Elettromobilità del futuroV2X: carica bidirezionale, la tecnologia del futuro

Le auto elettriche si trasformano in power bank, riducendo il consumo a carico della rete elettrica. Un prossimo passo importante verso una maggiore sostenibilità. Informazioni utili sullo straordinario test con 50 auto Mobility.

Un problema diventa una soluzione: con V2X

È ormai lampante che dobbiamo vivere in modo più sostenibile, se vogliamo contenere al massimo il riscaldamento globale. E questo riguarda tutti. Ecco perché puntiamo al 100% sulla mobilità elettrica. Molto presto, tutti i nostri 3’000 veicoli circa saranno alimentati con energia elettrica. Se da un lato l’aumento della mobilità elettrica è una tendenza positiva, dall’altro questo accresce la domanda di elettricità e potrebbe causare problemi per la stabilità della rete. Nei prossimi anni sono prevedibili blackout elettrici, soprattutto nei mesi invernali. Il progetto «V2X Suisse» mira a trovare soluzioni unendo le forze.

Auto con la giusta carica

L’idea di fondo della ricarica bidirezionale è permettere alle auto elettriche non solo di consumare elettricità, ma anche di reimmetterla in rete quando sono ferme. Va detto, inoltre, che mediamente un’auto privata rimane ferma fino a 23 ore al giorno. Questi veicoli in sosta possono diventare dunque delle power bank mobili, da collegare in rete in modo da formare un enorme accumulatore per costituire una sorta di centrale. In questo modo, le famiglie potrebbero sfruttare l’elettricità delle auto elettriche nelle ore di punta, e ricaricarle completamente durante la notte quando l’elettricità costa meno. Un’auto con una potenza di 11 kilowatt fornisce in un’ora più elettricità di quanta ne consumi in media una famiglia svizzera al giorno.

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Cos’è «V2X-Suisse»?

Il progetto di ricerca di durata limitata è stato operativo dall’autunno 2022 alla primavera 2024. Nella normale attività di car sharing di Mobility sono state integrate 50 auto elettriche bidirezionali Honda. Si è trattato del primo test su larga scala con auto elettriche a ricarica bidirezionale in Svizzera. L’obiettivo era dimostrare come questa tecnologia consenta di interrompere i picchi di carico nella rete elettrica e come le postazioni munite di impianti solari possano ottimizzare il proprio consumo. Inoltre, si mirava ad analizzare il potenziale economico-aziendale dei veicoli bidirezionali in Svizzera e a testare la concorrenza tra i potenziali utenti della flessibilità su tre livelli di rete (Swissgrid, gestore della rete di distribuzione e raggruppamento ai fini del consumo proprio).

Rapporto finale

Conclusione: il progetto ha dimostrato la fattibilità tecnica e ha dato slancio alla tecnologia bidirezionale, dimostrando che, oltre al collaudato V2H (Vehicle-to-Home), anche il V2G (Vehicle-to-Grid) funziona tecnicamente, sia a livello di rete che di sistema. Per un’azienda di car sharing, tuttavia, non si profilano ancora le condizioni per una convenienza sul fronte economico.

Oltre a Mobility, al progetto hanno partecipato anche le seguenti aziende: Casa automobilistica Honda, sviluppatore software sun2wheel, sviluppatore stazioni di ricarica EVTEC, aggregatori tiko, accompagnamento scientifico da parte di novatlantis, in collaborazione con il PF. Il progetto è finanziato dal programma pilota e dimostrativo dell’Ufficio federale dell’energia UFE .

