novembre/dicembre 2022 Rivista ufficiale dell’AEIT Seguito de “L’Elettrotecnica” fondata dall’AEI nel 1914 Poste Italiane Spa - Sped. in Abb. Postale - D. L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 N. 46) Art. 1, comma 1, DCB Milano AEIT - Volume 108 - Numero 11/12 novembre/dicembre 2022 - ISSN 1825-828X Associazione Italiana di Elettrotecnica, Elettronica, Automazione, Informatica e Telecomunicazioni IN PRIMO PIANO: Mobilità elettrica
Saluto ai Soci CarissimƏ SocƏ, è con grande orgoglio e soddisfazione che vi informo che, per il quinto anno di fila, AEIT ha chiuso in attivo anche l’esercizio dell’anno 2021 e che le previsioni di chiusura per il 2022 sono positive. Per questo con grande orgoglio vi dico: “Grazie!”. Grazie per il vostro contributo e impegno che hanno permesso di raggiungere questi eccellenti risultati, che si accompagnano a una sempre maggiore presenza nelle attività proprie dell’Associazione, come ad esempio corsi e seminari tematici che si sono svolti per tutto l’anno. In particolare, tra le tante iniziative svolte quest’anno mi preme segnalarvi: 1. l’incontro a marzo con la Fondazione Umberto Veronesi su “Alimentazione e longevità tra scienza e tendenze alimentari”; 2. il Convegno Annuale Internazionale AEIT 2022 che quest’anno, per la prima volta dal 2019, si è svolto a Roma in presenza, con una parte di sessioni anche da remoto. È stato un evento ricco di interventi, con relatori di prestigio e argomenti trattati che hanno spaziato dalla transizione energetica al mercato dell’energia, dalle Smart Grid ai sistemi di telecomunicazioni. Inoltre, come tutti gli anni, abbiamo trattato gli argomenti che come ben sapete mi stanno particolarmente a cuore, le STEM, con focus sull’accesso delle donne alle facoltà STEM, i giovani e le start up; 3. la formula innovativa lanciata a novembre per il Convegno Automotive: è stato organizzato uno webinar centrato su temi di maggior attualità e con sguardo rivolto al futuro, per il quale sono stati coinvolti alcuni importanti attori del settore e che ha trattato argomenti di grande attualità terminando l’evento con una interessantissima tavola rotonda. Questo evento, che si svolgerà ad anni alterni, sarà di durata più breve rispetto al Convegno Automotive vero e proprio e avrà l’obiettivo di avere un rapido punto della situazione su tutto ciò che di innovativo è in corso. Nell’ultimo anno abbiamo poi stipulato accordi con FORMA.RE.TE Soc. Cooperativa e con la Fondazione Umberto Veronesi e rinnovato gli accordi in essere con l’Institute of Electrical and Electronics Engineers - IEEE e con Consiglio Nazionale Ingegneri - CNI di Roma. Queste sono solo alcune delle tante cose che abbiamo portato avanti ma che danno un’idea di quanto la nostra Associazione sia attiva sul territorio e volta a diffondere le continue ed entusiasmanti innovazioni tecniche e scientifiche. Infine, come sapete, con il 2022 si chiudono i due mandati della mia Presidenza. Sono stati sei anni bellissimi, intensi, in cui ho avuto modo di conoscere nel profondo un’Associazione molto articolata, prestigiosa, presente e partecipe nel mondo scientifico del Paese, ma soprattutto ho trovato persone generose, che si impegnano e si spendono in prima persona per l’Associazione e che mi hanno arricchito moltissimo umanamente e professionalmente. Questa esperienza mi ha fatto crescere come persona e come professionista e per questo ringrazio di cuore tutti voi, che mi avete accompagnato e aiutato in questo fantastico percorso. Sono certa che AEIT, che continuerò a seguire con attenzione come Past President, proseguirà nella sua strada di successo! CarissimƏ SocƏ tutti, vi mando un grandissimo abbraccio. Debora Stefani Presidente Generale AEIT Debora Stefani - Presidente AEIT
I N QUESTO NUMERO La rivista è pubblicata con il concorso del Consiglio Nazionale delle Ricerche. È vietato riprodurre articoli della rivista senza citarne la fonte. Registrazione Tribunale di Milano del 29.08.1948 - N. 395 Iscrizione R.O.C. numero 5977 - 10 dicembre 2001 Poste Italiane Spa - Spedizione in Abb. Postale - D. L. 353/2003 (conv. in Legge 27/02/2004 N. 46) Art. 1, comma 1, DCB Milano Associato all’USPI Unione Stampa Periodica Italiana Proprietaria ed Editrice © Associazione Italiana di Elettrotecnica, Elettronica, Automazione, Informatica e Telecomunicazioni - AEIT Direttore: Andrea Silvestri Direttore Responsabile: Maurizio Delfanti Comitato Editoriale: Michela Billotti, Alessio Borriello, Alessandro Bosisio, Filippo Bovera, Roberto Cameroni, Sergio Giacomo Carrara, Luca Cavalletto, Claudio Cherbaucich, Bruno Cova, Eugenio Di Marino, Romina Donazzi, Arrigo Frisiani, Pier Franco Lionetto, Angelo Luvison, Stefano Massucco, Marco Merlo, Maurizio Molinaro, Giampaolo Monti, Giovanni Ricca, Elisa Rondella, Marino Sforna, Mauro Ugolini, Fabio Zanellini Redazione: Fabrizio Trisoglio - red_aeit@aeit.it Hanno collaborato: A. L. Fontana, G. Notaro importanza della mobilità elettrica, uno dei principali strumenti per giungere alla decarbonizzazione, con vantaggi circa la riduzione delle emissioni entro le città e dell’inquinamento acustico, ha raggiunto in Europa picchi di diffusione, per quanto riguarda le automobili, dai Paesi Bassi in su, che non sono confrontabili con i dati italiani. Sono del resto noti anche alcuni ostacoli soprattutto circa le infrastrutture di ricarica, localizzate nel nostro Paese per poco più di metà al Nord, soprattutto in Lombardia e Piemonte. A tali difficoltà fanno fronte, a livello sia comunitario sia italiano, disposizioni legislative su obblighi e incentivazioni di auto elettriche e su facilitazioni delle norme per la realizzazione di punti di ricarica sia domestica, sia su strade e autostrade. Questo è il focus del fascicolo attuale della rivista, introdotto dall’editoriale di Dario Zaninelli, con flash su molti punti già accennati in quel che precede. Un’eccellente panoramica è fornita dal lavoro di Stefano Bracco, Federico Delfino e Giorgio Piazza, dove in aggiunta si discute sia sull’impatto della mobilità elettrica sul sistema elettrico, sempre più (anche in prospettiva) da fonte rinnovabile, sia sulle tecnologie di ricarica e sulla loro standardizzazione. La possibilità delle stazioni di ricarica di partecipare al mercato dei servizi di dispacciamento, di contro alle necessità delle reti di distribuzione di essere dimensionate e gestite per fronteggiare la presenza di tali corrispondenti carichi, è presente sia all’Autorità sia ai normatori sia ai costruttori, in vista di un Controllore di Infrastruttura di Ricarica, le cui caratteristiche sono descritte da Fabrizio Pilo, Ettore de Berardinis e Roberto Nicolini. Un esempio significativo di hub di ricarica è fornito da Alessandro Bosisio, Gaetano Iannarelli, Bartolomeo Greco, Andrea Morotti, Andrea Pegoiani, Alessandro Cirocco e Luca Cavalletto. Si tratta del parco di auto aziendali di Unareti, cioè il distributore entro A2A di energia elettrica e gas a Milano e a Brescia, realizzato nel 2017 (quando era il primo e più grande d’Italia per flotte aziendali di auto elettriche) e via via potenziato fino a circa il 50% delle 700 auto aziendali. Le analisi, qui esposte, mostrano possibili benefici (in assenza e tanto più in presenza di un impianto fotovoltaico a servizio dell’hub) sulla rete di distribuzione, e un primo giudizio positivo sulle distorsioni di tensione e di corrente prodotte dalle infrastrutture. Diverse modalità di ricarica per le flotte di trasporto pubblico locale sono confrontate da Roberto Cameroni e Filippo Passente, esponendo uno strumento già impiegato in Italia e all’estero, che si presta a effettuare le scelte ottimizzando economicamente le varie strategie e tecnologie di ricarica in relazione alle esigenze di trasporto delle città considerate. I fuori focus che seguono sono l’uno un approfondimento di un tema generale (come diminuire di peso) di largo impatto e qui affrontato come esemplificazione di un bilancio energetico alimentare equilibrato e sano (Angelo Luvison, Guido Roncolato, Giuseppe Setaro); l’altro un ponte gettato verso il futuro delle comunicazioni attraverso il passaggio dal 5G al 6G (Mauro Ugolini e Edward Smith).
