I veicoli elettrici stanno arrivando, in massa. Come possono prepararsi i servizi pubblici locali, i gestori dell’energia e le città? Questa è la domanda chiave presa in esame da un nuovo studio condotto dai ricercatori del PNNL, Pacific Northwest National Laboratory.
“Anche se non sappiamo esattamente quando raggiungeremo il punto critico, le flotte di veicoli a ricarica rapida cambieranno il modo in cui le città e le utility gestiscono la loro rete energetica e le loro infrastrutture”. Lo afferma Michael Kintner-Meyer, ingegnere di sistemi elettrici e principale autore dello studio. “Non è una questione di se, ma quando.”
Lo studio, pubblicato oggi, integra e accorpa molti fattori mai valutati prima insieme, come i camion elettrici per la consegna e il trasporto a lungo raggio, nonché strategie intelligenti di ricarica. Problemi che sembrano ancora fuori dal mirino dei decisori, ma che per le tempistiche che si annunciano sono drammaticamente vicini.
L’elettrificazione dei trasporti sta arrivando.
Come ogni rivoluzione che si rispetti, anche quella elettrica finirà per far rotolare qualche testa. Secondo EV Hub, sono già molti milioni i veicoli elettrici, principalmente automobili e SUV, in circolazione sulle strade di tutto il pianeta. I ricercatori hanno ovviamente tenuto il focus sui soli Stati Uniti, valutando la capacità della rete elettrica nel prossimo decennio.
Saranno capaci le nostre reti di gestire le flotte in crescita di veicoli elettrici di tutte le dimensioni, compresi camion, collegabili a stazioni di ricarica di case, aziende e strade a corta e lunga percorrenza?
L’analisi del PNNL ha rivelato il massimo carico di veicoli elettrici che la rete potrebbe sopportare senza dover costruire nuove centrali elettriche e nuove linee di trasmissione.
Rivoluzione elettrica, una buona e una cattiva notizia.
La buona notizia è che fino al 2028 l’intero sistema di alimentazione, dalla generazione alla trasmissione, regge bene fino a 24 milioni di veicoli elettrici, circa il 9% dell’attuale traffico di veicoli negli States. Se volessimo trasporre in Italia (confido di documentarmi) la cifra corrisponderebbe a circa 4,5 milioni di veicoli. La cattiva notizia, ovviamente, è subito dopo.
A circa 30 milioni di veicoli elettrici le cose diventano rischiose. A livello locale, possono sorgere problemi. Molti non lo sanno, qualcuno si: un veicolo elettrico a ricarica rapida può assorbire lo stesso carico di 50 case. Se ogni casa in una strada avesse un veicolo elettrico, un trasformatore di potenza non sarebbe in grado di gestire contemporaneamente la ricarica di tutti.
Appianare la curva dell’anatra
Come dettagliato nel rapporto, l’attuale pianificazione della rete non tiene adeguatamente conto di un afflusso massiccio di veicoli elettrici. Tale omissione aggrava una situazione già stressante: la temibile curva dell’anatra.
La curva dell’anatra è un profilo di carico di 24 ore sul sistema di alimentazione e di solito si verifica in aree con molte installazioni fotovoltaiche. La curva si basa su un carico moderato al mattino, un carico basso durante il giorno in cui le unità solari alimentano l’elettricità nella rete e un carico elevato di notte quando le persone tornano a casa dal lavoro e il sole tramonta.
Quando la domanda aumenta, la tensione precipita. E con più veicoli elettrici che si collegano per caricare la sera, il dislivello diventa ancora più ripido e aumenta i costi dell’elettricità.
Strategie intelligenti di ricarica
Evitare la ricarica nelle ore di punta del mattino e della prima serata può appianare i picchi di domanda e riempire la curva dell’anatra, secondo lo studio. L’approccio ha due aspetti positivi. In primo luogo, trarrebbe vantaggio da energia solare relativamente “pulita” durante il giorno. Ridurrebbe o eliminerebbe anche il brusco picco serale, quando l’energia solare si attenua e altre fonti entrano per compensare la differenza.
Gli scenari plausibili sottolineano la necessità di pianificare la rete energetica.
Il team di ricerca ha sviluppato e modellato scenari plausibili per il 2028. Gli scenari includono un mix di veicoli leggeri (passeggeri), medi (camion e furgoni) e pesanti (merci) su strada: è la prima volta che tutte e tre le classi di veicoli sono incluse in tale analisi. È stato inoltre sviluppato un modello di trasporto merci su strada con stazioni di ricarica su autostrade ogni 80 chilometri per tutte e tre le classi di veicoli.
Gli scenari hanno preso in considerazione l’evoluzione della rete energetica e la sua capacità a livello statale e regionale. Il team si è concentrato su scenari con il maggiore potenziale di impatto sulla rete.
I colli di bottiglia dovuti alla nuova ricarica di veicoli elettrici sono ovviamente apparsi soprattutto nelle aree… con più veicoli elettrici.
In California, ad esempio. Los Angeles prevede di diventare completamente elettrica con la sua flotta cittadina entro il 2030. Il picco è venuto dalla crescita di auto a ricarica rapida e flotte commerciali di camion elettrici. Questi veicoli possono assorbire 400 ampere attraverso un circuito per un massimo di 45 minuti, invece dei 15-20 ampere per 6-8 ore dalla maggior parte dei veicoli elettrici di oggi.
I veicoli a ricarica rapida sono tra le maggiori sfide per i pianificatori di oggi
I legislatori, gli urbanisti, i visionari e i decisori non hanno mai dovuto veramente pensare ai veicoli elettrici prima. Ora dovranno modificare velocemente sistemi e operazioni di distribuzione. La chiave è capire ora come evitare grandi esborsi di capitale in futuro. E la sfida non si limita alle grandi città. Quelle più piccole, con risorse limitate, hanno bisogno di aiuto per costruire la propria infrastruttura di ricarica e la capacità di generare energia.
