la batteria.

I veicoli elettrici- ibridi plug-in (PHEV) sono simili agli MHEV, tranne per il fatto che l’energia utilizzata per la propulsione del veicolo è l’elettricità e non il carburante. Questi veicoli hanno una maggiore capacità di trazione elettrica e di stoccaggio della batteria rispetto agli MHEV e sono anche dotati di un motore a combustione interna più piccolo. Sono progettati per innestare il motore a carburante quando l’elettricità della batteria è bassa o per sostituire la trasmissione elettrica quando è necessaria una maggiore potenza. Poiché i PHEV possono essere ricaricati da una presa elettrica, è possibile alimentarli interamente con energia elettrica.

COS’È UN AUTO ELETTRICA?

BEV MHEV PHEV

VANTAGGI DELL’AUTO ELETTRICA

I vantaggi di un’auto elettrica o di un veicolo elettrico sono sia di natura tecnica sia di natura economica.I primi si riferiscono al funzionamento del motore, più semplice, silenzioso e pulito di quelli tradizionali; i secondi riguardano la gestione dei costi, che per un elettrico sono più contenuti (non essendoci parti soggette a usura né liquidi di sostituzione, come nei veicoli tradizionali).

SILENZIOSITA’BASSI CONSUMI

CIRCOLAZIONE IN ZTLMENO INQUINAMENTO

Le emissioni sono zero, la componentistica delle auto (mediamente più leggere) incide meno, le batterie al litio possono durare molto (si parla di cicli di 2.000 ricariche, 300.000 km percorsi, 10 anni di vita utile, ma sono dati in costante miglioramento).

Essendo veicoli non inquinanti, le auto elettriche non vengono sottoposte ai vincoli di circolazione quali ecopass, ztl, targhe alterne e zone di traffico limitato, un vantaggio enorme per tutte le persone che abitano in grandi centri urbani o che si recano al lavoro in auto.

Per “fare il pieno” a un’auto elettrica è sufficiente collegarla alla rete elettrica per qualche ora al semplice costo del piano tariffario previsto dal proprio operatore energetico.Inoltre, si diffonderanno presto dei punti di ricarica rapida all’interno delle città, dove con 30 minuti di carica delle batterie si otterrà una capacità di percorrenza di circa 100 km.

Il motore dell’auto elettrica è estremamente silenzioso e contribuisce fortemente a eliminare l’inquinamento acustico e a rendere più piacevole l’esperienza di guida.

MODI DI RICARICA

Per le stazioni di ricarica la norma di riferimento è la IEC 61851-1.La norma prevede un’elettronica di controllo che utilizza un sistema di comunicazione “universale” tra la stazione ed il veicolo attraverso un circuito PWM (Pulse With Modulation), necessario per garantire la sicurezza del processo di ricarica, sia per le persone che per evitare danneggiamenti del pacco batterie del veicolo.

MODO 4MODO 3

MODO 2MODO 1

Ricarica domestica senza PMWIl Modo 1 consiste nel collegamento diretto del veicolo elettrico alle normali prese di correnti. Non è quindi previsto il Control Box. Questa modalità è adatta solo a bici elettriche e alcuni scooter. Non è applicata per le auto elettriche a causa del rischio di esplosione per overcharge.

Ricarica sicura domestica/aziendale, lenta o veloceSul cavo di alimentazione del veicolo è presente un dispositivo denominato Control Box (Sistema di sicurezza PWM) che garantisce la sicurezza delle operazioni durante la ricarica, le prese utilizzabili sono quelle domestiche o industriali fino a 10 A. Ricariche molto lente e pericolo di sovraccarico delle prese elettriche il cui impianto spesso non è dimensionato per avere alti assorbimento per lunga durata

Ricarica per ambienti pubblici, lenta o veloceE’ il modo obbligatorio per gli ambienti pubblici, la ricarica deve avvenire tramite un apposito sistema di alimentazione dotato di connettori specifici, è presente il sistema di sicurezza PWM, la ricarica può essere di tipo lento (16A 230V) oppure rapido (fino a 32A, 400V).

Ricarica diretta in corrente continua FAST DCE’ la ricarica in corrente continua fino a 200A, 400V. Con questo sistema è possibile ricaricare i veicoli in alcuni minuti, il caricabatterie è esterno al veicolo (nella colonnina).

