Le 11 leggende da sfatare sulla ricarica di veicoli elettrici

Autore: Harald Parzhuber, systems manager, Texas Instruments

Il settore dei veicoli elettrici è in crescita e lo stesso vale per la richiesta di stazioni di ricarica veloci ed efficienti e per un’importante espansione di infrastrutture affidabili. Ovviamente emergono anche credenze errate in merito all’ecosistema. Questo articolo mira a chiarire alcuni punti.

 

Contenuto dell’articolo:

• Come ricaricare un veicolo elettrico direttamente con alimentazione in CA.
• Perché è fondamentale disporre di una rete wireless fra il caricabatterie del veicolo elettrico e il cloud.
• Le differenze fra i livelli di potenza di carica dei veicoli elettrici.

Il settore della ricarica per veicoli elettrici (EV) è in rapida crescita, per via degli impegni presi dalle case costruttrici di vendere esclusivamente veicoli elettrici in tutto il mondo in futuro e per il sostegno dato dai governi alla creazione di reti di ricarica veloci e affidabili. Questi veicoli elettrici necessiteranno di stazioni di ricarica veloci, efficienti e potenti.

Qui sotto sono elencate 11 credenze errate relative al mondo della ricarica di veicoli elettrici.

1. È possibile ricaricare un veicolo elettrico direttamente con alimentazione in CA.

Sì, esistono caricabatterie per veicoli elettrici che ricaricano un veicolo elettrico direttamente con alimentazione in CA basandosi sulla conversione da CA a CC da parte del caricabatterie di bordo per poi caricare la batteria del veicolo elettrico in CC. Altri caricabatterie per veicoli elettrici, tuttavia, convertono prima l’alimentazione da CA a CC e ricaricano la batteria del veicolo elettrico direttamente bypassando qualsiasi conversione da CA a CC di bordo. In generale, i caricabatterie in CC funzionano a livelli di potenza superiori e riducono quindi i tempi di ricarica.

2. Tutte le stazioni di ricarica per veicoli elettrici utilizzano la stessa tecnologia di ricarica.

Le stazioni di ricarica utilizzano varie tecnologie. Un singolo caricabatterie ricarica direttamente il veicolo elettrico con alimentazione in CA sfruttando il caricabatterie di bordo per la conversione da CA a CC.

Esistono inoltre dei caricabatterie per veicoli elettrici, detti caricabatterie in CC, che effettuano la conversione da CA a CC e ricaricano il veicolo elettrico direttamente bypassando la conversione da CA a CC a bordo. È possibile adottare diverse topologie di alimentazione per la conversione da CA a CC.

3. I caricabatterie per veicoli elettrici hanno gli stessi livelli di potenza.

I caricabatterie per veicoli elettrici (o le colonnine di ricarica) si suddividono in più livelli di potenza  (vedere tabella). I livelli 1 e 2 sono caricabatterie in CA fino a 20 kW. Il livello 3 comprende i caricabatterie rapidi in CC che sono in genere da almeno 50 kW e possono raggiungere i 350 kW.

Questi sono i vari livelli di potenza delle classificazioni dei caricabatterie per veicoli elettrici.

Questi sono i molteplici livelli di potenza delle classificazioni dei caricabatterie per veicoli elettrici.

 

4. Le stazioni di ricarica per veicoli elettrici sono gestite dalle aziende di gestione della rete o dei servizi elettrici.

Questo non è vero. Benché sia possibile che le aziende di gestione della rete o dei servizi elettrici gestiscano le stazioni di ricarica, alcune case automobilistiche gestiscono una propria rete di stazioni di ricarica che possono essere utilizzate da altri veicoli elettrici. Inoltre, alcuni operatori di stazioni di ricarica di terze parti non sono né aziende di fornitura di servizi elettrici né produttori OEM per veicoli elettrici.

5. I caricabatterie ad alto livello sono più efficienti dal punto di vista energetico.

La topologia di alimentazione, il metodo di controllo, la struttura e la scelta dei componenti possono incidere notevolmente sull’efficienza energetica complessiva di un caricabatterie. Ad esempio, le topologie con commutazione a tensione zero e commutazione a corrente zero possono ridurre notevolmente le perdite di commutazione e, quindi, aumentare l’efficienza energetica.

D’altro canto, i caricabatterie a basso livello non sono più efficienti dei caricabatterie ad alto livello. I caricabatterie a basso livello si affidano ad un caricabatterie di bordo per la conversione da CA a CC e per caricare poi la batteria del veicolo elettrico. In definitiva, data la gran varietà di componenti che determinano l’efficienza energetica, non è possibile affermare esplicitamente che un particolare livello di caricabatterie sia più efficiente di un altro. Le efficienze tipiche sono fra il 95% e il 99%, a seconda dell’implementazione.

