Integrazione della rete di elettromobilità: come le auto elettriche con V2X alleviano la rete elettrica
shutterstockSempre più veicoli elettrici sono sulle strade della Svizzera. La quota in rapida crescita dell'elettromobilità porta anche a una domanda significativamente più alta di elettricità. Cosa significa questo per la rete elettrica? Come si può evitare un sovraccarico? La ricarica bidirezionale può fornire un rimedio. Questo è dimostrato dai progetti di ricerca dell'Ufficio federale dell'energia. Energeiaplus con una panoramica:
Se tutti i veicoli elettrici fossero caricati direttamente dopo il lavoro, cioè durante il picco di carico serale, si verificherebbero rapidamente dei colli di bottiglia di capacità, anche nelle reti. La stabilità del nostro approvvigionamento elettrico dipende quindi meno dal consumo totale e più dai picchi di carico.
Un'attenzione speciale è rivolta ai veicoli in uso privato. Per cui si dovrebbe piuttosto parlare di "veicoli fermi". Dopo tutto, sono parcheggiati più del 95% del tempo. Per il proprietario, non importa quando il veicolo viene caricato durante questo lungo periodo. L'importante è che la batteria sia sufficientemente carica quando si vuole partire. La parola magica è "ricarica intelligente": il veicolo viene caricato quando c'è molta elettricità a basso costo e abassa emissione di CO2 disponibile sulla rete. Diventa ancora più interessante quando l'elettricità può anche essere immessa nella rete dalla batteria dell'auto quando necessario. Tali tecnologie sono riassunte sotto il termine V2X (vehicle to X, X=grid, home, ecc.).
In linea di principio, ogni veicolo elettrico può essere utilizzato in modo bidirezionale - cioè può prelevare elettricità dalla rete e immetterla nella rete. Tuttavia, ci sono ancora poche stazioni di ricarica che supportano questa tecnologia. Sul lato del veicolo, la funzionalità è ancora bloccata da molti produttori. Questo sembra cambiare, tuttavia, e molti nuovi modelli stanno arrivando sul mercato che supportano la ricarica bidirezionale.
Entro il 2030, ci saranno probabilmente più di un milione di veicoli elettrici in Svizzera. Teoricamente, questi potrebbero insieme alimentare fino a 10 gigawatt (GW) di energia elettrica nella rete durante un periodo di tempo limitato - tre volte di più di tutte le centrali nucleari svizzere messe insieme.
V2X in pratica: L'esempio di Erlenmatt-Ost a Basilea
La sovrastruttura sull'ex sito della ferrovia tedesca è una delle più grandi comunità di autoconsumo di energia solare in Svizzera. È stato premiato con il Watt d'Or nel 2019. In un progetto di ricerca, la cooperativa energetica ADEV ha testato il noleggio di due auto elettriche, che servono anche come stoccaggio per l'elettricità prodotta internamente. L'UFE ha sostenuto questo progetto di ricerca. È stato dimostrato che l'uso del V2X potrebbe aumentare leggermente il consumo proprio del sito e allo stesso tempo ridurre significativamente i picchi di consumo. Nel processo, l'energia solare "in eccesso" viene temporaneamente immagazzinata nella batteria dell'auto durante il giorno e immessa nella rete locale la sera. Maggiori informazioni possono essere trovate nell'articolo tecnico su questo progetto.
Foto Erlenmatt
Quanto è commerciabile la tecnologia V2X - e ha bisogno di nuovi regolamenti? Questo viene ora studiato in progetti dimostrativi più grandi. Uno di questi è V2X Suisse: Mobility Carsharing vuole mettere su strada 50 veicoli entro settembre 2022 in collaborazione con Honda, che possono essere caricati bidirezionalmente in 40 luoghi. La flessibilità dei veicoli sarà combinata da Tiko - una società di servizi energetici - e messa a disposizione di Swissgrid, per esempio, come "centrale elettrica virtuale" per la stabilizzazione della rete. La sperimentazione durerà fino alla fine del 2023. Mobility presuppone che un'auto elettrica bidirezionale Mobility possa immettere fino a 20 kilowatt di potenza nella rete quando non viene guidata.
Un altro progetto, SunnYparc, esplora le sinergie tra la produzione locale di energia rinnovabile e la mobilità elettrica. Nel parco tecnologico Y-PARC a Yverdon-les-Bains, circa 1500 kW di fotovoltaico sono combinati con fino a 250 stazioni di ricarica (50 delle quali sono bidirezionali) in una microgrid che raggruppa anche il consumo di diversi edifici. Le tariffe di ricarica dinamica e la ricarica intelligente saranno utilizzate per studiare il potenziale del V2X per aumentare l'autoconsumo e stabilizzare la rete svizzera.
Altri aspetti del V2X sono in fase di studio in progetti di ricerca finanziati dall'UFE, tra cui la combinazione ottimale di car sharing e V2X, l'integrazione digitale nella gestione della rete di veicoli in luoghi diversi, e gli incentivi per i proprietari di auto a rendere i loro veicoli disponibili per l'uso della rete (vedi box).
*** Laboratorio fotografico
L'integrazione in rete dell'elettromobilità è stato anche un argomento principale del workshop sulla mobilità organizzato dall'UFE a Lucerna lo scorso autunno. Sono stati discussi i punti chiave, alcuni dei quali erano controversi:
- Che influenza ha il V2X sulla durata della batteria? Questo porta ad un invecchiamento prematuro delle batterie.
