Veicoli elettrici ed Energia Rinnovabile

Veicoli elettrici ed energia solare: conflitto o sinergia?

Il mercato dei veicoli elettrici inizia a decollare, molti sperano che questa tecnologia sarà complementare al solare fotovoltaico. E mentre il potenziale è lì, uno sguardo più attento mostra che ci sono molte domande senza risposta, e c’è ancora molto lavoro da fare.

Non sono più solo visionari come Tony Seba che stanno mappando i contorni di un sistema integrato di elettricità e trasporto privo di emissioni, con il tetto solare e altre forme di energie rinnovabili che alimentano non solo le reti ma anche i veicoli elettrici. Invece, questo sta diventando sempre più l’aspettativa di come sarà il futuro.

Un componente importante di questa visione sono le potenziali sinergie tra veicoli elettrici e solare. I veicoli elettrici hanno la capacità di fungere da flotta di batterie mobili e la ricarica di questi autoveicoli fornirà un’ulteriore domanda flessibile che potrebbe assorbire un grado molto più alto di produzione solare rispetto a quello che potrebbe altrimenti essere utilizzato.

La prima parte di questa visione sta già avvenendo. Le vendite di veicoli elettrici stanno aumentando e i prezzi stanno calando in un ciclo virtuoso e potremmo avvicinarci a un punto critico in cui il cambiamento diventa inarrestabile. Ma mentre i veicoli elettrici sono tecnicamente in grado di integrare il solare e il vento, ciò non avverrà automaticamente. Al contrario, come altri aspetti della transizione energetica, prevederà attente politiche di pianificazione e supporto per sviluppare le sinergie tra queste due tecnologie. E se questo lavoro non viene fatto, i veicoli elettrici potrebbero finire come un problema per l’intero sistema di alimentazione, e potrebbero persino rendere più difficile l’integrazione delle energie rinnovabili.

L’arrivo del boom dei veicoli elettrici

Come è avvenuto con il solare 15 anni fa, la distribuzione veicoli elettrici è ancora agli inizi. Secondo il Bloomberg New Energy Finance (BNEF), i veicoli elettrici hanno rappresentato poco meno del 2% delle vendite globali di autovetture nel terzo trimestre del 2017 e sono una parte molto più piccola dei veicoli complessivi sulla strada.

Alcune aree geografiche sono molto più avanti. A partire dal terzo trimestre 2017, i veicoli elettrici hanno catturato il 40% delle vendite di automobili in Norvegia e il 20% in Islanda. Le vendite di veicoli elettrici rappresentano inoltre il 4-10% del mercato automobilistico nelle città di Los Angeles, San Francisco e San Jose, in California, e il 6-8% a Shanghai e Pechino. Dati gli attuali tassi di crescita, BNEF prevede che il 40% delle vendite di auto nuove sarà elettrico nel 2030. E mentre le previsioni di BNEF sono molto più ottimistiche di quelle dell’Agenzia Internazionale dell’Energia e dell’Energy Information Administration del Dipartimento dell’Energia, potrebbero ancora essere sottostimate. È degno di nota il fatto che BNEF abbia cambiato le sue previsioni a lungo termine per i veicoli elettrici diverse volte negli ultimi anni, prevedendo ogni volta di più veicoli elettrici.

Le dinamiche della domanda sono rilevanti qui. Come è avvenuto per il solare, i costi in calo e l’aumento della competitività con le tecnologie dei combustibili fossili stanno guidando un mercato in crescita. Ad eccezione di nazioni come la Norvegia che forniscono forti sussidi, i prezzi dei veicoli elettrici sono ancora in genere molto più alti. Tuttavia, poiché i veicoli elettrici in genere hanno costi di carburante molto più bassi, sono molto più semplici dei motori a combustione interna e richiedono molta meno manutenzione, il prezzo più elevato quindi non racconta tutta la storia.

Uno studio del 2017 del Centro di Trasporto di Veicoli Elettrici dell’Università della Florida Centrale dimostra che anche per un periodo di cinque anni il costo di possedere un veicolo elettrico è già inferiore rispetto a un veicolo a combustione interne comparabile, e questo differenziale aumenta man mano che si possiede il veicolo.

Con i prezzi dei veicoli elettrici in continuo calo anno dopo anno, la logica della trasformazione del mercato inizia a verificarsi. A questo punto le case automobilistiche stanno vedendo che il futuro sta nei veicoli elettrici, non nei veicoli a combustione interna, e un numero crescente sta stabilendo degli orari per spostarsi completamente dalla combustione interna in futuro. Ciò è ulteriormente rafforzato da Francia, Regno Unito e Cina che si preparano a vietare i motori che utilizzano fossili, così come l’obiettivo del Governatore della California Jerry Brown di avere 5 milioni di veicoli elettrici in circolazione nel 2030.Tutto ciò può portare a una crescita molto più rapida del mercato. E mentre questi cambiamenti sono di solito incrementali e guidati dall’insieme di molte decisioni personali, le flotte di veicoli possono muoversi più rapidamente. Ciò è stato dimostrato nella città di Shenzhen, in Cina, che ha recentemente cambiato la sua flotta di oltre 16.000 autobus dal diesel all’elettricità.