S O M M A R I O AEIT • numero 11/12 novembre/dicembre 2022 Progetto Grafico - Copertina - Impaginazione: Antonella Dodi - af@aeit.it Abbonamenti e Pubblicità: Tel. 02 873899.67 - aeit@aeit.it Direzione Redazione Amministrazione: AEIT - Ufficio Centrale Via Mauro Macchi, 32 - 20124 Milano Tel. 02 873899.67 Telefax 02 66989023 Sito Internet: http://www.aeit.it Stampa - Fotoservice - Distribuzione: Arti Grafiche Murelli Via Campania 42 20090 - Fizzonasco di Pieve Emanuele - Milano Gli autori sono responsabili di quanto scritto nei loro articoli. Le opinioni espresse dagli autori non impegnano l’Associazione. Saluto ai Soci 1 Debora Stefani Editoriale 4 Sfide e opportunità della mobilità elettrica Dario Zaninelli Mobilità elettrica Il ruolo della mobilità elettrica nelle reti del futuro 6 Stefano Bracco, Federico Delfino, Giorgio Piazza Controllore di Infrastruttura di Ricarica (CEI 0-21:2022 V1) 14 Fabrizio Pilo, Ettore de Berardinis, Roberto Nicolini E-hub urbani di ricarica dei veicoli elettrici 20 Alessandro Bosisio, Gaetano Iannarelli, Bartolomeo Greco, Andrea Morotti, Andrea Pegoiani, Alessandro Cirocco, Luca Cavalletto TPL elettrico: operatività e strategie di ricarica 30 Roberto Cameroni, Filippo Passante Non si ingrassa da Natale a Capodanno! 38 Angelo Luvison, Guido Roncolato, Giuseppe Setaro Il 6G: la promessa e i risultati raggiunti 50 Mauro Ugolini, Edward Smith RUBRICHE AEIT Informa 59 Giuseppe Notaro
L’ op i n i one d i Lu i g i Mi c h i i Dario Zaninell I veicoli elettrici a batteria hanno caratterizzato le prime fasi della mobilità stradale grazie alla loro semplicità e facilità di utilizzo. Tuttavia, la tecnologia ancora primitiva delle batterie disponili all’inizio del secolo scorso non ha permesso di rendere competitiva questa soluzione di trazione rispetto alle vetture con motore a scoppio che nel frattempo si stavano affermando. Dopo circa un secolo di mancate ricerche e investimenti a favore del motore a combustione interna, i veicoli elettrici stanno in anni recenti sempre più suscitando interesse e applicazioni nella mobilità stradale finora caratterizzata dalla dominazione dei combustibili fossili. Le ragioni di questo rinnovato interesse sono da ricercare in diversi ambiti a partire dagli aspetti ambientali fino all’innovazione tecnologica del settore. Sicuramente una spinta all’auto elettrica, e di seguito all’alimentazione elettrica per le altre tipologie di veicoli stradali come gli autobus e i camion, è venuta dalla necessità di decarbonizzare anche il settore dei trasporti sia per l’inquinamento locale prodotto dai veicoli tradizionali, sia per la possibilità dei veicoli elettrici di utilizzare fonti primarie rinnovabili. Ma gli aspetti ambientali non sono sufficienti da soli a giustificare un cambiamento così radicale della tecnologia e dell’esperienza d’uso da parte degli utilizzatori finali. Infatti, gli stakeholder avrebbero probabilmente preferito il miglioramento della tecnologia esistente in modo da non creare una revisione profonda dei processi produttivi e delle abitudini di utilizzo oramai consolidate. Ma perché allora si parla sempre più di auto elettrica? Tralasciando per un momento i già richiamati aspetti ambientali, una ragione è sicuramente da ricercarsi nella tecnologia dei veicoli elettrici, che per loro natura è più semplice di quella dei motori a combustione interna e ciò si traduce in una minore complessità produttiva e una maggiore facilità di impiego associata a una minore necessità di manutenzione da parte degli utenti. Questi ultimi aspetti, sebbene non vengano mai enfatizzati, costituiscono degli aspetti importanti nella scelta di un’automobile o veicolo elettrico rispetto a quelli tradizionali. In particolare, sono aspetti molto apprezzati dalle nuove generazioni sempre più attratte dai sistemi di comunicazione e connessione digitale e meno dal classico “rombo” del motore. A questo bisogna associare lo sviluppo delle batterie agli ioni di litio, e oggigiorno anche agli ioni di sodio più economiche e sostenibili delle prime, non solo grazie all’interesse verso la mobilità elettrica, ma anche per la necessità di sistemi di accumulo stazionari nelle reti elettriche sempre più caratterizzate da generatori a fonti rinnovabili. Ciò ha permesso di ridurre notevolmente il costo dei veicoli elettrici e aumentarne la percorrenza a livelli oramai tali da far scomparire la nota “ansia da autonomia”. Ma per l’utente un’auto è qualcosa che va oltre al semplice “veicolo”, deve anche saper emozionare e divertire, non solamente trasportare. Ed è proprio su questo aspetto che il motore elettrico vince su quello a combustione interna grazie all’elevata coppia di spunto che dà al veicolo una maggiore accelerazione e quindi prontezza in tutte le condizioni Sfide e opportunità della mobilità elettrica Dario Zaninelli Politecnico di Milano
di traffico. Non è infatti un caso che le prime moderne auto elettriche siano state sviluppate proprio nel settore delle auto sportive di alta gamma. Grazie a questa esperienza, ora anche altri segmenti di veicoli stanno beneficiando delle nuove tecnologie associate alla mobilità elettrica. Tornando ora agli aspetti ambientali, che sicuramente costituiscono una spinta molto importante verso la diffusione di questa tecnologia, vediamo le opportunità introdotte dalla mobilità elettrica. La prima, e forse la più tangibile da tutti, riguarda una miglior vivibilità delle nostre città. Infatti, gli orientamenti attuali sono volti spesso ad una maggior pedonalizzazione delle aree urbane e all’uso di altri sistemi di mobilità dolce come monopattini e biciclette elettriche, per permettere una maggior fruizione degli spazi all’aperto da parte delle persone. In questo contesto è importante quindi trovare un equilibrio tra le esigenze di mobilità e la disponibilità di spazi tranquilli, vivibili e sicuri per le altre attività. Grazie all’assenza di emissioni locali e a una minore rumorosità i veicoli elettrici sono quindi adatti a conciliare queste due esigenze in apparenza contrastanti tra loro. Sul fronte invece della transizione ecologica bisogna osservare come la mobilità elettrica permetta, a parità di servizio svolto, di ridurre notevolmente le emissioni di gas climalteranti perché agisce su due fronti: da un lato, infatti, i veicoli elettrici richiedono meno energia primaria grazie alla loro elevata efficienza, mentre dall’altro possono avvantaggiarsi della produzione di energia elettrica da diverse fonti rinnovabili, come quella solare, eolica, idraulica. Non solo le fonti