- Come devono essere concepite le tariffe di ricarica e la remunerazione per l'immissione in rete in vista del V2X?
- Come e dove possono essere utilizzate le flessibilità aggiuntive nel modo più efficiente possibile?
I progetti di dimostrazione e di ricerca lanciati di recente hanno lo scopo di chiarire queste questioni aperte in modo che il V2X possa diventare anche un successo commerciale. Quindi c'è sicuramente la possibilità che la crescente elettrificazione della mobilità tenda a stabilizzare l'alimentazione e quindi ad alleggerirla complessivamente, riducendo così la portata di costosi ampliamenti della rete nella rete di distribuzione.
*** BOX ***
Invito a presentare proposte "Sistemi di trasporto del futuro
| Nel 2021, l'UFE ha lanciato un invito a presentare proposte sul tema "Future Transport Systems". Dei 33 progetti presentati, i dieci meglio valutati saranno ora finanziati con un totale di quasi 3 milioni di franchi. Tutti i progetti sono iniziati nell'autunno 2021 e hanno una durata di 3-4 anni. I seguenti quattro progetti si occupano direttamente dell'integrazione in rete dell'elettromobilità: EVFlex: aggregazione della flessibilità di rete dei veicoli elettrici. IncentV2G: Analisi dell'effetto degli incentivi per un'efficiente integrazione in rete dei veicoli elettrici. In particolare, il progetto studierà quali incentivi influenzano l'accettazione dei veicoli elettrici e il comportamento di ricarica e come questo influenza l'integrazione complessiva della rete e la stabilità del sistema elettrico. V2G4CarSharing: comportamento V2G ottimale per il car sharing considerando la mobilità individuale. Il car sharing e il vehicle-to-grid (V2G) sono innovazioni promettenti per decarbonizzare il settore dei trasporti. La flessibilità delle prenotazioni dei veicoli e l'ottimizzazione dei tempi di carica e scarica rappresentano un'ulteriore sfida. Il progetto valuterà le strategie ottimali per integrare il V2X e il car sharing. V2G Pathways: percorsi di sviluppo e supporto politico per le tecnologie Vehicle-to-Grid (V2G). Sulla base delle "best practices" dei paesi leader, vengono identificati i percorsi praticabili e le misure politiche di supporto per un'efficiente implementazione del V2X e viene valutata la loro utilizzabilità per la Svizzera. In altri progetti, si stanno studiando nuovi concetti di trasporto multimodale nelle aree rurali e con l'aiuto della digitalizzazione. Due progetti riguardano la sostituzione dei viaggi di lavoro e di piacere con l'e-bike e la sostituzione del viaggio aereo con i treni notturni. Si stanno conducendo analisi sistematiche per indagare l'influenza delle catene di approvvigionamento e delle vie di trasporto sull'inquinamento ambientale, così come le opportunità e i limiti dei combustibili chimici sostenibili. Tutte le informazioni sull'invito a presentare proposte e sui progetti finanziati si possono trovare sul sito web del programma di ricerca Mobility. |
Luca Castiglioni, capo della ricerca sulla mobilità, Ufficio federale dell'energia
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V2X: alle paar Monate ein neuer, cooler Therm für alte Schläuche.
Der elegante Schwenk von Netzengpässen zum bidirektionalen Flow der privaten Speicher in E-Fahrzeugen ist etwas zu einfach gedacht.
Jeder chemisch-elektrische Energiespeicher, egal welche Technologie dahinter steckt, hat eine endliche Lebensdauer. Die kritische Grösse sind die anzahl Zyklen (der einfachheit habler rechnet man immer mit dem ‚kostengünstigen‘ 1C-Belastungsfall , was in der Realität nicht vorkommt- besonders wenn es gilt, Spitzenbedarf abzudecken oder Verteilnetze zu stabilisieren).
Diese Kosten haben wir bei jedem Projekt berechnet. Die Ersatzbeschaffungskosten wurden jeweils auf die Menge der gespeicherten Energie während der Nutzungszeit bezogen, immer mit der Voraussetzung, dass die schonendste BMS-Strategie gefahren wird. Die tiefsten Zusatzkosten pro kWh lag bei 2 Rp, die höchste bei 17 Rp Aufschlag für die Speichernutzung.
Dabei ist die Kapitalisierung der Investition nicht enthalten, auch keine Teuerung- nur die reinen Beschaffungskosten des Batterieersatzes auf Basis der Anlage-Abrechnung im Erstellungsmoment,
Wenn diese Kosten dem Besitzer des Fahrzeugs nicht vergütet werden, ist das Modell V2X eher ein Problem als eine Lösung.
Der Besitzer des Fahrzeugs (oder dessen Kapitalgeber) hat ein essentielles Interesse daran, zu bestimmen, wann und wie stark sein „mobiles Werkzeug“ ab-genutzt wird. Warum nicht einfach diese Möglichkeit komplett dem Kunden überlassen?
Alternativ-Vorschlag: Da – per kWh die Ersatzkosten bei stationären Speichern deutlich tiefer sind als im Auto , sollte man die Problemlösung in die Ladestation verlegen: Private und öffentliche Ladestationen müssten dann mit einem lokale Speicher (=Buffer) ausgerüstet sein. Wenn das nicht reicht, kann man dasselbe bei Verbraucher- Neuanlagen fordern, die ein hohes Ratio P/W aufweisen.
Damit bleibt die Einsatzdoktrin des teuersten Einzelteils im E-Auto beim Besitzer und die Welt ist in Ordnung.