Dimensione tecnica

I veicoli elettrici sono essenzialmente sistemi di batterie agli ioni di litio mobili che trasportano anche persone e merci. In quanto tali, possono fornire gli stessi servizi ausiliari dei sistemi di accumulo di batterie stazionarie. Ciò include le funzioni di supporto alla rete come la regolazione della tensione e la risposta in frequenza, e la capacità delle batterie dei veicoli elettrici che dovrebbe essere implementata nel prossimo decennio è di gran lunga maggiore del mercato per questi servizi.

Un servizio più critico che i veicoli elettrici possono fornire è quello di spostare i carichi di elettricità. Mentre la domanda aggiuntiva offerta dai veicoli elettrici è di grande interesse per le aziende di servizi pubblici che hanno visto una crescita della domanda di elettricità piatta, questa domanda arriverà in momenti specifici che possono essere difficili da prevedere e ciò crea notevoli preoccupazioni tecniche. Ma se questa domanda può essere abbinata ai tempi di produzione di energia eolica e / o solare, ciò può consentire di dispiegare un volume molto più grande di energia rinnovabile.

Le utility e i regolatori stanno già sperimentando modi per modificare i tempi di ricarica dei clienti. Ci sono diversi modi per farlo, tra cui il controllo attivo dei caricabatterie e la gestione delle flotte, ma l’approccio più morbido e quello che ha il miglior potenziale per i sistemi di ricarica non controllati dalle utility è l’implementazione di tariffe variabili nel tempo.

Questi programmi sono incentrati sulla ricarica notturna. Per la ricarica dei veicoli elettrici a integrazione del solare, tale ricarica deve passare a metà giornata, il che significa anche che le stazioni di ricarica devono essere collocate nei luoghi di lavoro e in altri luoghi in cui i proprietari di veicoli elettrici parcheggiano durante il giorno.

Un target mobile

Quando si discutono gli aspetti tecnici della ricarica dei veicoli elettrici, è importante notare che le utility, gli operatori di rete e persino i proprietari dei veicoli elettrici stanno tentando di pianificare diversi cambiamenti, i cui tempi e dettagli sono tutt’altro che chiari. Le utility si aspettano più veicoli elettrici, ma non sono sicuri di quando. Nel frattempo, sia la tecnologia di ricarica che i veicoli elettrici si stanno rapidamente evolvendo. I primi veicoli elettrici facevano affidamento sul livello 1 di ricarica presso le abitazioni dei clienti, ma con il passare del tempo si passa a un più veloce caricamento di livello 2 e viene distribuito in un numero crescente di stazioni DCFC. La natura più rapida di questi sistemi significa che se un veicolo viene lasciato collegato per un periodo prolungato, ad esempio un giorno lavorativo di otto ore, c’è più scelta su quando caricare. Ma tale ricarica attira anche molta più energia in un periodo di tempo più breve, rendendo più critico l’allineamento tra domanda e offerta.

Anche le batterie dei veicoli elettrici si stanno ingrandendo, con molti modelli che già sfoggiano batterie da 40, 50 o anche 80 kWh. Ciò rafforza ulteriormente la richiesta di caricabatterie più veloci. Molte reti di ricarica rapida non si troveranno nei luoghi di lavoro, ma come stazioni di rifornimento saranno costruite lungo i percorsi di trasporto. I clienti vorranno utilizzarli on-demand, non su un periodo di otto ore. L’unico modo per gestire la ricarica on demand con DCFC è quello di incorporare l’accumulatore di batteria ridondante, in modo che queste batterie possano attingere energia dalla rete nel momento più ottimale, quindi utilizzare questa energia accumulata per caricare le batterie dei veicoli elettrici. Ma anche se le batterie ridondanti possono risolvere questo problema, un ulteriore problema per le utility è la mancanza di controllo spaziale. Sia in luoghi di lavoro che lungo percorsi di trasporto, le stazioni di ricarica saranno localizzate in base ad altre considerazioni rispetto a ciò che è più conveniente per le utility.

Proprietari e barriere legislative

La necessità di bilanciare l’offerta di energia elettrica con la domanda di ricarica, sia temporalmente che spazialmente, crea una nuova serie di considerazioni. Se i sistemi di ricarica di terze parti – e le loro batterie – devono essere collocati in posizioni più ottimali per la rete, gli sviluppatori dovranno essere in grado di accedere ai dati della griglia a livello di distribuzione. Tali dati sono importanti anche per altre risorse energetiche distribuite, ma gli sforzi di modernizzazione della rete hanno dimostrato che le utility sono spesso lente nel separarsi dalle preziose informazioni.

Una soluzione alle molteplici sfide tecniche quindi è quella di consentire alle utility di costruire le proprie reti di ricarica, e le autorità di regolamentazione hanno recentemente cambiato la loro posizione e hanno concluso che ciò può essere nell’interesse pubblico. Le partnership sono particolarmente importanti per la ricarica sul posto di lavoro diurno. Questo non risolve tutti i problemi. Il responsabile della politica sull’elettricità di Energy Innovation, Mike O’Boyle, nota che mentre i problemi relativi alla ricarica gestita possono essere affrontati per fornire il trasferimento del carico, le batterie dei veicoli elettrici non saranno probabilmente scaricate per fornire servizi di supporto alla rete, poiché ciò annullerebbe le garanzie in merito ai tempi di ciclo.

C’è molto per molte parti, comprese le utility e gli sviluppatori di terze parti, per regolamentare il passaggio ai veicoli elettrici, ma spetta alle utility, agli operatori di rete e ai regolatori mettere in atto i migliori quadri politici per preparare un futuro che potrebbe arrivare prima di quanto ci si aspetti.

 

 

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