I CONNETTORI DI RICARICA

Per la ricarica dei veicoli elettrici in corrente alternata AC (Modo 2 e Modo 3) sono previste quattro tipologie di connettori: Tipo1, Tipo 2, Tipo 3A e Tipo 3C.Il TIPO 1 si trova solo Lato Veicolo.Il TIPO 2 si trova sia Lato Veicolo sia Lato Colonnina.Il TIPO 3A e il TIPO 3C sono connettori solo Lato Colonnina.

Per la ricarica dei veicoli elettrici in corrente continua DC (Modo 4) sono previsti due standard: CHAdeMO e CCS COMBO2.

TIPO 3CTIPO 3A

TIPO 2TIPO 1

Monofase, 2 contatti pilota, max 32A 230V (7,4 kW), si trova solo sul veicolo (standard giapponese e americano).

Mono/trifase, 2 contatti pilota, max 32A (63°, 230/400V), si trova sia sui veicoli, sia sulle colonnine.

Monofase, 1 contatto pilota, max 16A, 230V, è utilizzato solo per i veicoli leggeri (scooter e quadricicli).

Mono/trifase, 2 contatti pilota, max 32A (63A), 230/400V, si trova solo sulle colonnine, è ormai in disuso.

I CONNETTORI DI RICARICA

CCS COMBO2CHAdeMO

Lo standard CHAdeMO è lo standard per la ricarica veloce in corrente continua (DC) più diffuso al Mondo. E’ l’unico connettore che gestisce la ricarica bidirezionale.Utilizzato e diffuso già da alcuni anni, è presente soprattutto sulle auto asiatiche e può raggiungere i 200A.I veicoli dotati di questo standard hanno quindi due connettori:– CHAdeMO per le ricariche Fast DC– Connettore per la ricarica in AC (normalmente Tipo 1)

Lo standard CCS (Combined Charging System) consiste in un unico connettore di ricarica sul veicolo elettrico, che consente sia la ricarica rapida in corrente continua (DC) sia la ricarica lenta in corrente alternata (AC).In Europa il CCS è realizzato a partire dal connettore Tipo 2, per cui il sistema prende il nome di Combo2.Questo sistema è oggi adottato da alcune case automobilistiche europee (ad esempio BMW e Volkswagen).

STAZIONI DI RICARICACOLONNINE IN CORRENTE ALTERNATA (AC MODO 3)In base delle loro caratteristiche, le colonnine in corrente alternata trovano larga applicazione in tutti i luoghi in cui il veicolo elettrico rimane fermo in sosta per almeno un'ora circa. È bene inoltre sottolineare che un veicolo elettrico in ricarica non deve necessariamente eseguire una ricarica completa, molto spesso infatti vengono eseguite ricariche parziali: l'EV Driver medio è infatti abituato a collegarsi ogni volta che trova una colonnina, per il tempo necessario alla sosta che avrebbe dovuto comunque fare (ad esempio: spesa al Centro Commerciale).

Vantaggi SvantaggiPrezzo contenuto e costi di installazione bassi Ricarica mediamente lenta/accelerataUniversali Potenza di ricarica variabile in base al veicolo

COLONNINE IN CORRENTE CONTINUA (DC MODO 4)In base alle loro caratteristiche, le colonnine in corrente continua trovano applicazione nei luoghi in cui è necessario garantire un servizio di ricarica veloce (ad esempio nelle Stazioni di servizio). La ricarica veloce è inoltre un incentivo molto forte alla diffusione dei veicoli elettrici e al loro utilizzo, perchè consente di estendere la percorrenza facendo soste molto brevi (10-30 minuti); per questo motivo è auspicabile una ampia diffusione di questi sistemi in ogni luogo (una stazione di ricarica in corrente continua diventa di fatto un polo di attrazione di veicoli elettrici).

Vantaggi SvantaggiRicarica veloce per ogni veicolo Prezzo elevato (rispetto alle colonnine AC Modo 3)Universali (se multi-standard) Costi di installazione e connessione medio/alti

