UNA SCOSSA ALLA CITTA’

Senza rete è difficile partire…..

Federico Cheli

Mobilità elettrica e rete nazionale: amici o nemici?

Prof. Francesco Castelli Dezza

Politecnico di Milano

UNA SCOSSA ALLA CITTA’

Senza rete è difficile partire…..

Federico Cheli

Ulteriore domanda

Esistono componenti o strategie tali da rendere il sistema «mobilità elettrica» compatibile con la rete elettrica nazionale?

Normalmente, un insieme di veicoli elettrici non opportunamente coordinati rappresentano un problema a coloro che devono gestire la rete elettrica di distribuzione e di trasmissione:

• aleatorietà nel tempo e nella posizione geografica• picchi di potenza• gestione limitata alla singola vettura

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Federico Cheli

Contenuti

• Veicoli elettrici: tipologie• Metodi di ricarica• Luoghi di ricarica• Integrazioni con fonti rinnovabili• ICT• Politecnico di Milano: possibili contributi

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Senza rete è difficile partire…..

Federico Cheli

Tipologie di vetture

Nessun impatto sulla rete elettrica•Veicoli ibridi leggeri: veicoli convenzionali con sistema Start and Stop, frenata rigenerativa, un minimo ausilio alla accelerazione•Veicoli ibridi classici: partenza elettrica, ausilio alla accelerazione, funzionamento in elettrico a basse velocità, ricarica da motore a combustione interna o da frenatura

Interazione con la rete elettrica•Veicoli ibridi plug-in: come i precedenti ma con pacco batterie di maggiore capacità e possibilità di ricarica da rete elettrica •Veicoli elettrici puri: tutta l’energia necessaria al funzionamento del veicolo è immagazzinata nelle batterie

PROBLEMAIl 41% vorrebbe una autonomia di 250 km (solo il 5% per 50 km)

Il 46.5% desidererebbe una velocità massima di 130 km/hIn puro elettrico sarebbero necessarie 0.22kWh/km*250km=55kWh -> 330kg

A 800€/kWh si ha un costo di 44k€

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Federico Cheli

Metodologie di ricarica

• Normale: potenza 3kW, monofase BT, Tric=6 ore per 15kWh• Veloce: potenza da 6-20kW, trifase BT, Tric=3-1 ora• Rapida: potenza 20-43 kW, trifase BT o MT, stazioni dedicate,

Tric=1-0.5 ore• Extra rapida: potenza > 43kW, stazioni dedicate, ricarica in

CC, Tric=20-5 min, supercondensatori• Cambio pacco batterie (Battery swap): nessun limite sulla

potenza (limitata dalla corrente di ricarica della batteria), stazioni dotati di grandi spazi

PROBLEMA

Il 74% vorrebbe una ricarica completa in meno di un’ora

Il 61.5% indica il garage di casa come luogo ideale di ricarica

Solo il 66% è d’accordo sulla necessità di uno standard europeo

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Luoghi per la ricarica

Ricarica da punto di consegna pubblico•Stazioni di servizio: tempi troppo brevi: extra rapida o cambio pacco batterie•Parcheggi di interscambio o dedicati: tempi programmabili e gestione ottimizzata del parco vetture•Colonnine distribuite

Ricarica da punto di consegna privato•garage di casa propria: carica lenta, notturna•parcheggio dell’ufficio: tempi programmabili, gestione ottimizzata delle vetture, carica veloce, diurna

PROBLEMA

Il 61.5% indica il garage di casa come luogo ideale di ricarica

Il 74% vorrebbe una ricarica completa in meno di un’ora

Solo il 5.2% considera ideale il parcheggio dell’ufficio

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Integrazione con fonti rinnovabili

Carico passivo• ricarica notturna

Carico attivo• ricarica di giorno, ma bidirezionale (V2G)• sistema di accumulo flessibile• fonti energetiche rinnovabili• smart grid• virtual power system

ICT come tecnologia abilitante

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ICT

Gestione delle protezioni e della sicurezza

Controllo della tensione e della frequenza

Gestione del parco macchine (prenotazioni, monitoraggio, previsione, ottimizzazione)

Contributo alla qualità dell’energia

Copertura delle punte di carico

Integrazione e sincronizzazione tra produzione e utilizzo dell’energia (impatto zero sulla rete di trasmissione)

PROBLEMI

Supporto fisico (ethernet, wireless, onde convogliate - PLC, fibra ottica)

Protocollo (IEC 61850,...)

Rete attiva

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Federico Cheli

Risposta alla domanda iniziale

Capacità di accettare i nuovi carichi (Hosting capacity)• carico passivo: carica notturna• carico attivo: bilanciamento dell’energia

Sistema di ricarica + ICT potrebbe eliminare la aleatorietà nel tempo e nello spazio

Le batterie potrebbero essere utilizzate come sistemi di accumulo (V2G) contribuendo al miglioramento della qualità dell’energia.

Con l’interconnessione di generatori da fonti energetiche rinnovabili (solare, eolico) si potrebbe abbassare l’impatto della ricarica di un parco auto sulla rete elettrica.

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Federico Cheli

Dipartimenti del Politecnico e Mobilità Elettrica

Chimica, Materiali

Meccanica

Energia

Elettrotecnica

Meccanica

Elettronica e Informazione

INDACO

Sistemi di accumulo

VeicoloSistemi di ricarica

Fer

Energia

Aerospaziale

Elettrotecnica

Meccanica

Energia

Elettrotecnica

Meccanica

BEST

Distribuzione e trasmissione

Energia

Elettrotecnica

Comunicazione

Gestione e monitoraggio

Gestionale

Energia

Elettrotecnica

Meccanica

Elettronica e Inf.

Energia

Elettrotecnica

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Federico Cheli

Fondazione Politecnico: Progetti

SmartDGlab Dip. Energia e Dip. Elettronica e Informazione

MILANO WI-POWER(PoliMi, A2A, SELTA, THYTRONIC,

Mobimesh, ERSE, CEI, AEEG)

AlpEnergy Dip. Energia, Ing. Gestionale, Meccanica

 Virtual Power Systems (VPS) utilizzano la tecnologia ICT, combinando un'intelligente gestione del carico, dello stoccaggio e della domanda energetica, per sincronizzare produzione e consumo.

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Federico Cheli

Fondazione Politecnico: Attività

Fondazione EnergyLab

soci fondatori• Regione Lombardia• Comune di Milano• Politecnico di Milano• Università degli Studi di Milano• Università Cattolica del Sacro Cuore• Università degli Studi di Milano - Bicocca• Università Commerciale Luigi Bocconi• Fondazione AEM• Fondazione Edison• RSE

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Federico Cheli

Gruppi di ricerca e Spin-off

MOtor VEhicle control team

Dip. Elettronica e Informazione

Gruppo di ricerca focalizzato sulla progettazione di sistemi di controllo per veicoli

MCM EnergyLab spin-off del Politecnico di Milano

Laboratorio di elettronica di potenza per l’efficienza energetica