Dalla A alla Z della ricarica intelligente dei veicoli elettrici - un glossario

Negli ultimi anni, i veicoli elettrici (EV) sono stati accettati e utilizzati a livello globale a un ritmo sorprendente. La crescita qualitativa del mercato dei veicoli elettrici coincide con un momento in cui il mondo sta cercando nuovi metodi per sostenere le proprie reti elettriche. Questi metodi includono, anche se non solo, il decentramento della rete e l'evoluzione della ricarica dei veicoli elettrici - la ricarica intelligente dei veicoli elettrici.

La prevalenza dei veicoli elettrici nel panorama automobilistico mondiale mette a dura prova le reti elettriche a causa della loro elevata dipendenza dalla rete. Per bilanciare la domanda e l'offerta di energia e prevenire il collasso della rete, la maggior parte dei Paesi ha adottato la ricarica intelligente dei veicoli elettrici.

In qualità di proprietari di veicoli elettrici o di gestori di flotte, è importante comprendere gli aspetti necessari della ricarica intelligente dei veicoli elettrici. Familiarizzando con la terminologia associata alla ricarica intelligente EV, come illustrato di seguito, non solo diventa più facile gestire il proprio veicolo, ma anche comunicare efficacemente con gli altri membri della comunità EV.

Ricarica AC

La corrente immagazzinata in una tipica batteria EV è la corrente continua (DC), mentre la corrente che proviene dalla rete è la corrente alternata (AC). Pertanto, per conciliare queste due correnti distinte, deve avvenire una conversione all'interno o all'esterno del veicolo. Quando la conversione avviene all'interno del veicolo, il processo si chiama ricarica in corrente alternata.

Nella ricarica in c.a., la c.a. fluisce dal caricatore in c.a. all'EV e viene convertita dal caricatore di bordo in c.c., che poi carica la batteria dell'EV.

Gestione attiva del carico (ALM)

Quando un veicolo elettrico è collegato all'infrastruttura di ricarica, non è in concorrenza con nessun altro veicolo e, di conseguenza, ottiene la massima ricarica. Tuttavia, con più veicoli elettrici nasce l'esigenza di soddisfare tutti i veicoli in carica. A volte questo crea, nel migliore dei casi, uno squilibrio e, nel peggiore, l'interruzione delle strutture elettriche collegate all'infrastruttura.

L'ALM serve a prevenire questi casi. Con ALM, gli edifici possono comunicare facilmente con le stazioni di ricarica dei veicoli elettrici per distribuire in modo uniforme il carico disponibile ai veicoli elettrici senza mettere a dura prova la rete o l'edificio.

Veicoli elettrici a batteria (BEV)

I BEV sono l'unica classe di veicoli elettrici che funzionano esclusivamente a batteria. Le loro batterie, prevalentemente agli ioni di litio (Li-ion), che alimentano il veicolo e rilasciano emissioni nette di carbonio, sono facilmente ricaricabili presso i punti di ricarica.

Punto di ricarica

Il punto di ricarica, chiamato anche EVSE (electric vehicle supply equipment), è uno dei componenti che costituiscono l'intera struttura di ricarica per veicoli elettrici.

Un punto di ricarica trasmette l'elettricità a un veicolo elettrico attraverso uno o più connettori, uno solo dei quali può essere attivo alla volta. Utilizzando un distributore di benzina come analogia, un punto di ricarica può essere paragonato a un tubo di rifornimento che riceve l'energia direttamente dalla pompa di benzina e la eroga al veicolo attraverso l'ugello, equivalente a una presa o connettore di ricarica nel caso dei veicoli elettrici.

Operatore di punti di ricarica (CPO)

Un CPO è equivalente al gestore di una stazione di servizio. È responsabile dell'installazione e della manutenzione di un pool di ricarica, una struttura che ospita e gestisce più stazioni di ricarica. La descrizione del loro lavoro comprende l'acquisto e l'installazione di hardware come le stazioni di ricarica, la manutenzione della connessione di rete, la fissazione dei prezzi per l'utilizzo della struttura e la gestione della connessione ai fornitori di servizi di eMobility (eMSP).

Stazione di ricarica

Mentre un punto di ricarica funziona in modo simile a un tubo di rifornimento, una stazione di ricarica può essere paragonata a una pompa di benzina con un'interfaccia utente che collega il serbatoio di gas al veicolo. Una stazione di ricarica funge da intermediario tra la rete e i veicoli elettrici, regolando la quantità di elettricità, visualizzando il prezzo per i proprietari di veicoli elettrici e i CPO e fungendo da strumento vitale per la gestione attiva del carico.