6. È noto che i caricabatterie ad alta tensione per veicoli elettrici sono meno affidabili.

Con l’avvento di nuove tecnologie nel campo delle batterie, le batterie per auto stanno raggiungendo tensioni di 800 V e oltre. È probabile che questa tendenza continui: i progettisti di caricabatterie per veicoli elettrici si troveranno quindi ripetutamente di fronte alla necessità di mantenere il grado di isolamento e l’affidabilità del sistema.

Le tecnologie per l’energia solare (inverter fotovoltaici), dove le tensioni del bus CC sono comprese fra 1.000 e 1.200 V, sono molto diffuse nei progetti per la ricarica di veicoli elettrici. Tali tecnologie di isolamento sono state collaudate da oltre un decennio e la loro affidabilità è ben nota.

7. Il conducente deve fare un «rabbocco» del veicolo elettrico in una stazione di ricarica, proprio come in un normale distributore.

Sono disponibili molte alternative diverse per la ricarica da casa e i consumatori possono ricaricare i veicoli elettrici automaticamente quando le tariffe dell’energia elettrica sono più basse: ad esempio, di notte. La maggior parte delle case moderne o quelle con un garage annesso, sono dotate di connettori a 240 V che permettono velocità di ricarica con autonomie tra 150 e 300 chilometri.

Anche i caricabatterie a potenza ridotta installati in un garage domestico e collegati ad un connettore di ricarica da 120 V possono ricaricare il veicolo per un’autonomia tra 60 e 100 chilometri nel giro di una notte. Per la maggior parte degli automobilisti, la ricarica quotidiana a casa è l’opzione più semplice e pratica.

8. I veicoli elettrici impiegano troppo tempo per caricarsi e le stazioni di ricarica in CC non ricaricano molto più velocemente.

Una stazione di ricarica in CC è un caricabatterie di livello 3 in grado di gestire livelli di potenza compresi fra 120 e 240 kW. Questo tipo di stazione di ricarica utilizza un caricabatterie esterno per fornire CC ad alta tensione (da 300 a 750 V) fino a 400 A direttamente alla batteria del veicolo. Di solito, i caricabatterie di livello 3 ricaricano le batterie fino all’80% in meno di 30 minuti.

È possibile impilare convertitori modulari per raggiungere livelli di potenza anche maggiori. Diversi standard in tutto il mondo (come lo standard ChaoJi) permettono livelli di potenza fino a 900 kW per i caricabatterie di livello 3, che porteranno a ridurre i tempi di ricarica a soli 10 minuti a seconda della capacità della batteria.

9. Non serve una rete wireless fra i caricabatterie per veicoli elettrici e il cloud.

Poiché l’alimentazione elettrica degli edifici è limitata, è necessario disporre di una rete wireless fra i caricabatterie per veicoli elettrici e il cloud. Una rete wireless permette agli utenti di gestire l’intero carico di ricarica dei veicoli elettrici in tempo reale.

Inoltre, una rete wireless contribuisce a gestire la distribuzione dell’energia a ciascun punto di ricarica per veicoli elettrici. Una rete wireless, inoltre, apre possibilità di risparmio sui costi per l’elettricità ricaricando i veicoli elettrici lontano dalle ore di punta.

10. Le infrastrutture negli edifici e i parcheggi già esistenti sono già cablati e predisposti per la ricarica di veicoli elettrici.

Per installare nuove stazioni di ricarica per veicoli elettrici la connettività wireless è la soluzione più pratica. Lo standard di connettività wireless deve essere in grado di gestire difficili ambienti a radiofrequenza e requisiti di velocità di trasmissione dei dati e latenza. Di solito è richiesta una velocità di aggiornamento di 1/s per i dati di ricarica. L’inclusione della connettività wireless (reti mesh) contribuisce a rendere scalabile un sistema per centinaia e migliaia di caricabatterie per veicoli elettrici.

11. La connettività non ha alcun ruolo nella ricarica di veicoli elettrici.

La connettività contribuisce alla ricarica di veicoli elettrici favorendo la conformità con i requisiti in termini di interfaccia utente e controllo degli accessi. Inoltre permette di gestire il controllo degli accessi tramite cloud, spesso per mezzo di app sullo smartphone dell’utente e consente di trasmettere al cloud le informazioni per la fatturazione e i dati di occupazione.