Scenari di diffusione di veicoli elettrici

Valutazione preliminare

C. Caruso, G. Pirovano, M. Riva

ERSERoma

29 Aprile 2010

OBIETTIVI E FINALITÀ

IL PARCO AUTO

LE PERCORRENZE

VARIAZIONE EMISSIONI E BILANCI

IMPATTO SULLA QUALITÀ DELL’ARIA

Scenari di diffusione dei veicoli PEV/PHEV

S. Termoel.1.4%

Trasp. Autoveicoli

14%

Altro Trasp. Strada16%

Risc. Dom. Biomasse

10.2%

Altri Settori39%

BC20%

3

Ieri

• La mobilità attraverso veicoli elettrici è stato un argomento ricorrente nel panorama della ricerca. Nel passato riguardava gli addetti ed alcuni settori di nicchia, mentre oggi ne parlano tutti.

• La diffusione di massa dei veicoli elettrici è stata nel passato inibita a causa di alcuni fattori dominanti: Il costo ridotto dei prodotti petroliferi Lo scarso coinvolgimento ed investimento dei principali

costruttori Problemi tecnologici tra cui il maggiore era l’autonomia

limitata legata all’utilizzo delle batterie al Pb

4

Che cosa è cambiato ?

Panorama energetico: Aumento del costo delle

materie prime energetiche

Panorama ambientale:- emissioni GHG- Inquinamento urbano

Panorama tecnologico: disponibilità di tecnologie accumulo, ICT, autom.

5

Mobilità elettrica

Di interesse per il sistema elettrico sono i veicoli elettrici ricaricabili da rete con una capacità

discreta di accumulo (almeno 10 kWh):

Battery Electric Vehicle: BEV Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV

Veicoli elettrici considerati

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

1978

1981

1984

1987

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

2011

2014

2017

2020

2023

2026

2029

2032

2035

Ipotesi di evoluzione del numero diabitanti per auto circolante

PARCO AUTO: popolazione e parco auto in Italia

La popolazione Italiana dal 2000 è iniziata a crescere, dopo un periodo di stasi [previsione centrale di crescita della popolazione ISTAT]

Popolazione italiana: ipotesi di evoluzione

5500000056000000570000005800000059000000

60000000610000006200000063000000

1985

1990

1995

2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

Parco auto in Italia: ipotesi di evoluzione

20000000

25000000

30000000

35000000

40000000

45000000

1985

1990

1995

2000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

Analizzando il trend del parco auto dal 1921 e considerando anche l’evoluzione della popolazione, si è fatta una previsione di crescita del circolante basata su una funzione logistica che descrive una curva ad S

PARCO AUTO

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

30000000

35000000

40000000

45000000

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

2011

2014

2017

2020

2023

2026

2029

PEV2

PEV1

EURO8

EURO7

EURO6

EURO5

EURO4

EURO3

EURO2

EURO1

CONV

ECE4

ECE3

ECE2

ECE1

PREECE

Market Share

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

3500000

1990

1993

1996

1999

2002

2005

2008

2011

2014

2017

2020

2023

2026

2029

PARCO AUTO: sintesi dei risultati ottenuti (1/2)

Il processo di stima della penetrazione dei veicoli PEV/PHEV in Italia ha portato a definire uno scenario da oggi al 2030 di progressivo ricorso a tale tecnologia. A tale data i veicoli PEV/PHEV rappresenteranno circa il 25% del parco circolante ed avranno un market share del 50% (in entrambi i casi con una prevalenza dei veicoli PHEV rispetto ai PEV).

Alcune scelte fatte sono dettate da una parte dalla volontà di produrre effetti misurabili in termini di sistema elettrico e di impatto sull’ambiente, dall’altra dalla decisione di fare ipotesi comunque conservative rispetto a quanto presentato nell’ambito di altri studi analoghi.

PARCO AUTO: sintesi dei risultati ottenuti (2/2)

Consistenza parco auto per veicoli PEV/PHEV

-

2 000 000

4 000 000

6 000 000

8 000 000

10 000 000

12 000 0002

01

02

01

1

20

12

20

13

20

14

20

15

20

16

20

17

20

18

20

19

20

20

20

21

20

22

20

23

20

24

20

25

20

26

20

27

20

28

20

29

20

30

PE

V/P

HE

V

34 000 000

35 000 000

36 000 000

37 000 000

38 000 000

39 000 000

40 000 000

41 000 000

42 000 000

tota

le

PEV1 PEV2 PHEV1 PHEV2 totale

Percorrenze totali

auto passeggeri e percorrenze totali

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1990

1992

1994

1996

1998

2000

2002

2004

2006

2008

2010

2012

2014

2016

2018

2020

2022

2024

2026

2028

2030

10^

6 au

to

0

100

200

300

400

500

600

10^

9 km

Auto ERSE Auto ISPRA km_ERSE km_ISPRA

ERSE vs

ISPRA

+6%

+13%

MOBILITÀ: sintesi dei risultati ottenuti

Percorrenze complessive suddivise per tipo di alimentazione

Percorrenze (Gm) per alimentazione

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

1990

1994

1998

2002

2006

2010

2014

2018

2022

2026

2030

PHEV

PEV

IBRIDE

GPL

DIESEL

BENZINA

Variazione emissioni

scenario attuale FC CO NOX NMVOC SO2 CO2 PM_exh anno: 2005 [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg]

Gasoline Unleaded 12142 930.6 86.8 118.5 0.6 37756 0.38 Diesel 11057 30.3 147.9 6.8 0.8 34691 11.32 LPG 1029 115.7 23.1 14.6 0.0 3081 0.04 totale 24228 1076.6 257.9 139.9 1.4 75528 11.74

scenario base FC CO NOX NMVOC SO2 CO2 PM_exh anno: 2030 [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg]