Una stazione di ricarica, proprio come una pompa di benzina, può avere più tubi e più punti di ricarica collegati, ognuno dei quali può servire un solo veicolo alla volta.

Sistema di gestione delle stazioni di ricarica (CSMS)

Il CSMS è un insieme di strumenti che lavorano insieme per assistere gli operatori dei punti di ricarica e consentire loro di gestire meglio i pool di ricarica EV. Questi sistemi includono tecnologie come il software per la ricarica intelligente dei veicoli elettrici, che rende la ricarica intelligente una possibilità e un processo semplificato.

Sistema di ricarica combinato (CCS)

Il CCS è un metodo di ricarica rapida che si è diffuso in Europa e in Nord America negli ultimi anni. È stato sviluppato in risposta alla lentezza del connettore di tipo 2 (vedi sotto).

I veicoli elettrici si stanno moltiplicando rapidamente e la necessità di opzioni di ricarica più rapide aumenta di conseguenza. Il connettore CCS combina il connettore di tipo 2 con altre due linee di alimentazione in c.c. che funzionano a tensioni significativamente più elevate rispetto al connettore di tipo 2. Questa combinazione aumenta la capacità di ricarica dei veicoli elettrici oltre la normale esperienza.

Connettore

Come per la ricarica degli smartphone, ogni processo di ricarica dei veicoli elettrici richiede due connettori terminali: uno per il punto di ricarica e l'altro per la presa del veicolo. 

La velocità di ricarica di un veicolo elettrico dipende principalmente dai tipi di connettori utilizzati.

Visitate questo sito per saperne di più sui diversi tipi di connettori e sulla loro idoneità per il vostro EV.

Ricarica DC

La ricarica in corrente continua è semplicemente l'opposto della ricarica in corrente alternata. La differenza sta nell'ospite della conversione di corrente. Nella ricarica CA, la corrente alternata viene convertita in corrente continua nel caricabatterie di bordo installato all'interno del veicolo elettrico. La ricarica a corrente continua, invece, si avvale del servizio di un punto di ricarica in grado di convertire la corrente alternata in corrente continua prima di trasmetterla al veicolo.

Bilanciamento tra domanda e offerta

Una delle idee centrali della ricarica intelligente dei veicoli elettrici è la gestione efficace della rete attraverso la risposta alla domanda.

La risposta alla domanda avviene quando i consumatori di energia e gli operatori di rete comunicano tra loro per ottimizzare l'uso e il trasferimento dell'elettricità. Con la ricarica intelligente, i proprietari di veicoli elettrici possono gestire da remoto come e quando i loro veicoli vengono caricati. In questo modo, possono ricaricare durante le ore di minor richiesta, riducendo così la pressione sulla rete.

Operatore della rete di distribuzione (DNO)

Il DNO è il mediatore tra la rete e l'azienda elettrica, che fornisce l'elettricità alle piscine di ricarica dei veicoli elettrici. Pertanto, il CPO non può implementare le installazioni necessarie senza contattare il DNO, responsabile della quantità e della velocità di distribuzione dell'elettricità.

Sovvenzione per i punti di ricarica dei veicoli elettrici

La sovvenzione per i punti di ricarica EV è un programma del governo britannico che finanzia fino al 75% dei costi totali dell'installazione di punti di ricarica intelligenti EV nelle infrastrutture domestiche del Regno Unito.

Fornitore di servizi per veicoli elettrici (ESVP)

Gli EVSP forniscono una ricarica EV point-to-point gestendo sia le prestazioni delle stazioni di ricarica che l'esperienza dei conducenti.

Si tratta di organismi che gestiscono molteplici attività di ricarica dei veicoli elettrici, come la ricarica pubblica, la ricarica residenziale, i depositi delle flotte, la ricarica sul posto di lavoro, ecc.

Fornitori di servizi di mobilità elettronica (eMSP)

Gli eMSP possono essere considerati l'altra faccia dei CPO. Mentre i CPO si occupano del benessere dei pool di ricarica dei veicoli elettrici, gli eMSP sono più orientati ai conducenti. I loro servizi comprendono:

• Fornire ampie informazioni sulle stazioni di ricarica e sulla loro navigazione.
• Suggerimento di punti di ricarica adeguati.
• Aiutare i conducenti a regolare i tempi di ricarica.

Caricabatterie EV

Contrariamente a quanto si pensa, un caricabatterie per veicoli elettrici non è una stazione o un punto di ricarica, bensì un dispositivo integrato nel veicolo. Nella ricarica a corrente alternata, ad esempio, il caricatore EV, chiamato anche caricatore di bordo, è quello che riceve la corrente alternata e la converte in corrente continua prima di rabboccare il livello della batteria del veicolo.