rinnovabili aiutano la decarbonizzazione dei trasporti tramite i veicoli elettrici, ma anche i veicoli elettrici aiutano le reti ad assorbire una maggiore quantità di energia rinnovabile. Esiste infatti una sinergia bidirezionale tra i due sistemi, nel senso che uno supporta l’altro e viceversa, grazie alla capacità di accumulo intrinseca dei veicoli elettrici che permette di mitigare e gestire la naturale variabilità e imprevedibilità delle fonti rinnovabili. Questa sinergia viene attuata da infrastrutture di ricarica avanzate tramite specifiche funzioni di Vehicle-to-Grid, o V2G, che permettono il controllo dello scambio di energia tra rete e veicolo, ma anche tra veicolo e rete. La sfida che ci attende per la diffusione della mobilità elettrica parte innanzi tutto dalla comunicazione e presentazione a livello globale di questa tecnologia già oggi utilizzata da milioni di persone in tutto mondo. Molto spesso la diffidenza verso i veicoli elettrici nasce proprio da una mancanza di conoscenza del loro reale utilizzo e dei benefici e delle potenzialità offerte. D’altra parte, sarà necessario continuare a sviluppare un’infrastruttura di ricarica pubblica e privata capillare e adeguata alla crescente domanda di mobilità. A questo proposito si segnala l’interesse sempre più crescente dei Paesi industrializzati verso gli ERS (Electric Road Systems), cioè sistemi di ricarica dinamica dei veicoli in movimento con alcune applicazioni sperimentali in Germania, Svezia, Stati Uniti d’America, Israele a anche in Italia, dove la Società Autostradale BREBEMI ha realizzato un anello sperimentale di un chilometro per testare la ricarica wireless dei veicoli durante la loro marcia. Nel progetto sono coinvolte importanti industrie a livello internazionale, Università e istituzioni. La possibilità di ricaricare le batterie del veicolo mentre percorre tratti di strade e autostrade “elettrificate” apre a prospettive nuove sia riguardo l’autonomia dei mezzi, sia la possibilità di ridurre pesi e ingombri delle batterie installate a bordo. La ricerca scientifica e tecnologica sta quindi sempre più lavorando per affermare in tempi brevi la rivoluzione della mobilità elettrica.
Diffusione dei veicoli elettrici Secondo il recente studio pubblicato dall’International Energy Agency - IEA [1], il parco circolante di automobili Battery Electric Vehicle, anche dette full-electric - BEV, e Plug-in Hybrid Electric Vehicle - PHEV, ibride con la possibilità di essere ricaricate da un punto di ricarica, ammontava a circa 16,5 milioni di unità a fine 2021 nel mondo, pari al triplo del valore registrato nel 2018. L’European Alternative Fuels Observatory (EAFO) indica circa 5,1 milioni di automobili elettriche (52% BEV e 48% PHEV) nel 2022 in Europa, rappresentanti l’1,5% della flotta circolante, con un tasso del 19,5% di immatricolazioni di auto elettriche [2]. All’interno dell’Unione Europea, Svezia e Paesi Bassi rappresentano esempi virtuosi, rispettivamente con il 48% e il 28% delle immatricolazioni costituite da veicoli BEV e PHEV. Ancora più eccezionale il caso della Norvegia che registra una percentuale superiore all’85% [1]. I dati riportati in [2] indicano per l’Italia un 8% di immatricolazioni BEV e PHEV nel 2021 e un numero di veicoli circolanti pari a circa 333 mila (51% BEV e 49% PHEV), valori in linea con quelli forniti dall’associazione nazionale MOTUS-E [3] che parla di 160 mila veicoli BEV circolanti a fine ottobre 2022. La IEA indica circa 450 modelli di veicoli elettrici in commercio, caratterizzati da un’autonomia media di 350 km per i BEV e 60 km per i PHEV; esistono sul mercato veicoli BEV altamente performanti, con autonomia superiore a 600 km e batterie aventi capacità sopra i 100 kWh. Infrastrutture e modalità di ricarica Tralasciando la ricarica induttiva (wireless) e la mera sostituzione delle batterie scariche (battery swapping), applicazioni non particolarmente diffuse, si ha la “ricarica conduttiva” che fa riferimento alla ricarica del veicolo via cavo in corrente alternata (AC) o in corrente continua (DC). Secondo la Norma internazionale CEI EN 61851-1 [4], si possono avere quattro diversi modi di ricarica conduttiva: modo 1 (ricarica domestica in AC monofase, potenza massima 3,7 kW, utilizzo di presa industriale CEE o Schuko) adatto per ricaricare mezzi leggeri (bici e scooter); modo 2 (ricarica domestica o in spazi privati in AC monofase, potenza massima 7,4 kW, cavo dotato di control box per monitoraggio e regolazione della ricarica); modo 3 (ricarica sia in spazi privati che pubblici in AC monofase o trifase, potenza massima 43 kW, infrastruttura di ricarica dotata di control box); modo 4 (ricarica in DC con potenze massime che possono superare i 300 kW). Se si focalizza l’attenzione sulla ricarica in ambito pubblico, essa può avvenire in AC (modo 3) o in DC (modo 4). Nel primo caso, il veicolo viene connesso tramite un cavo ad una wall box o a una colonnina di ricarica connessa alla rete di distribuzione in bassa tensione (BT); il cavo è in dotazione del veicolo (fino a potenze massime di 22 kW) o è già parte della stazione di ricarica (per potenze superiori a 22 kW). La massima potenza di carica è sempre inferiore o uguale al minimo tra la potenza di targa del punto di ricarica e la potenza nominale 6 AEIT • numero 11/12 Il ruolo della mobilità elettrica nelle reti del futuro L’articolo tratta la diffusione della mobilità elettrica nel contesto europeo e nazionale e le principali modalità di ricarica. Particolare attenzione è rivolta alla ricarica intelligente e all’impiego delle tecnologie V2X che affidano ai veicoli elettrici un ruolo attivo all’interno del sistema elettrico Stefano Bracco, Federico Delfino, Giorgio Piazza DITEN, Università degli Studi di Genova