LA RICARICA IN ACL’infrastruttura di ricarica in AC è quella che allo stato attuale è più sviluppata sul territorio sia in ambito privato che ad uso pubblico.Questo principalmente per fattori di costo:• Le colonnine in AC hanno dei costi di produzione molto bassi;• Il costo della realizzazione degli impianti è bassa per parliamo di potenze non elevate.Ovviamente non mancano i limiti di questo genere di ricarica, infatti nella ricarica in AC si presentano la maggior parte dei problemi che limitano la velocità di ricarica delle auto:1. La potenza erogabile dalla colonnina, generalmente al massimo la potenza erogabile da una presa di una colonnina in AC è 22 kW, ma spesso

anche meno;2. Il cavo, infatti la maggior parte delle stazioni di ricarica in AC hanno solo la presa alla quale io posso attaccare il cavo per ricaricare l’auto, ma

molto spesso i cavi forniti dalle case produttrici di automobili hanno una portata limitata rispetto alla potenza che potrebbe erogare la colonnina (nella spina che si collega alla colonnina c’è un sensore che indica alla colonnina la portata massima del cavo, in questo modo la stazione autolimita la potenza massima erogabile adeguandola al cavo);

3. L’ OBC (On Board Charger), come sappiamo le batterie sono in Corrente Continua (DC) e per essere ricaricate hanno bisogno di DC, siccome io sto alimentando l’auto con AC , l’OBC ha il compito di convertire la corrente da alternata a continua. Questo componente, però, ha costi molto alti e sono molto pesanti, per questi due motivi i produttori di auto tendono a metterli di potenze non molto alte. Questo comporta un terzo limite ai tempi di ricarica dell’auto

Esempio:Potenza Massima Colonnina→11 kW Portata del cavo→7,4 kW OBC→4,6 kWDa che potrei ricaricare la mia auto con 11 kW di potenza che ho a disposizione, in realtà la carico al massimo a 4,6 kW

LA RICARICA IN DCIl futuro della ricarica per i veicoli elettrici passa sicuramente dalla ricarica in DCQuesto per tre punti fondamentalmente:• Superamento del limite della ricarica in AC bypassando l’OBC (On Board Charger) ed andando direttamente alla batteria (notevole riduzione

dei tempi di ricarica);• Riduzione degli errori;• Accesso alle informazioni della batteria;• Colonnina come sistema attivo dell’infrastruttura elettrica (ad esempio la ricarica bidirezionale V2G e V2H).Gli svantaggi della ricarica in DC sono dettate dai costi, sia della colonnina stessa che dell’impianto di alimentazione, in quanto generalmente abbiamo potenze molto più alte per cui l’impianto deve essere adeguatamente dimensionato per poterla supportare.

LA RICARICA IN DC 2.0 : l’autoconsumo

In questo primo scenario vediamo che il caricatore viene utilizzato per gestire l’orario migliore per ricaricare l’auto in base ai prezzi di fascia oraria e quando usare l’auto come sistema di alimentazione della mia casa. ( tecnologia disponibile ma non ancora normata in Italia)

LA RICARICA IN DC 2.0 : vendita di energia

In questo secondo scenario tramite il caricatore posso decidere di ricaricare l’auto quando la fascia economica è più bassa e rivenderla al sistema Nazionale quando la rete ha più richiesta ( tecnologia disponibile ma non ancora normata in Italia).

LA RICARICA IN DC 2.0 : inverter ibrido

In questo terzo scenario il caricatore è il fulcro del nostro impianto elettrico e anche della rete elettrica Nazionale. Il nostro caricatore è l’unico inverter sia per il fotovoltaico che per la carica in dc e gestione remota dalla società elettrica per l'acquisizione di energia. ( tecnologia disponibile DAL 2021 e non ancora normata in Italia).

SCHEMA RIASSUNTIVO

Modo 3 Modo 4

WallboxCaricatore domestico

StreetboxCaricatore AC pubblico

OBC (On Board Charger):• Limitata potenza di ricarica• Limitato dai vincoli di dimensione e peso• Tempo di ricarica medio 4-8 h

DC Charger:• Gestione del V2G/V2H• Comunicazione in tempo reale con le batterie• Elevati requisiti di potenza dalla rete• Tempo medio di ricarica 15 min – 2h

TEMPI DI RICARICAIl tempo di ricarica di un'auto elettrica dipende dalla potenza (kW) a cui avviene la ricarica e dal tipo di caricatore usato (AC o DC);Prendendo in considerazione un’auto con un pacco batterie da 40 kW/h per una ricarica completa richiede questi tempi per una ricarica in AC:3,7 kW (16A 230V): 10 ore circa7,4 kW (32A 230V): 5 ore e 30 minuti circa11 kW (16A 400V): 3 ore e 30 minuti circa22 kW (32A 400V): 1 ora e 40 minuti circaMentre per una ricarica in DC da 50kW : 50 minuti circa (aumentando la potenza diminuiscono i tempi es: 100 kW, 25 minuti)Attenzione però: solo raramente si eseguono ricariche complete. Chi ha un'auto elettrica infatti è abituato a fare ricariche parziali ("rabbocchi"), per cui il tempo reale di occupazione della colonnina è inferiore (questo perchè chi arriva alla colonnina non ha l'auto completamente scarica e non deve ripartire completamente carico).