Terminologia V2

V2H (vehicle-to-home)
Le auto elettriche a ricarica bidirezionale possono non solo immagazzinare energia elettrica per la guida, ma anche reimmetterla in casa. Il vehicle-to-home consente quindi di alimentare la propria abitazione con l’energia elettrica accumulata dall’auto elettrica. L’intero processo di ricarica e di reimmissione avviene dietro il contatore di casa ed è spesso utilizzato per aumentare la quota di autoapprovvigionamento mediante impianti fotovoltaici.
V2B (vehicle-to-building)
Come nel caso del vehicle-to-home, le auto elettriche a ricarica bidirezionale possono non solo immagazzinare energia elettrica per la guida, ma anche reimmetterla in un edificio con più utenze. Il vehicle-to-building consente quindi di alimentare la propria casa plurifamiliare o azienda commerciale/industriale con l’energia elettrica accumulata dall’auto elettrica, spesso anche come parte di una flotta di auto elettriche. Inoltre, grazie al peak shaving è possibile limitare i picchi di carico all’interno dell’edificio. L’intero processo di ricarica e reimmissione avviene dietro il collegamento elettrico dell’edificio.
V2G (vehicle-to-grid)
Le auto elettriche a ricarica bidirezionale possono non solo prelevare energia elettrica dalla rete, ma anche reimmetterla in rete come parte di un sistema energetico intelligente. Questo processo è controllato da segnali provenienti dal gestore della rete di distribuzione o di trasmissione e può avvenire sia presso stazioni di ricarica pubbliche che all’interno di edifici tramite la connessione alla rete. I processi di carica e scarica V2G di un maggior numero di auto elettriche (pooling) sono utilizzati come servizi nel commercio di energia e per scopi di stabilizzazione sia nella rete di distribuzione che in quella di trasmissione. Il vehicle-to-grid consente quindi un accoppiamento intelligente dei settori.
V2X (vehicle-to-everything)
V2X è un termine che raggruppa tutte le applicazioni descritte sopra e indica anche l’uso combinato di diverse modalità operative. Ad esempio, le auto elettriche a ricarica bidirezionale all’interno dell’autorimessa di un grande immobile possono essere utilizzate sia per ottimizzare il consumo proprio e per il peak shaving (V2B) sia per fornire servizi di rete (V2G). Completano il quadro l’approvvigionamento autonomo di singoli consumatori e di reti separate nonché la ricarica di altre auto elettriche.