del caricabatteria (convertitore AC/DC) interno al veicolo. Lato infrastruttura di ricarica si può trovare la presa tipo 2 (standard europeo Mennekes per ricarica automobili) e/o la presa tipo 3a (per connettere mezzi leggeri), mentre sul veicolo si ha la presa tipo 2 o la presa tipo 1. Nel caso invece di ricarica DC, l’infrastruttura di ricarica è sicuramente più complessa e costosa dal momento che contiene al suo interno i dispositivi di elettronica di potenza AC/DC; il cavo, che trasferisce energia al veicolo in corrente continua, è sempre connesso alla stazione. I connettori impiegati in DC sono il CHAdeMO (standard asiatico) e il CCS Combo 2 (standard europeo). Ci sono sperimentazioni in atto per ricaricare veicoli in DC con potenze superiori a 500 kW (900 kW con connettore ChaoJi), anche se oggi i valori massimi raggiunti per ricaricare automobili presenti sul mercato si attestano sui 300-350 kW e la tendenza è quella di avere veicoli con batterie sempre più capienti (oltre i 100 kWh) e ad elevata tensione (ad oggi fino a 900 V). Secondo quanto riportato in un recente studio effettuato da ARERA [5], i punti di ricarica possono essere suddivisi nei seguenti quattro segmenti di mercato sulla base del valore di potenza massima: ricarica lenta (slow) fino a 7,4 kW, ricarica accelerata (quick) da 7,4 fino a 22 kW, ricarica veloce (fast) da 22 fino a 50 kW, ricarica ultra-veloce (ultra-fast) oltre i 50 kW. MOTUS-E indica, a settembre 2022, circa 33 mila punti di ricarica pubblici o ad accesso pubblico installati in Italia, di cui il 91% in AC (15% slow e 85% quick o fast) [3]. Dal punto di vista della collocazione geografica, tali punti di ricarica sono installati per il 57% al Nord, 23% al Centro e 20% al Sud; Lombardia e Piemonte sono le regioni con il maggior numero di infrastrutture. Si è registrato, nell’ultimo trimestre, una forte crescita dell’installazione di punti di ricarica in DC che hanno rappresentato il 45% delle nuove installazioni. La scelta di quali punti di ricarica installare (in termini di potenza e tipologia) e dei siti ottimali dipende da molti fattori, in primis: domanda di trasporto degli utenti “elettrici”, tipologia di sosta, densità abitativa, assenza di vincoli paesaggistici, facilità di allaccio alla rete elettrica, ecc. Sicuramente costituiscono siti idonei all’installazione i luoghi di interesse (musei, parchi archeologici, centri storici, ecc.), le grandi direttrici di traffico, i centri commerciali, le stazioni, gli aeroporti, gli ospedali, i centri sportivi, i campus universitari, ecc. Nelle zone residenziali è preferibile scegliere punti di ricarica slow o quick, considerando che la ricarica avviene prevalentemente di notte per tempi sufficientemente lunghi, al contrario in autostrada è necessario dotare le aree di servizio di stazioni ultra-fast visti i ridotti tempi di sosta degli utenti, mentre in prossimità di centri commerciali e luoghi di interesse si trovano spesso sistemi di ricarica quick o fast. Un caso particolare è costituito da aeroporti e stazioni ferroviarie, nelle cui aree di sosta si possono prevedere diverse tipologie di punti di ricarica: ultra-fast per taxi e veicoli adibiti a car sharing, slow e quick per veicoli che stazionano per lunghi periodi. Sostegno alla mobilità elettrica L’Unione Europea ha accelerato lo sviluppo della mobilità elettrica, vista come uno dei principali mezzi per raggiungere la decarbonizzazione, attraverso l’emanazione di importanti direttive e atti legislativi, basti ricordare la Direttiva 2014/94/UE sulla realizzazione di un’infrastruttura per i combustibili alternativi (DAFI), il Green Deal [6] e le misure alla base del Fit for 55, il Next Generation EU [7] plan e il Sustainable and Smart Mobility Strategy and Action Plan [8] che prevede entro il 2030 almeno 30 milioni di veicoli a emissioni zero in circolazione sulle strade europee. Un impulso alla mobilità elettrica è da imputare anche al Regolamento UE/2019/631, che definisce i livelli di prestazione in termini di emissioni di CO2 delle nuove autovetture e favorisce l’immissione nel mercato di veicoli sempre più green. A livello italiano, è significativo ricordare il D.Lgs. n. 257 del 16 dicembre 2016 (che recepisce la direttiva DAFI), il Piano nazionale infrastrutturale per la ricarica dei veicoli alimentati ad energia elettrica (PNIRE), i Decreti Legge n. 76 del 16 luglio 2020, n. 77 del 31 maggio 2021 e n. 144 del 23 settembre 2022 (di semplificazione delle norme per la realizzazione di punti di ricarica di veicoli elettrici e per la fornitura di energia elettrica) e il D.Lgs. n. 187 del 8 novembre 2021 relativo agli obblighi per le amministrazioni che rinnovano il parco veicolare. Dal punto di vista delle forme di incentivazione alla mobilità elettrica, si ricordano gli incentivi all’acquisto sia di veicoli a bassa emissione (DPCM 6 aprile 2022) che di infrastrutture di ricarica (decreto Milleproroghe 21 dicembre 2022), nonché importanti provvedimenti quali, ad esempio, i cinque anni di esenzione dal pagamento della tassa automobilistica (bollo) per i veicoli BEV e un importo ridotto negli anni successivi, oppure benefici locali quali la possibilità di accedere alle zone a traffico limitato e di parcheggiare gratuitamente sulle strisce blu in alcune città. Nonostante i molteplici vantaggi connessi alla mobilità elettrica, in primis la riduzione del rumore e delle emissioni all’interno delle città, esistono tuttora alcuni ostacoli che ne rallentano la diffusione, come evidenziato nello Smart Mobility Report 2022 del Politecnico di Milano [12]: il costo di acquisto del mezzo elettrico e dell’infraMobilità elettrica novembre/dicembre 2022 7
struttura di ricarica domestica, la minore autonomia rispetto ai veicoli tradizionali, la scarsa diffusione delle infrastrutture di ricarica in alcune zone e la necessità di un maggior numero di infrastrutture di ricarica in ambito autostradale. Sicuramente in questi ultimi anni si è assistito a un grande sviluppo dell’infrastruttura di ricarica sul territorio nazionale ed europeo, basti citare la rete di charger ultra-fast Ionity installati in 24 nazioni [12] e il progetto CEUC (Central European Ultra Charging) nell’Est Europa [13], anche se la rete di ricarica, sia quick che fast, è stata principalmente sviluppata nei grandi centri urbani e in prossimità delle grandi direttrici di traffico. Un altro fattore che sicuramente incide sulla diffusione della mobilità elettrica è anche il costo del servizio di ricarica che dipende fortemente dall’andamento dei prezzi dell’elettricità, che hanno subito un deciso incremento nello scorso semestre. Si è passati infatti, in Italia, da pagare mediamente 0,25 €/kWh per una ricarica domestica e 0,50 €/kWh per una ricarica pubblica nel 2021 a 0,50 €/kWh e 0,80 €/kWh a settembre 2022. I veicoli elettrici nelle reti elettriche I veicoli elettrici e le relative infrastrutture di ricarica si trovano ad essere parte del sistema elettrico nazionale, oggi sempre più caratterizzato dalla presenza di impianti di produzione di energia da fonte rinnovabile, anche di piccola-media taglia (la cosiddetta “generazione distribuita rinnovabile”). Come riportato da Terna, la produzione elettrica nazionale è stata coperta nel 2021 per il 59% dalle centrali termoelettriche non rinnovabili e per il 41% da impianti a fonte