Gasoline Unleaded 15256 237.1 14.6 23.7 0.8 47439 0.2 Diesel 4614 6.3 20.4 1.2 0.4 14478 0.4 LPG 8180 126.1 6.7 10.7 0.0 24491 0.1 totale 28050 369.5 41.7 35.6 1.1 86409 0.8 scenario PEV/PHEV FC CO NOX NMVOC SO2 CO2 PM_exh

anno: 2030 [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] Gasoline Unleaded 10015 171.2 10.3 17.2 0.5 31141 0.1 Diesel 4086 5.5 18.8 1.1 0.3 12819 0.4 LPG 8180 126.1 6.7 10.7 0.0 24491 0.1 totale 22280 302.7 35.7 28.9 0.8 68452 0.7

non sono considerate possibili riduzioni dei consumi e delle emissioni successive alla normativa EURO6

V 7.0

Domanda annuale per ricarica batterie

SCENARIO BIORARIO EPRI

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Ore

fra

zio

ne

% d

i ric

ari

ca

Bilancio emissioni di CO2

Scenario PEV/PHEV 20030 TERNA 2007

MTSIM 2030

emissioni specifiche di CO2 per kWh consumato [g/kWh] 609 428 Consumi elettrici totali per ricarica PEV/PHEV [GWh] 17495 emissioni di CO2 per ricarica PEV/PHEV [Gg] 10655 7488 Emissioni evitate nei trasporti [Gg] -17957 emissioni nette [Gg] -7302 -10469

Tecnologia Differenza di produzione [TWh]

Ciclo Combinato 12,7

Carbone 4,2

Carbone CCS 1,1

Altro 0,6

Domanda

di en. el.

Simulazione di medio

lungo periodo

(MATISSE)

Sviluppo del parco di

produzione al 2030

Simulazione di breve termine

(MTSIM)

Delta produzione 2030 per ricarica

DatiTerritoriali

a) Misure

b) Anal. Meteorologiche (ECMWF)

WRFModello Meteorologico

CAMxModello di Chimica e Trasporto

ProcessoreCondizioni al

contorno

Concentrazionie Deposizioni

(Totali e per sorgente)

SMOKEModello delle

emissioni antropiche

Inventaridelle emissioni[ISPRA, EMEP]

Indicatori diattività

Modello scalacontinentale CHIMERE

(altri composti)

MEGANModello delle

emissioni biogeniche

ProcessoreEmissioni sale

marino

Temperatura radiazione

velocità vento

Lo strumento modellisto: WRF-SMOKE-CAMx

Contributo alla concentrazione media annua di PM2.5

trasporto su strada

autoveicoli

settore termoelettri

co

Analisi del ruolo delle sorgenti

Milano - PM2.5 - media annua = 32.0 [ug/m3]

Est1%

Sud0%

Altri Settori54%

Ovest3%

Nord4%Risc. Dom.

Biomasse5%

Bordo9%

Altro Trasp. Strada17% Trasp.

Autoveicoli14%

S. Termoel.2%

Roma - PM2.5 - media annua = 18.5 [ug/m3]

Est3%

Sud2%

Altri Settori40%

Ovest9%

Nord5%

Risc. Dom. Biomasse

10%

Bordo20%

Altro Trasp. Strada16%

Trasp. Autoveicoli

14%

S. Termoel.1%

Contributo dei diversi settori emissivi e delle condizioni al contorno alla concentrazione media annua di PM2.5 nei recettori di Milano e Roma

Questo lavoro è stato finanziato dal Fondo di Ricerca per il Sistema Elettrico nell’ambito dell’Accordo di Programma tra ERSE ed il Ministero dello Sviluppo Economico - D.G.E.R.M. stipulato in data 29 luglio 2009 in ottemperanza del DM, 19 marzo 2009.

Grazie per l’attenzione

PARCO AUTO

Valore di picco del parco auto per categoria e ripartizione per alimentazione

CATEGORIA PICCO BENZINA DIESEL GPL IBRIDE PEV PHEVPREEURO 29.429.628 86,4% 8,0% 2,2% 0,0%EURO 1 8.113.552 73,0% 8,6% 5,0% 0,0%EURO 2 11.192.105 50,0% 25,1% 1,9% 0,0%EURO 3 10.191.409 49,4% 49,5% 0,5% 0,0%EURO 4 9.981.474 49,4% 47,9% 2,7% 0,0%EURO 5 12.237.732 25,0% 30,0% 40,0% 0,0%EURO 6 13.613.098 25,0% 25,0% 40,0% 5,0%EURO 7 10.961.490 20,0% 20,0% 40,0% 10,0%EURO 8 9.580.631 15,0% 15,0% 40,0% 20,0%PLUG-IN 1G 780.838 20,0% 80,0%PLUG-IN 2G 9.795.753 30,0% 70,0%

NB: Per valore di picco si intende la consistenza del parco auto al momento di massima diffusione

19

Tipologie di veicoli considerate

Tipo Segmento Km/anno

BEV1 (1a generazione) A-B 12.000

BEV2 (2a generazione) 50% A-B 12.000

50% C-D 15.000

media 13.500

PHEV1 (1a generazione) benzina C-D 17.000

diesel C-D 22.500

media pesata 17.688

PHEV2 (2a generazione) benzina C-D 20.000

diesel C-D 22.500

media pesata 20.357

Contributo alla concentrazione media annua di PM2.5

auto passeggeri

Riscaldamento biomasse

altro trasporto stradale

termoelettrico