FAQ

Che livello ha raggiunto la tecnologia di ricarica bidirezionale?
I primi produttori in Svizzera e a livello internazionale hanno introdotto sul mercato stazioni di ricarica bidirezionale tecnicamente avanzate con connettori CHAdeMO. Queste sono state ampiamente testate in anticipo nel corso di sperimentazioni durate diversi anni. La ricarica bidirezionale tramite connettori CCS è attualmente possibile solo per un prodotto svizzero. In Giappone, invece, la tecnologia di ricarica bidirezionale è da anni obbligatoria per tutti i veicoli elettrici.
La ricarica bidirezionale è consentita in Svizzera?
In linea di principio, la ricarica bidirezionale è equiparabile al funzionamento delle batterie stazionarie. Se l’infrastruttura di ricarica è conforme alla raccomandazione AES sull’allacciamento alla rete di impianti di produzione di energia (NA-EEA) e agli standard tecnici in materia di sicurezza elettrica e di compatibilità elettromagnetica, può ottenere l’approvazione al momento della registrazione presso il gestore della rete di distribuzione. Dal 01.01.2022, le stazioni di ricarica bidirezionale possono essere registrate regolarmente tramite una domanda di allacciamento tecnico (TAG) aggiornata.
Tutti i veicoli elettrici possono essere ricaricati in modo bidirezionale?
No, purtroppo non ancora. In linea di principio, tutti i veicoli elettrici giapponesi possono caricare in modo bidirezionale, poiché ciò è prescritto dal governo giapponese. La ricarica bidirezionale è possibile soprattutto per i tipi di veicoli con sistema CHAdeMO, ma in un caso anche con cavo di ricarica rapida CCS. In generale, la ricarica bidirezionale richiede l’approvazione del produttore del veicolo e la certificazione della stazione di ricarica per il rispettivo tipo di veicolo.
Veicoli plug-in disponibili in Svizzera per la ricarica bidirezionale (agosto 2021):
Veicolo
Connettore
Nissan Leaf, e-NV-200 (furgone) ed EVALIA (minibus)
CHAdeMO
Mitsubishi i-MiEV, Outlander ed Eclipse Cross
CHAdeMO
Peugeot iOn e Citroën C-Zero
CHAdeMO
Honda e
CCS
Diversi produttori di veicoli hanno annunciato il lancio sul mercato di modelli elettrici a ricarica bidirezionale nel prossimo futuro. In generale, entro il 2025 è prevista l’introduzione di uno standard internazionale che regolamenterà in modo vincolante anche la ricarica bidirezionale con connettori CCS.
La ricarica bidirezionale danneggia la batteria del veicolo?
Anni di pratica e di ricerca scientifica hanno dimostrato che le batterie al litio sono molto robuste. Inoltre, gli ultimi sviluppi tecnici hanno permesso di prolungare ulteriormente la vita utile delle batterie. Poiché la potenza di scarica durante la ricarica bidirezionale è molto inferiore (di 10 volte o più) rispetto a quella durante la guida, l’invecchiamento aggiuntivo della batteria è estremamente ridotto. L’approvazione di modelli di veicoli per la ricarica bidirezionale da parte dei rispettivi produttori comprende anche il mantenimento dei servizi di garanzia completi.
Cosa comportano le stazioni di ricarica bidirezionale per l’infrastruttura di rete elettrica esistente nell’edificio corrispondente?
L’accumulo intermedio e la reimmissione mirata nell’edificio dell’energia solare autoprodotta aumentano la quota di consumo proprio di un immobile o di un’area dotata di un impianto fotovoltaico, riducendo così i costi di acquisto dell’energia elettrica. Il collegamento bidirezionale dei veicoli consente inoltre di ridurre i picchi di potenza scaricando le batterie in base al carico. Questa reimmissione riduce i costi di rete per l’utente grazie al risparmio sulla tariffa elettrica. Con un numero maggiore di veicoli che reimmettono energia, la potenza di ricarica dell’infrastruttura di ricarica può addirittura superare la capacità della potenza di allacciamento installata.
In che modo il V2X può contribuire alla stabilità dell’approvvigionamento elettrico?
La carica e la scarica combinate dei veicoli possono ridurre i sovraccarichi della rete causati, ad esempio, dall’alimentazione irregolare fornita da impianti fotovoltaici o eolici. Ad esempio, 100’000 veicoli elettrici collegati alla rete con una potenza di ±10 kW ciascuno rappresentano una potenza di controllo decentralizzata di ±1 GW. Questo valore corrisponde alla produzione di Limmern, la più grande centrale ad accumulazione con impianto di pompaggio in Svizzera. La metà dell’energia che può essere immagazzinata nelle 100’000 batterie è sufficiente a fornire elettricità a 200’000 case monofamiliari medie per un giorno.

Veicolo	Connettore
Nissan Leaf, e-NV-200 (furgone) ed EVALIA (minibus)	CHAdeMO
Mitsubishi i-MiEV, Outlander ed Eclipse Cross	CHAdeMO
Peugeot iOn e Citroën C-Zero	CHAdeMO
Honda e	CCS

Senza partner non funziona

Una visita all’Azienda Elettrica di Massagno (AEM), gestore della rete di distribuzione ticinese, mostra come funziona «V2X» in un ambiente reale. In Ticino diversi edifici sono stati collegati in una comunità di consumo energetico. Qui scoprirai come la sovrapproduzione degli impianti fotovoltaici viene immagazzinata nelle batterie delle auto durante il giorno. Di sera, quando gli impianti fotovoltaici non producono più, viene consumata l’energia dell’auto. Solo quando tale energia è esaurita si ricorre alla rete elettrica locale.

Un altro aspetto importante è la stabilità della rete. Esperti in questo campo fanno capo all’azienda zurighese «tiko», che tiene sotto controllo la domanda e l’offerta e, se necessario, preleva o immette corrente in rete. Scopricome diventa tecnicamente possibile stabilizzare la rete svizzera con l’ausilio delle auto elettriche V2X.

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