Siamo sulla buona strada per un futuro di trasporto elettrico, e anche questa è una buona cosa. L’elettrificazione è una strategia chiave per ridurre il riscaldamento climatico e le emissioni locali di inquinamento atmosferico dal settore dei trasporti. Naturalmente, i veicoli elettrici ibridi (EV) a batteria e plug-in devono ottenere elettricità dalla rete e utilizzarla direttamente come carburante per alimentare i loro motori elettrici. (Ai dubbiosi, vi assicuro che oggi c’è molta elettricità per soddisfare le mutevoli esigenze dei veicoli elettrici sulla strada.) La cosa più eccitante della transizione dei veicoli elettrici è che la relazione veicolo-rete non deve essere unidirezionale. I veicoli elettrici possono anche supportare la rete sfruttando la capacità di accumulo delle batterie dei veicoli. Come tutti sappiamo, le relazioni di maggior successo sono una strada a doppio senso, che include i veicoli elettrici e la rete.
L’integrazione veicolo-rete è un termine che cattura il modo in cui i veicoli elettrici stanno diventando parte del complesso sistema di alimentazione elettrica. Esistono due categorie chiave di integrazione veicolo-rete: (1) gestione di come e quando i veicoli elettrici vengono caricati e (2) gestione di come l’energia immagazzinata nella batteria dei veicoli elettrici può essere utilizzata per alimentare altre cose, come fornire alimentazione di riserva per la tua casa o reimmettendo energia nella rete elettrica. In ogni caso, l’integrazione veicolo-rete mira a una perfetta interazione tra i veicoli elettrici e la rete, sfruttando il potenziale delle batterie dei veicoli elettrici per fare molto di più che alimentare la tua auto. Come descrivo più dettagliatamente di seguito, l’integrazione veicolo-rete può creare vantaggi per tutti, da una rete più resiliente e un minore inquinamento atmosferico a risparmi sui costi sia per i clienti delle utility che per i proprietari di veicoli elettrici.
La ricarica gestita è una ricarica intelligente
Un veicolo elettrico non preleva elettricità dalla rete mentre è in uso come fa un frigorifero; assorbe elettricità quando è collegato e immagazzina energia nella sua batteria per l’uso in un momento diverso. Ricarica gestita, gestione del carico, ricarica intelligente e V1G sono tutti termini che si riferiscono alla ricarica in una direzione o unidirezionale, in un modo che sfrutta la flessibilità della maggior parte dei veicoli elettrici su quando (in quale periodo di tempo) e come (a quale potenza) fanno pagare.
Poiché molti veicoli elettrici rimangono parcheggiati per lunghi periodi di tempo, i conducenti possono regolare i tempi e la velocità di ricarica per spostare la ricarica dei veicoli elettrici in orari migliori per la rete e più economici per i conducenti. Lo spostamento può essere in risposta a segnali di prezzo (ad esempio, addebito in un momento a basso costo su una tariffa elettrica variabile nel tempo) o a chiamate dirette da un operatore di rete o da una terza parte per ridurre o rinviare l’addebito in cambio di un pagamento o credito (cioè, risposta alla domanda). Entrambi possono essere automatizzati all’interno di parametri che danno la priorità alle esigenze di trasporto di un conducente o di un operatore di flotta. In questo modo, la partecipazione a programmi di ricarica gestita può ridurre o compensare il costo dell’elettricità per alimentare un veicolo elettrico senza troppi disagi per i conducenti, se non del tutto, riducendo allo stesso tempo la tensione sulla rete elettrica.
Come funziona in pratica la ricarica gestita? Ad esempio, un conducente di veicoli elettrici iscritto a una tariffa a tempo di utilizzo con la propria utenza elettrica locale potrebbe impostare il veicolo o il caricabatterie in modo che inizi a ricaricarsi poco dopo l’inizio del periodo notturno, non di punta (cioè più economico), diciamo alle nove o ‘orologio, anziché alle sei quando l’autista torna a casa dal lavoro o dalle commissioni e si collega. L’autista risparmierebbe sulla differenza di prezzo durante le tre ore di ricarica che avrebbe potuto fare tra le sei e le nove senza il prezzo segnale. Nel frattempo, la rete trarrebbe vantaggio dal fatto di non avere quel carico di ricarica che estrae elettricità durante il periodo di punta della prima serata, quando la domanda aumenta e l’energia solare diminuisce.
Poiché abbiamo sempre più veicoli elettrici in circolazione, sarà sempre più importante gestire in modo efficace la ricarica. Concentrare la ricarica nelle ore in cui l’energia rinnovabile a buon mercato è abbondante può aiutare a incorporare l’energia rinnovabile nella rete e ridurre le emissioni totali derivanti dalla guida e dai veicoli elettrici, e la ricarica nelle ore non di punta quando il sistema elettrico è debole può aumentare l’uso efficiente della rete risorse. Entrambe le strategie possono aiutare a evitare o rinviare la necessità di una maggiore capacità di generazione di energia e aggiornamenti della distribuzione locale da parte dei servizi pubblici che sarebbero necessari se un numero crescente di veicoli si ricaricasse nelle ore di punta del sistema o nelle ore in cui l’infrastruttura di distribuzione locale è congestionata.