Autista EV

Un conducente di veicoli elettrici guida un veicolo elettrico e si impegna nella ricarica residenziale, pubblica e sul posto di lavoro.

Ricarica a domicilio

La ricarica domestica, come dice il nome stesso, è il processo di ricarica di un veicolo elettrico utilizzando le strutture installate a casa. Tuttavia, la ricarica domestica prevede diversi livelli, vale a dire: Livello 1 e Livello 2.

La ricarica DV di livello 1 è più lenta e fornisce una corrente di uscita standard a 110 o 120 volt. Il livello 2, invece, raddoppia la corrente di uscita del livello 1 a 220 o 240 volt o più.

Sistema di gestione dell'energia domestica (HEMS)

La ricarica domestica richiede che le strutture di ricarica dei veicoli elettrici condividano l'energia con altri elettrodomestici. Se non gestita correttamente, questa situazione potrebbe disturbare l'utilizzo dell'energia domestica. L'integrazione efficace dell'armonia tra gli elettrodomestici e le funzioni di ricarica DV nella rete è il sistema HEMS.

HEMS dispone di due tipi di gestione del carico: statica e dinamica. La gestione statica del carico dà priorità all'energia richiesta dalle strutture di ricarica dei veicoli elettrici, compromettendo gli altri apparecchi. La gestione dinamica del carico è simile all'ALM, in quanto prende in considerazione ogni elemento che deve essere caricato e quindi distribuisce il carico in modo uniforme.

ISO 15118

ISO 15118 è uno standard internazionale stabilito per semplificare gli accordi di comunicazione digitale che i veicoli elettrici e le stazioni di ricarica devono seguire durante la ricarica.

Per saperne di più sui protocolli, visitate questo sito.

Livelli di carica 1, 2 e 3

Nella ricarica dei veicoli elettrici, come nel caso della ricarica degli smartphone, esistono dei livelli che determinano la velocità e la qualità della ricarica.

La ricarica di livello 1, la più lenta di tutte, con una carica completa offre da tre a cinque miglia all'ora. Questo tipo di ricarica si effettua collegando il veicolo al normale punto di ricarica a muro.

Con la ricarica di livello 2, l'EV, con la carica massima, ha un'autonomia garantita di circa 75 miglia.

La ricarica di livello 3 offre a un EV un'autonomia massima di 298 miglia. 

Batterie agli ioni di litio (Li-ion)

Gli ioni di litio sono il tipo di batteria predominante nei veicoli elettrici grazie all'elevata energia per unità di massa e al rapporto potenza-peso.

Miglia per chilowattora (Miglia per kWh)

Le miglia per kWh di un EV sono equivalenti alle miglia per gallone utilizzate per i veicoli con motore a combustione interna (ICEV). Il rapporto di efficienza indica al conducente di un EV quanti chilometri può percorrere il suo veicolo con un kWh di elettricità.

Se la batteria di un veicolo elettrico ha una capacità di 60 kWh e un'efficienza di 3 miglia per kWh, può percorrere 180 miglia con una carica completa.

Motore

Il motore elettrico, insieme alla batteria, rende un EV quello che è. I motori sono alimentati dalla corrente della batteria e poi spingono il veicolo elettrico.

Un buon motore per autoveicoli deve avere una coppia di spunto elevata, un'alta densità di potenza e un'alta efficienza. I motori più diffusi nei veicoli elettrici sono i motori a corrente continua, i motori a corrente continua senza spazzole, i motori sincroni a magneti permanenti, i motori a riluttanza commutata e i motori a induzione a corrente alternata trifase.

Carica fuori picco

Le ore non di punta sono periodi in cui la domanda di rete diminuisce in modo significativo, di solito di notte. Quando i proprietari di veicoli elettrici caricano i loro veicoli in questo periodo, si parla di ricarica fuori picco.

Sfruttando la ricarica fuori dalle ore di punta, i proprietari di veicoli elettrici non solo risparmiano sui costi di ricarica, ma sollevano anche la rete da un carico aggiuntivo che altrimenti sarebbe stato sopportato durante le ore di picco della domanda.

Alleanza per la carica aperta (OCA)

L'OCA è una catena globale di proprietari di infrastrutture EV pubbliche e private con l'obiettivo comune di promuovere standard aperti attraverso due protocolli distinti:

• L'Open Charge Point Protocol (OCPP) prevede obblighi di ricarica per i veicoli elettrici, come l'aggiunta di funzionalità di ricarica intelligente, la sicurezza, una migliore gestione delle transazioni, ecc.
• Open Smart Charging Protocol (OSCP) - cheeffettua e informa i gestori di rete sulle previsioni relative alla capacità locale disponibile per la produzione e la generazione, fornisce un adattamento della produzione e della generazione delle risorse di flessibilità alla capacità della rete, ecc.