rinnovabile, con un incremento del 11,5% e dello 0,4% rispettivamente di eolico e fotovoltaico rispetto al 2020. In termini di potenza installata, si hanno 62,7 GW di termoelettrico, 23,1 GW di idroelettrico, 11,3 GW di eolico e 22,6 GW di fotovoltaico. I consumi annui nazionali, pari a 300,9 TWh, hanno registrato un aumento dello 6% rispetto al 2020 con un picco di domanda di 55 GW [14]. All’interno dello scenario sopra descritto i veicoli elettrici rappresentano carichi elettrici e, come tali, incidono sulla curva della domanda e la loro ricarica impatta sulla gestione delle reti di distribuzione in bassa e media tensione alle quali tipicamente sono connesse le stazioni di ricarica. Come indicato in [11], se si assume di avere 6 milioni di autovetture elettriche al 2030 (di cui 4 milioni BEV), l’incremento dei consumi nazionali dovuto alla mobilità elettrica è stimabile nel 3% (pari a circa 10 TWh/anno). Un impatto maggiore sul sistema elettrico si ha se si ragiona in termina di potenza assorbita. Supponendo di avere, in un dato istante, 1 milione di veicoli BEV in carica (25% del totale) a 3 kW, si avrebbe un incremento della curva della domanda di 3 GW (pari a circa il 10% dell’assorbimento tipico notturno). Se si applica un calcolo simile ad una porzione ristretta di territorio, come una città o un quartiere, si può giungere a evidenziare criticità legate a sovraccarichi e congestioni, come evidenziato in un recente studio sviluppato dall’RSE [15]. Sarà quindi sempre più necessario, al crescere del numero di veicoli elettrici e punti di ricarica, applicare strategie di ricarica intelligente (smart charging) e implementare le tecnologie V2X (vehicle-to-everything), onde evitare problematiche sulle reti elettriche e rendere i veicoli elettrici soggetti attivi all’interno dei mercati dell’energia. È significativo anche considerare l’importanza di integrare le infrastrutture di ricarica con sistemi di produzione di energia a fonte rinnovabile, in primis con il fotovoltaico. Numerose sono le installazioni di moduli fotovoltaici sulle coperture di parcheggi pubblici o privati dotati di postazioni di ricarica, e vale la pena nominare anche i lampioni pubblici intelligenti, dotati di prese per la ricarica dei veicoli in sosta a beneficio dell’ottimizzazione dell’occupazione del suolo pubblico. Prima di parlare di ricarica intelligente e tecnologie V2X, è opportuno nominare i molteplici soggetti coinvolti nell’ambito della mobilità elettrica, come illustrato dal GSE in [16]: il detentore del veicolo (utente finale che effettua la ricarica), il venditore di energia che fornisce l’energia elettrica all’intestatario del POD, il distributore che gestisce la rete di distribuzione e il POD a cui è connessa la stazione di ricarica, il proprietario (Charging Station Owner - CSO) e il gestore (Charging Point Operator - CPO, che installa e cura la manutenzione) dell’infrastruttura di ricarica, e il fornitore di servizi di mobilità (Mobility Service Provider - MSP, che offre il servizio di ricarica all’utente finale gestendo i relativi pagamenti). A tali figure si aggiunge la figura dell’aggregatore (Balance Service Provider - BSP) che fa da interfaccia tra più infrastrutture di ricarica e i mercati dell’energia nel caso in cui le stesse eroghino servizi di flessibilità in rete attraverso l’implementazione di logiche di ricarica intelligente e V2X. È importante evidenziare che in funzione della tipologia di installazione (ricarica privata o ad accesso pubblico) le figure sopra elencate possono essere non tutte presenti e alcune, in certi casi specifici, coincidere [16]. Smart Charging Con il termine smart charging (ricarica intelligente) si intende la possibilità di implementare strategie di ricarica del singolo veicolo elettrico che 8 AEIT • numero 11/12
Mobilità elettrica consentano di modulare la potenza di ricarica o dilazionare la ricarica nel tempo in funzione di segnali esterni, quali indicazioni di prezzo o informazioni tecniche derivanti dalla gestione della rete elettrica, pur garantendo le necessità dell’utente finale utilizzatore del veicolo. Si riportano in figura 1 e in figura 2 alcuni esempi di smart charging. Tali strategie possono sia apportare benefici economici all’utente finale che garantire una migliore gestione della rete elettrica di distribuzione, evitando nuovi investimenti in componenti della rete (necessari in presenza di un crescente numero di infrastrutture di ricarica gestite in maniera non smart), nonché sovraccarichi o interruzioni del servizio di fornitura energetica conseguenti a eccessivi picchi di prelievo. Smart charging significa quindi ricaricare un veicolo, o più in generale una flotta di veicoli, in momenti di bassa domanda (per esempio durante la notte), in fasce orarie caratterizzate da prezzi dell’elettricità contenuti, oppure in periodi caratterizzati da un’elevata produzione locale di energia da fonte rinnovabile. Si è soliti distinguere le strategie di smart charging in due macro gruppi: user-managed charging e supplier-managed charging. Nel primo caso è l’utente finale che decide quando effettuare la ricarica sulla base delle proprie necessità e in fasce orarie con prezzi favorevoli, mentre nel secondo caso la strategia di ricarica intelligente implementata è decisa da un soggetto terzo, quale il gestore della rete o un aggregatore, in funzione di particolari condizioni di funzionamento della rete (curva di carico della zona in cui è installata l’infrastruttura di ricarica, disponibilità di un eccesso di produzione di energia da impianti a fonte rinnovabile, ecc.). È importante sottolineare come, al crescere del numero di veicoli elettrici, maggiore sarà il contributo della ricarica intelligente alla compensazione della variabilità delle fonti rinnovabili. Concentrando le ricariche in momenti di surplus di produzione, si potrà evitare il curtailment degli impianti rinnovabili; ciò sarà possibile sfruttando sia i veicoli di privati cittadini, che mediamente rimangono parcheggiati per il 95% della giornata, che flotte novembre/dicembre 2022 9 Figura 1 Esempi di smart charging di flotte di veicoli π Figura 2 Esempio di smart charging in funzione del prezzo dell’energia elettrica π