La potenza di ricarica (kW) non è l'unico fattore che determina i tempi di ricarica, gli altri fattori sono:•Potenza massima accettata dal veicolo: alcune auto accettano al massimo 3,7 kW, altri 7,4 kW, altri ancora arrivano a 22 kW (per ricarica in AC);•Dimensione del pacco batteria del veicolo: le auto elettriche che hanno una batteria con maggiore capacità impiegano più tempo, quelli con batteria più piccola impiegano meno tempo.•Il cavo utilizzato per la ricarica: sulla presa del cavo c’è un componente che comunica alla colonnina qual è la corrente massima che può supportare, la colonnina rileva questo dato ed automaticamente si setta per erogare al massimo quel valore di corrente.Questo significa che una colonnina AC Modo 3 da 22 kW non sempre ricaricherà effettivamente a 22 kW.

Due di questi tre fattori non sono dei limiti per la ricarica in DC in quanto:• La potenza non è più limitata dall’ OBC;• Il cavo è integrato nella colonnina, per cui dimensionato per la potenza massima erogabile del caricatore stesso.

SERVIZIO DI RICARICAIl servizio di ricarica è un'attività libera e praticabile da qualsiasi soggetto, in regime di libera concorrenza di mercato fra operatori diversi; gli Stati membri devono assicurare che:[...] gli operatori dei sistemi di distribuzione cooperino su base non discriminatoria con qualsiasi persona che apra o gestisca punti di ricarica accessibili al pubblico.[...] i prezzi praticati dagli operatori dei punti di ricarica accessibili al pubblico siano ragionevoli, facilmente e chiaramente comparabili, trasparenti e non discriminatori.Inoltre il PNIRE ribadisce che esiste una sostanziale differenza fra «vendita di energia» e «servizio di ricarica»

E’ necessario privilegiare soluzioni aperte che, in particolare, permettano di considerare efficacemente la “ricarica” non solo come “vendita di energia” ma come parte della fornitura di un servizio. In questo ambito, anche sulla scia della quasi totalità delle esperienze europee in corso, la vendita del kWh non rappresenta l’unica componente dell’intero servizio fatturato. Tale scenario supporta l’opportunità che molti operatori possano fornire un “servizio di mobilità”.Il sistema di gestione consente a ogni singolo proprietario di punto di ricarica di decidere la propria tariffa e di comporla a piacimento utilizzando tre componenti distinte:Tariffa iniziale: costo fisso addebitato all'inizio della sessione di ricarica, indipendente da durata ed energia consumata;Tariffa in base all'energia: costo proporzionale all'energia (kWh) consumata per la ricarica;Tariffa in base al tempo: costo orario calcolato da inizio sessione a fine sessione.Il proprietario del punto di ricarica decide il valore delle singole componenti (alcune componenti possono essere impostate a zero)

SICUREZZA DEI PUNTI DI RICARICA

La ricarica dei veicoli elettrici prevede una comunicazione continua fra veicolo elettrico e stazione di ricarica, allo scopo di verificare che in ogni momento le condizioni di sicurezza per veicolo e persone siano rispettate.La presa sulla stazione di ricarica è senza tensione quando la stazione non è in uso.Il sistema viene alimentato solo dopo aver collegato veicolo e stazione di ricarica con il cavo;stabilito una comunicazione tra veicolo e stazione di ricarica;verificato che ci siano tutte le condizioni di sicurezza.Solo a questo punto il sistema viene alimentato. Se durante la ricarica dovesse insorgere qualche problema (ad esempio: rottura o danneggiamento del cavo), il sistema andrebbe automaticamente in protezione (tutto il sistema ritorna a essere privo di tensione).Questa modalità è stata stabilita proprio per rendere sicura la ricarica nei luoghi pubblici non presidiati (la stazione di ricarica infatti non è quasi mai presidiata dal proprietario).

PERCHE’ AFFIDARSI A SISTEMI PROFESSIONALI

FINE