Plug and Charge (P&C)

P&C è un'idea tecnologica avviata dalla norma ISO 15118 (vedi sopra). L'iniziativa mira a rendere la ricarica dei veicoli elettrici più facile da usare per i conducenti di veicoli elettrici.

Si tratta di un processo di automazione che raccoglie i dati dei conducenti non appena accendono il loro veicolo. Con P&C, i conducenti non devono più effettuare ripetutamente pagamenti, scansionare codici a barre, inviare manualmente le informazioni sull'identità del veicolo, ecc.

Veicolo elettrico ibrido plug-in (PHEV)

I PHEV sono un tipo di veicoli elettrici che combinano una batteria e un motore a combustione interna per funzionare. Il veicolo si avvia con la batteria e poi passa automaticamente al motore a combustione interna.

Le batterie dei PHEV possono essere caricate in tre modi:

• Presso le stazioni di ricarica, sia a corrente alternata che a corrente continua.
• Frenata rigenerativa: energia convertita dalla forza inversa dovuta alla frenata.
• Ricarica generata dal carburante: il carburante presente nel motore elettrico viene utilizzato per generare elettricità sufficiente a caricare la batteria.

Tariffazione pubblica

La ricarica pubblica, a differenza di quella domestica o sul posto di lavoro, non è esclusiva. Grazie alla loro facile accessibilità, le stazioni di ricarica pubbliche riducono la necessità per i veicoli elettrici, come i PHEV, di passare all'ICE durante la guida.

Identificazione a radiofrequenza (RFID)

L'RFID è l'identità unica posseduta dai veicoli elettrici e dai conducenti di veicoli elettrici ed è utilizzata per l'identificazione e il pagamento della ricarica. I conducenti di veicoli elettrici sono solitamente in possesso di carte RFID per facilitare il pagamento delle sessioni di ricarica.

Tuttavia, questo metodo tende a diventare noioso e a volte eccessivo a causa della dimenticanza dell'autista, dello smarrimento della carta o di altre forme di contrattempo. Questa ridondanza è una delle sfide che l'iniziativa Plug and Charge (vedi sopra) intende risolvere.

Gamma

L'autonomia di un veicolo elettrico consiste nei chilometri che può percorrere con una carica completa. I fattori che influenzano l'autonomia di un veicolo elettrico variano da quelli fisici a quelli comportamentali: pneumatici, condizioni atmosferiche, stile di guida, ecc.

Ansia da autonomia

L'ansia da autonomia è la sensazione che provano i conducenti di veicoli elettrici quando percepiscono una batteria scarica e non trovano alternative in vista. L'ansia da autonomia è uno dei principali fattori alla base del rifiuto di passare ai veicoli elettrici.

Gamma oraria (RPH)

La RPH è la classificazione dei caricabatterie per veicoli elettrici. Conoscendo l'RPH del proprio veicolo, gli automobilisti possono prevedere la distanza che può percorrere.

L'RPH è determinato principalmente dalla capacità della stazione di ricarica, dall'efficienza del veicolo e dal suo stato di carica.

Operatore di rete in roaming (RNO)

Gli RNO forniscono servizi essenziali sia ai CPO che ai conducenti di veicoli elettrici. Il roaming consente ai conducenti di veicoli elettrici di utilizzare qualsiasi struttura di ricarica a cui possono accedere senza identificarsi in modo univoco come clienti di tale struttura o stazione. Questo permette di rendere più fluido il rapporto tra conducente e stazione.

Stato di carica (SoC)

Il SoC di un veicolo elettrico misura la quantità di elettricità attualmente disponibile nella batteria. Il SoC è simile all'indicatore di livello del carburante di un veicolo elettrico, e prepara il conducente del veicolo alla linea d'azione successiva.

Ricarica di emergenza

Questo è ciò che accade quando i conducenti sfruttano il tempo di sosta dei loro veicoli elettrici per mantenerli carichi, anziché lasciare che la batteria si svuoti prima della ricarica.

Spine di tipo 1 e 2

Le spine o i connettori di tipo 1 forniscono una ricarica rapida con una potenza compresa tra 3,7kW e 7,5kW CA, per un RPH compreso tra 12,5 e 25 miglia all'ora.

Le spine di tipo 2, invece, offrono una ricarica più rapida tra 22kW e 43kW, con un RPH compreso tra 30 e 90 miglia all'ora.

Ricarica da veicolo a rete (V2G)

V2G è una tecnologia di ricarica intelligente che consente alle batterie dei veicoli elettrici di restituire alla rete l'elettricità inattiva per una migliore gestione della rete.

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