aziendali (poste, polizia municipale, raccolta rifiuti, ecc.), queste ultime più facilmente prevedibili in termini di orari di stazionamento. Nell’ottica di sviluppare la ricarica intelligente sul territorio nazionale, ARERA con la Deliberazione 541/2020/R/eel del 15 dicembre 2020 [17] ha avviato una sperimentazione finalizzata a facilitare la ricarica nelle fasce orarie notturne e festive (fascia F3) in luoghi non accessibili al pubblico, per utenti in bassa tensione con potenza impegnata tra 2 kW e 4,5 kW. Dal 1° luglio 2021 al 31 dicembre 2023 essi avranno infatti la possibilità di ricaricare il proprio veicolo avendo la disponibilità di una potenza di circa 6 kW, di notte, di domenica e negli altri giorni festivi, senza dover richiedere un aumento di potenza al proprio fornitore di energia elettrica, e quindi senza dover sostenere costi fissi aggiuntivi dovuti all’incremento della potenza impegnata. Inoltre, molti fornitori di sistemi di ricarica in ambito domestico suggeriscono oggi soluzioni integrate che vedono l’installazione di wall box, moduli fotovoltaici sulla copertura degli edifici e batterie di accumulo al fine di gestire in maniera ottimale i diversi flussi energetici (di produzione e consumo) durante la giornata: può essere conveniente infatti accumulare l’energia prodotta in surplus dal fotovoltaico e utilizzarla in un secondo momento per soddisfare i fabbisogni dell’abitazione o per ricaricare il veicolo. Tecnologie V2X Secondo quanto riportato da ARERA in [5], con il termine “V-to-G” si indica l’interazione tra veicoli elettrici e sistema elettrico, che consente ai veicoli di erogare, tramite le infrastrutture di ricarica a cui sono connessi, servizi di riserva, bilanciamento, regolazione di frequenza e di tensione. Nel caso in cui il flusso di energia sia monodirezionale, dalla rete alla batteria del veicolo, si parla nello specifico di V1G che indica lo smart charging: il flusso di energia può essere variato di intensità, interrotto o anticipato/ritardato, ma non cambiare direzione. Viceversa, si introduce la sigla V2G (Vehicle-to-Grid) per indicare il caso particolare di V-to-G in cui il flusso di energia è bidirezionale, prevedendo quindi anche la possibilità di iniezione di potenza dalla batteria del veicolo verso la rete. Nella pratica si parla anche di V2H (Vehicle-toHome), V2B (Vehicle-to-Building), V2V (Vehicle-toVehicle), V2L (Vehicle-to-Load), che possono essere raggruppati con la sigla V2X (Vehicle-to-Everything). Nei casi di V2H e V2B si pone l’accento sullo scambio bidirezionale di energia tra il veicolo e l’edificio (singola unità abitativa o edificio generico) all’interno o in prossimità del quale è installato il dispositivo di ricarica del mezzo considerato. In alcuni casi particolari, già oggi presenti sul mercato, è possibile anche avere uno scambio di energia tra veicoli (V2V) oppure, nel caso V2L, si possono alimentare dispositivi (come elettrodomestici) con energia prelevata dalla batteria del veicolo attraverso la presa usualmente utilizzata per le ricariche. Attraverso l’impiego della tecnologia V2G i veicoli si trovano ad operare come e veri proprio sistemi di accumulo in grado di assorbire energia dalla rete, in fase di carica, e cedere energia in fase di scarica. Flotte di veicoli elettrici connessi in rete possono essere caricate (Grid-to-Vehicle - G2V) in corrispondenza di momenti di bassa domanda, bassi prezzi o quando si prevede un surplus di produzione di energia in impianti rinnovabili non programmabili (fotovoltaico, eolico, idroelettrico ad acqua fluente, ecc.). I veicoli verranno poi scaricati (V2G) per erogare energia in rete al fine di sopperire ad un incremento della domanda o a una diminuzione non programmata della produzione rinnovabile. Come illustrato in figura 3, la tecnologia V2G può essere quindi impiegata per implementare logiche di “rasatura dei picchi” (peak shaving) e di “livellamento del carico” (load leveling) al fine di avere la curva della domanda di una determinata area geografica la più costante possibile. La figura 4 mostra due esempi di applicazione delle tecnologie V2X in ambito domestico, con riferimento a una abitazione dotata di un impianto fotovoltaico e di una wall box per la ricarica del veicolo elettrico di proprietà. Il grafico di sinistra è relativo al caso di puro smart charging (V1H), mentre il grafico di destra considera la possibilità sia di caricare che scaricare il veicolo (V2H). Il veicolo verrà caricato prevalentemente sfruttando la fonte rinnovabile, se esso sarà presente presso l’abitazione nelle ore centrali della giornata, e fornirà energia all’abitazione (caso V2H) in giornate particolarmente nuvolose o durante la notte. Dal punto di vista normativo, con il D.M. 30 gennaio 2020 del MiSE [18] si consente alle infrastrutture di ricarica dotate di tecnologia V2G di partecipare al Mercato per il Servizio di Dispacciamento (MSD) in forma aggregata tramite le Unità Virtuali Abilitate Miste (UVAM), al fine di erogare servizi di riserva terziaria e bilanciamento, articolati nelle modalità “a salire” e “a scendere”, nonché’ di risoluzione delle congestioni e ulteriori servizi tra i quali la regolazione primaria e secondaria di frequenza e la regolazione di tensione, ove tecnicamente fattibile. Per favorire la suddetta partecipazione, si è ridotta la capacità minima modulabile da 1 MW a 0,2 MW obbligatoriamente 10 AEIT • numero 11/12
Mobilità elettrica per le sole UVAM costituite esclusivamente da infrastrutture di ricarica. Come illustrato in [16], il detentore del veicolo deve poter definire dei limiti all’utilizzo del sistema di accumulo del proprio veicolo a fini di partecipazione all’MSD (massima energia erogabile, esprimibile in termini di chilometri equivalenti, stato di carica desiderato entro un certo orario, livello minimo di carica al di sotto del quale non erogare servizi verso la rete) e deve poter accedere a benefici economici, anche per compensare l’eventuale riduzione della vita utile della batteria conseguente a ripetuti cicli di carica e scarica, anche se al momento non esiste ancora una letteratura consolidata per asserire che tale modalità di funzionamento penalizzi eccessivamente le prestazioni delle batterie. Nel corso dell’ultimo decennio nel mondo numerose sperimentazioni sono state condotte al fine di sviluppare e testare le tecnologie V2X. In larga parte, le applicazioni V2G hanno riguardato infrastrutture di ricarica in DC equipaggiate con connettori CHAdeMO. Il sito web [19] riporta l’elenco di 107 progetti V2G sviluppati dal 2009 ad oggi, la maggior parte dei quali nel Regno Unito (22), negli Stati Uniti (19) e nei Paesi Bassi (14). Si desidera ricordare qui alcuni dei progetti più significativi. • Parker (Danimarca), dal 2016 al 2018: applicazione V2G (50 stazioni di ricarica in DC da 10 kW) alla flotta di veicoli Mitsubishi, PSA e Nissan di proprietà dell’utility Frederiksberg Forsyning. novembre/dicembre 2022 11 Figura 3 Utilizzo della tecnologia V2G per servizi di peak shaving e load leveling √ Figura 4 Utilizzo della tecnologia V2H in ambito residenziale π