Oltre ad aiutare quotidianamente, la ricarica intelligente dei veicoli elettrici può anche supportare il sistema durante scenari meno frequenti e più estremi. In un programma di risposta alla domanda, un operatore di rete può chiedere ai partecipanti di ridurre il consumo di energia per ridurre la domanda sulla rete in momenti di stress estremo, come un’ondata di caldo che aumenta la domanda di aria condizionata. I conducenti di veicoli elettrici che rispondono alla chiamata riducendo la potenza di ricarica o interrompendo del tutto la ricarica in genere ricevono un pagamento o un credito in bolletta per aver intrapreso tale azione. Tale pagamento può compensare il costo totale dell’elettricità per alimentare il veicolo. Per essere chiari, la risposta alla domanda è un impegno quantitativo, pay-per-performance. Non è la stessa cosa di un avviso flessibile che lancia una rete ampia, invitando tutti i clienti di energia elettrica a ridurre i consumi di qualsiasi tipo durante un evento estremo (come il tardo pomeriggio di una giornata estremamente calda). La risposta alla domanda può essere utilizzata in modo simile a tariffe variabili nel tempo per evitare o rinviare gli aggiornamenti della rete che sarebbero necessari per aumentare la capacità di picco del sistema in assenza di risposta alla domanda.
I veicoli elettrici possono fare ancora di più per la rete (e la resilienza domestica) se li rendiamo bidirezionali
L’elettricità in una batteria EV può essere utilizzata per alimentare altri usi finali dell’elettricità attraverso la ricarica bidirezionale. Un veicolo potrebbe caricarsi in modo bidirezionale per alimentare qualcosa nel luogo in cui si trova il veicolo: immagina un camion che alimenta una sega in un cantiere o uno scuolabus che fornisce elettricità alla biblioteca locale durante le ore di punta dell’elettricità nelle sere d’estate. Potresti sentire questo tipo di addebito bidirezionale denominato veicolo-carico (V2L), veicolo-edificio (V2B) o veicolo-casa o (V2H). Un veicolo potrebbe anche caricarsi in modo bidirezionale per inviare energia alla rete (ad esempio, da veicolo a rete o V2G). Entrambe queste strategie possono aiutare la rete in vari modi compensando la domanda di elettricità sulla rete in un determinato momento.
È importante sottolineare che la gestione del tempo e della velocità di uscita di un veicolo elettrico dovrebbe essere eseguita in combinazione con la ricarica gestita della batteria del veicolo elettrico. Ecco come la ricarica bidirezionale crea valore: un conducente di veicoli elettrici (o un gestore di flotte elettriche) carica un veicolo elettrico per immagazzinare elettricità quando i prezzi sono economici e le risorse energetiche rinnovabili sono abbondanti, quindi scarica quando i prezzi sono alti e le risorse rinnovabili sono insufficienti per soddisfare il fabbisogno di elettricità (che potrebbe essere giornaliero o stagionale). Dal punto di vista del conducente, acquistano a basso prezzo e vendono a prezzo elevato (riservando un po’ di energia per alimentare il veicolo, a seconda delle esigenze del conducente). Dal punto di vista della rete, l’EV sta assorbendo energia a buon mercato (o addirittura extra), e poi restituisce parte di quell’energia in modo che il costo di gestione della rete nei periodi di forte domanda sia inferiore a quello che sarebbe altrimenti. Una vittoria.
In alternativa, un veicolo elettrico potrebbe essere utilizzato per alimentare qualcosa, da un frigorifero a un’intera casa, nella proprietà del conducente del veicolo elettrico, invece di rimettere l’elettricità in rete. Ciò è ancora vantaggioso per la rete perché compensa il consumo di elettricità che altrimenti verrebbe prelevato dalla rete. Oltre a ridurre il consumo di energia durante i periodi costosi, l’addebito bidirezionale in loco può essere utilizzato anche presso le sedi commerciali per controllare l’importo dell’addebito della domanda che un cliente commerciale di elettricità sostiene sulla bolletta mensile. Gli addebiti sulla domanda si basano sulla domanda più alta (in kilowatt) che il cliente estrae dalla rete in un dato momento. Quindi, se si dispone di un carico (come un compressore d’aria) che aumenterebbe i kilowatt della domanda al di sopra dell’utilizzo elettrico di base, un cliente commerciale potrebbe utilizzare un veicolo elettrico per compensarlo.
Aggrega i veicoli elettrici per il coordinamento (e la comodità del conducente) su larga scala
Tutto ciò può sembrare complicato. Ma non temere, probabilmente non sarebbe un singolo conducente a gestire le transazioni per l’esportazione di energia alla rete. Piuttosto, un conducente opterebbe per un’aggregazione (una vasta raccolta di veicoli elettrici) coordinata dall’utilità o da una terza parte e tale entità coordinatrice effettuerebbe le transazioni e trasferirebbe parte del valore al conducente partecipante. Questo è già stato fatto con l’archiviazione della batteria domestica, ad esempio, e le iscrizioni sono attive per una manciata di programmi di esportazione di energia elettrica.
I veicoli della flotta sono un’aggregazione naturale di batterie EV. Pertanto, un gestore di flotte potrebbe fungere da entità di coordinamento se dispone internamente delle competenze necessarie. In entrambi i casi, l’addebito bidirezionale alla rete funzionerebbe in modo molto simile alla risposta alla domanda, tranne per il fatto che l’aggregazione di veicoli elettrici verrebbe chiamata per esportare energia nella rete.
Abbandona il generatore diesel
La ricarica bidirezionale a una casa, un centro comunitario o un carico critico del sito (ad esempio, il frigorifero o l’unità di riscaldamento/aria condizionata) offre l’ulteriore vantaggio di fungere da alimentazione di riserva per quel sito in caso di interruzione di corrente. Questo è significativo perché un veicolo elettrico può fornire gli stessi vantaggi di una batteria stazionaria o di un generatore diesel per il costo relativamente minore di una configurazione bidirezionale per coloro che hanno un veicolo elettrico. È particolarmente importante sostituire i generatori diesel a causa dei danni causati dalla combustione del diesel alla qualità dell’aria locale.
Per i veicoli personali, i tipi di opportunità di integrazione della rete del veicolo a cui hai accesso dipenderanno dalla tua routine di ricarica e dalla tua situazione di ricarica domestica. Questo è uno dei motivi per cui abbiamo bisogno di molte opzioni di programmi di integrazione veicolo-rete per garantire a tutti i conducenti l’opportunità adatta alle loro circostanze. Ad esempio, gli abitanti degli appartamenti che condividono la ricarica possono trarre vantaggio dall’essere soggetti a una tariffa basata sul tempo di utilizzo, ma potrebbe non essere appropriato iscrivere tali caricatori condivisi a un programma di risposta alla domanda. Un conducente che ha il proprio caricatore individuale (ad esempio, nel vialetto di una casa unifamiliare o in uno spazio assegnato nel garage di un condominio) potrebbe avere l’opportunità di iscriversi sia a una tariffa variabile nel tempo sia a un programma che richiede l’esportazione di auto energia alla rete durante le ore più calde delle ondate di caldo estive. Altri conducenti ancora possono effettuare la maggior parte della ricarica al lavoro o nelle stazioni pubbliche, dove la strategia di integrazione veicolo-rete e l’applicabilità del programma possono variare. Ognuno di questi conducenti potrebbe aver bisogno della possibilità di utilizzare il proprio veicolo come generatore per alimentare un apparecchio o un edificio in caso di emergenza.
Il Senato Bill 233 aprirà opportunità bidirezionali per i conducenti della California
Sebbene le utility della California abbiano ancora molto lavoro da fare per rendere la rete più affidabile e resiliente, la necessità di alimentazione di riserva è attualmente una sfortunata realtà per i molti californiani che affrontano periodi senza elettricità a causa di condizioni meteorologiche estreme o interruzioni dovute a incendi. In linea di principio, l’alimentazione di riserva e tutte le altre strategie di integrazione veicolo-rete di cui abbiamo discusso possono essere realizzate. In pratica, sono necessarie alcune impostazioni per il veicolo, il caricabatterie e la connessione alla rete.
Questo è il motivo per cui UCS sta sostenendo un disegno di legge nella legislatura della California, Senate Bill 233, per richiedere capacità di ricarica bidirezionale per i veicoli elettrici entro il 2030.
Una manciata di veicoli elettrici ha già una sorta di capacità di ricarica bidirezionale, più comunemente la capacità di alimentare un dispositivo da una presa situata sul veicolo. E un numero crescente di case automobilistiche sta vedendo il valore di fornire la capacità attraverso le loro flotte di veicoli. Tuttavia, il mercato ha bisogno di una spinta per garantire un accesso diffuso alla ricarica bidirezionale che abbia il potenziale per connettersi alla rete.
SB 233 abbatterà quella barriera chiave che impedisce ai veicoli elettrici di alimentare gli usi finali al di fuori del veicolo, garantendo che i veicoli elettrici siano configurati per la ricarica bidirezionale quando escono dalla catena di montaggio. Ecco perché ora è il momento di stabilire una tempistica, cosa che fa SB 233, per garantire la capacità di ricarica bidirezionale. In questo modo, la capacità bidirezionale sarà presente quando il proprietario del veicolo ne avrà bisogno. Facciamolo già!
Di Samantha Houston, Senior Vehicles Analyst, per gentile concessione di Union of Concerned Scientists, The Equation.
Immagine in primo piano per gentile concessione di GM
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