• Electric Nation Vehicle to Grid (Regno Unito), dal 2020 al 2022: 100 utenti (del settore domestico e commerciale) proprietari di una Nissan Leaf hanno sperimentato la tecnologia V2G ricevendo una remunerazione. • Elia V2G (Belgio), dal 2018 al 2019: applicazioni V1G (AC) e V2G (DC) per fornire al TSO servizi di regolazione della frequenza. 40 stazioni di ricarica, diversi modelli di veicoli. • SCALE (Paesi Bassi), in corso: progetto Horizon per lo sviluppo di applicazioni smart charging e V2G. 13 casi pilota in Norvegia, Paesi Bassi, Francia, Germania, Ungheria e Svezia. • Dendo Drive House (Giappone): prototipo di casa intelligente (proposto da Mitsubishi nel 2019) equipaggiata con un impianto fotovoltaico a tetto, un sistema di accumulo stazionario a batterie, una wall box V2H e un veicolo PHEV (Mitsubishi Outlander) in grado di scambiare energia con l’abitazione e fornire servizi di flessibilità (peak shaving, load leveling, backup in caso di disconnessione dalla rete). • BloRin - Blockchain per la gestione decentrata delle Rinnovabili (Italia): progetto in corso per la realizzazione di una piattaforma tecnologica basata sulla blockchain per la diffusione delle energie rinnovabili e la gestione di scambi energetici, tra cui la gestione di infrastrutture di ricarica V2G, in isole minori quali Favignana e Lampedusa. • DrossOne V2G (Italia): progetto in corso di realizzazione a Mirafiori (Torino) e sviluppato da Free2move eSolutions e Stellantis. Realizzazione di un parcheggio per nuove auto (destinate ad essere inviate alle concessionarie) dotato di 280 punti di ricarica bidirezionali fast (50 kW) integrati con un impianto fotovoltaico da 12 mila moduli e con un sistema di accumulo stazionario costituito da batterie second life. Servizi forniti a DSO e TSO con previsione di 25 MW di riserva ultra-fast entro il 2025. • E-mobility lab di Terna (Italia): nuovo polo tecnologico a Torino dove sperimentare le potenzialità di auto e colonnine elettriche come risorse di flessibilità per il sistema elettrico. Conclusioni La mobilità elettrica riveste un ruolo centrale all’interno dell’attuale transizione energetica verso un sistema elettrico sempre più green. I veicoli elettrici diventano, per il tramite delle infrastrutture di ricarica ad essi associati, soggetti attivi all’interno dei mercati dell’energia e fondamentale è il contributo che essi possono fornire nell’incrementare la flessibilità del sistema elettrico nazionale, caratterizzato da una presenza sempre maggiore di sistemi di generazione distribuita di energia rinnovabile in distretti urbani sostenibili. L’applicazione di strategie di smart charging dei veicoli elettrici e l’implementazione delle tecnologie V2X, accompagnate da una maggiore standardizzazione e digitalizzazione delle architetture operative, possono contribuire al miglioramento della gestione delle reti elettriche e portare vantaggi economici ed ambientali anche agli utenti dei servizi di mobilità elettrica. 12 AEIT • numero 11/12 B I B L I O G R A F I A [1] IEA: Global EV Outlook 2022 - Securing supplies for an electric future, Francia, maggio 2022. [2] EAFO: https://alternative-fuels-observatory.ec.europa.eu/ [3] MOTUS-E: www.motus-e.org/ [4] IEC 61851-1:2017: Electric vehicle conductive charging system - Part 1: General requirements. [5] ARERA: Rapporto finale della ricognizione su Mercato e caratteristiche dei dispositivi di ricarica per veicoli elettrici, aprile 2021. [6] European Green Deal: www.consilium.europa.eu/en/policies/green-deal/ [7] Next Generation EU: https://commission.europa.eu/strategy-and-policy/recovery-plan-europe_en [8] EU Sustainable and Smart Mobility Strategy and Action Plan: https://transport.ec.europa.eu/transport-themes/mobility-strategy_en [9] Regolamento (EU) 2019/631: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A32019R0631 [10] ARERA: Mobilità elettrica, www.arera.it/it/elettricita/veicoli_ele.htm#norme [11] Energy & Strategy Group: Smart Mobility Report 2022, Politecnico di Milano, 2022. [12] Ionity: https://ionity.eu/ [13] CEUC: www.electrive.com/2018/04/26/ceuc-new-fast-charge-corridor-for-europe/ [14] Terna: www.terna.it/it/sistema-elettrico/statistiche/pubblicazioni-statistiche [15] RSE: Impatto delle infrastrutture di ricarica sulla rete elettrica di distribuzione, luglio 2022. [16] GSE: Informativa ai detentori dei veicoli in merito all’utilizzo dei sistemi di accumulo in ambito V2G, novembre 2020. [17] ARERA: Deliberazione 541/2020/R/eel, 15 dicembre 2020. [18] Ministero Sviluppo Economico - MiSE: Decreto 30 gennaio 2020. [19] V2G Hub: www.v2g-hub.com/
Il raggiungimento degli obiettivi nazionali e internazionali per la riduzione delle emissioni di anidride carbonica richiede importanti interventi per conseguire l’obiettivo della mobilità sostenibile. L’elettrificazione dei trasporti su gomma, ovvero l’impiego dei veicoli elettrici nella tipologia plug-in che si connettono alla rete elettrica per la ricarica della batteria, è una delle principali azioni di sviluppo attese. Stime nazionali prevedono una presenza di veicoli elettrici al 2035 intorno al 16% dell’attuale parco veicolare (circa sei milioni di veicoli). Le recentissime scelte del Parlamento Europeo in merito alle caratteristiche di emissioni dei veicoli che potranno essere immatricolati in Europa dal 2035 certamente fanno prevedere che i veicoli elettrici saranno un tassello essenziale per raggiungere la mobilità sostenibile. In questo contesto, è evidente che la crescita della mobilità elettrica ponga sfide importanti al sistema elettrico in generale, e alle reti di distribuzione in particolare. Le reti di distribuzione dovranno infatti essere dimensionate o gestite per far fronte alla presenza di stazioni di ricarica rapida e ultrarapida e alla moltitudine di ricariche domestiche. Le elevate potenze in gioco e la contemporaneità delle ricariche porranno quindi sfide importanti ai pianificatori del sistema di distribuzione di media e bassa tensione nel tentativo di trovare un punto di equilibrio fra investimenti e qualità della fornitura. Tuttavia, nonostante le problematiche derivanti dall’impatto sul sistema elettrico, i veicoli elettrici plug-in sono anche una importantissima risorsa di flessibilità per il sistema elettrico in quanto costituiranno, una volta connessi alla rete, inizialmente un carico modulabile di grandissima dimensione e, in prospettiva, un sistema di accumulo distribuito di grande dimensione. Lo sfruttamento della flessibilità nel programma idi ricarica può quindi rendere meno critico l’impatto sulle infrastrutture elettriche, ad esempio limitando la contemporaneità delle ricariche, e contribuire alla gestione di un sistema di produzione dell’energia caratterizzato da quote di produzione sempre più elevate da fonti a energia rinnovabile non programmabile. Prospettive ancora più importanti si apriranno con l’adozione di modalità di connessione bidirezionale che permetteranno di sfruttare i veicoli elettrici esattamente come qualunque sistema di accumulo. In questo contesto, il Governo con il DM MISE 30/1/2020 Vehicle to grid ha previsto che ARERA “in collaborazione con il Comitato elettrico italiano (CEI)”, individui “specifiche tecniche minime, perseguendo principi di semplicità ed economicità, che i dispositivi e i misuratori installati presso il punto di connessione, anche già integrati nelle infrastrutture di ricarica, devono possedere ai fini della partecipazione al mercato per il servizio di dispacciamento. ARERA provvede alla copertura, anche in via forfettaria, dei costi aggiuntivi connessi alla installazione dei dispositivi e dei sistemi di misura necessari ad assicurare, per entrambe le configurazioni V1G e V2G, l’interazione tra veicolo e rete elettrica”. La consultazione pubblica ARERA 201/2020/R/eel aggiunge: “Ciò consentirà di razionalizzare, nel caso delle infrastrutture di ricarica, le specifiche tecniche e costruttive dei dispositivi sopra richiamati (oggi oggetto di potenziale libera iniziativa nel rispetto dei requisiti necessari 14 AEIT • numero 11/12 Controllore di Infrastrutturadi Ricarica (CEI 0-21:2022 V1) La memoria descrive il Controllore di Infrastruttura di Ricarica (CIR) previsto dalla CEI 0-21:2022 V1, dispositivo obbligatorio per le stazioni di ricarica domestica che intendano partecipare al mercato dei servizi di dispacciamento Fabrizio Pilo Presidente CT 316 - Università di Cagliari Ettore de Berardinis Vicepresidente CT 316 CEI Roberto Nicolini KEMA - CESI
per l’erogazione dei servizi ancillari), identificando soluzioni minime ai soli fini dell’erogazione dei servizi ancillari: tali requisiti non saranno quindi necessari per le infrastrutture di ricarica i cui gestori non intendano erogare servizi ancillari”. Il CT 316 del CEI in ottemperanza a quanto richiesto da ARERA ha quindi avviato un complesso iter di aggiornamento normativo finalizzato alla definizione delle specifiche funzionali di un dispositivo che rispondesse ai requisiti di economicità richiesti dal citato DM e che consentisse alle stazioni di ricarica di permettere la partecipazione al mercato dei servizi di dispacciamento, ovvero di fornire servizi ancillari globali al sistema elettrico nazionale, garantendo nel contempo i necessari requisiti di cybersicurezza. Al termine dell’iter normativo, a dicembre 2022, il CEI ha pubblicato la variante V1 della norma CEI 0-21 (CEI 0-21:2022 V1) che contiene il nuovo Allegato X che fornisce le prescrizioni per le infrastrutture di ricarica operanti in modalità V1G (ricarica di tipo monodirezionale in modo 3 e in modo 4 come da serie CEI EN 61851) installate in utenze passive o attive allacciate a reti BT con obbligo di connessione di terzi che partecipano ai mercati di servizi di flessibilità nel quadro di provvedimenti di ARERA. Per permettere l’erogazione di tali servizi, la Norma CEI 0-21:2022 V1 definisce le specifiche tecniche e funzionali del Controllore di Infrastruttura di Ricarica - CIR, un nuovo apparato i cui compiti sono: • la raccolta dei dati relativi alla misura della potenza prelevata dall’infrastruttura di ricarica, alla potenza scambiata con la rete al punto di connessione e, opzionalmente, alla potenza prelevata e immessa da eventuali generatori presenti in impianto; • lo scambio dei dati con il soggetto esterno abilitato (Remote Operator - RO) per la fornitura di servizi ancillari; il RO è il soggetto abilitato alla comunicazione da parte dell’utente che ha installato il CIR nel proprio impianto (ad es., aggregatore, distributore, ecc.); • la regolazione dinamica e parametrizzabile della potenza, prelevata dalla rete per la ricarica della batteria del veicolo, effettuata attraverso una Stazione di Ricarica per veicoli elettrici in modo 3 e in modo 4 (definito come da serie CEI EN 61851); • la fornitura dei servizi di rete per la sicurezza del sistema elettrico (risposta in sotto-frequenza) basata sulla disponibilità di una misurazione locale della frequenza di rete. Il CIR consente di: • ottimizzare la potenza destinata alla ricarica dei veicoli elettrici, in funzione dell’assorbimento degli altri carichi utilizzatori presenti nell’utenza, nonché di eventuale produzione in loco; • rendere disponibili risorse di modulazione affinché il RO possa offrire/richiedere servizi ancillari; • contribuire alla sicurezza del sistema elettrico fornendo i servizi di rete in condizioni di sottofrequenza. I requisiti funzionali tengono conto delle prescrizioni della norma CEI 0-21:2019 per gli utenti attivi e passivi. Dal momento che l'Allegato X non si applica alle infrastrutture di ricarica operanti in modalità V2G1 tramite le quali il veicolo elettrico può immettere energia in rete, gli utenti passivi che operino la ricarica in modalità V1G agendo mediante il CIR rimangono passivi e quindi non necessitano della installazione della protezione di interfaccia (SPI). Le specifiche funzionali del CIR sono state definite dal CT 316, tenendo in considerazione le limitazioni tecnologiche degli standard attualmente in uso per le infrastrutture di ricarica e autoveicoli per quanto relativo alla modulazione della potenza di carica e della sospensione della carica stessa. Controllore dell’Infrastruttura di Ricarica - CIR Il CIR si interfaccia con una o più infrastrutture di ricarica CSI che possono a loro volta gestire uno o più veicoli elettrici EV. È comunque previsto un solo CIR per ciascun punto di interconnessione con la rete (POD) (Figura 1). Il CIR può essere una apparecchiatura indipendente o integrata nella infrastruttura di ricarica (CSI) o in altre apparecchiature, quali il sistema di gestione Mobilità elettrica novembre/dicembre 2022 15 1 Le prescrizioni normative per la ricarica V2G sono allo studio del CT 316. Figura 1 Architettura di riferimento per le interfacce di comunicazione del CIR - Allegato X CEI 0-21:2022 V1 π
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