Alfonso Damiano Università degli Studi di Cagliari

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2 Scenari Energetici Sostenibili e ruolo della Mobilità Elettrica nei nuovi paradigmi di Smart City e Smart Grid: stato dell'arte e proposte nella Regione Sardegna Alfonso Damiano Università degli Studi di Cagliari

3 Quale è il futuro della mobilità? «Nei prossimi 5-10 anni, l auto vivrà cambiamenti più profondi di quelli vissuti negli ultimi 50 anni» Marry Barra, General Motors «Siamo diventati una compagnia verticalmente integrata perché si era convinti che l auto dovesse estinguersi come i dinosauri. [ ] Io ho scelto una strada diversa, perché sono convinto che il settore offra potenzialità pressoché infinite.» Dieter Zetsche, Daimler «Nel 2025 venderemo milioni di auto. In futuro tutti i mezzi di trasporto, a parte i razzi, saranno al 100% elettrici. La domanda è: quando?» Elon Musk, Tesla Motors

4 Il sistema industriale è pronto alla transizione elettrica della mobilità?

5 Il sistema industriale è pronto alla transizione elettrica della mobilità? I veicoli full electric sono già presenti sul mercato i e le autonomie sono sempre più elevate Nuovi veicoli elettrici, ibridi e extended range vengono immessi nel mercato Le strutture e I sistemi per l interconnessione elettrica vengono continuamente migliorati Le connessioni wireless sono ad uno stadio avanzate

6 Quali sono prospettive della mobilità? Guida Automatica Guida Assistita

7 Quali sono prospettive della mobilità? Auto Digitali: Integrazione con sistemi informativi e smartphone

8 Quali sono prospettive della mobilità? Trasformazione delle modalità d uso e di proprietà : Car Sharing Car Pooling Nuovi servizi Taxi

9 Perché l auto Elettrica oggi dovrebbe avere successo? L idea di utilizzo dell elettricità non è affatto nuova! Ma ora I sistemi sono più efficienti Vi è una maggiore coscienza ambientale i costi di esercizio sono inferiori (elevati costi iniziali) Il sistema elettrico è diffuso capillarmente e l auto elettrica può supportare la transizione energetica verso le reti intelligenti

10 Sistema Elettrico & Mobilità Elettrica

11 Come è possibile integrare il veicolo con la rete elettrica? Sistema di Condizionamento di Bordo Interfaccia Rete

12 Utopia o realtà? Vediamo un po di conti

13 Richiede un potenziamento della rete?

14 Richiede un potenziamento della rete? Dipende da come si gestisce

15 Una soluzione? il Vehicle to Grid (V2G)

16 il Vehicle to Grid (V2G) per le micro reti Working district Micro-Grid Residential Micro-Grid RES production Work load House load

17 il Vehicle to Grid (V2G) per le micro reti Dumb Charging Strategy (DCS) Optimal Charging Strategy (OCS) Work Work House House Ψ Γ + Γ - ΣΓ ΔΓ [kw eq ] [kwh] [kwh] [kwh] [kwh] no EV DCS OCS

18 il Vehicle to Grid (V2G) per le micro reti: Caso studio Macchiareddu Residual Load CPV + PV generation

19 il Vehicle to Grid (V2G) per le micro reti: Caso studio Macchiareddu Under production Over production Usare l energia in eccesso per ricaricare I Veicoli elettrici

20 il Vehicle to Grid (V2G) per le micro reti: Caso studio Macchiareddu

21 il Vehicle to Grid (V2G) per le micro reti: Caso studio Macchiareddu Load demand E b SOC min SOC max S min S max Value % 90% Unit kwh - - kw kw c P RES generation c S

22 il Vehicle to Grid (V2G) per le micro reti: Caso studio Macchiareddu E Working Day E Weekend Day S S G = R (no ESS) G = (R + S) G = R (no ESS) G = (R + S) Φ (no ESS) 21.7% 21.9% Φ (no ESS) Φ (with ESS) Φ (with ESS)

23 il Vehicle to Grid (V2G) per il sistema energetico sardo 5000 EVs 5000 EVs EVs 2 kw rated power reserve buffer wasted 4 kw rated power 2 kw rated power NO ESS exploitation = exploitation = exploitation = state of charge

24 il Vehicle to Grid (V2G) per il sistema energetico sardo

25 il Vehicle to Grid (V2G) per il sistema energetico sardo

26 il Vehicle to Grid (V2G) per il sistema energetico sardo

27 Proposte nella Regione Sardegna: Il progetto Aria Nuova in Città Il Progetto Mobilità Elettrica viene elaborato nel maggio del 2016 in occasione del Bando del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti per il finanziamento a favore delle Regioni delle reti di ricarica di veicoli elettrici. Il progetto è stato elaborato dalla RAS (Ass. Industria) e Università di Cagliari Ambito territoriale preso in considerazione: Regione Sardegna Il Progetto è denominato Aria nuova in città

28 Proposte nella Regione Sardegna: Il progetto Aria Nuova in Città Per poter definire il progetto sono stati utilizzati i criteri generali di pianificazione delle infrastrutture di ricarica riportati nel PNINE. Inoltre sono stati analizzate le esperienze del EPRI (Electric Power Research Institute) e le raccomandazioni del CENELEC e della CEI. Inoltre si è utilizzata l esperienza sviluppata durante la pianificazione dell infrastruttura di ricarica di veicoli elettrici nel Comune di Cagliari finanziata dal MIT la ricarica dei veicoli elettrici è connessa a tre elementi principali: il tempo di stazionamento a disposizione, la capacità della batteria del veicolo il suo stato di carica

29 Proposte nella Regione Sardegna: Il progetto Aria Nuova in Città Analisi delle caratteristiche di mobilità: distanza media giornaliera percorsa dai veicoli (32 km: fonte ISFORT) dimensioni dei bacini di gravitazione primaria in Sardegna, L incremento atteso della capacità delle batterie dei veicoli elettrici è una scelta non dettata da motivazioni di tipo tecnico o da una esigenza di mobilità. L incremento di capacità delle batterie dei veicoli elettrici sarà una risorsa che, se verrà destinata esclusivamente alla mobilità, risulterà essere sottoutilizzata. Pertanto, un requisito fondamentale è che le stazioni di ricarica pubbliche siano in accordo con i paradigmi denominati in letteratura tecnica Vehicle to Grid (V2G).

30 Proposte nella Regione Sardegna: Il progetto Aria Nuova in Città Caratteristiche delle stazioni di ricarica secondo il PNIRE: Ricarica lenta (Slow charging) - fino a 7 kw; Ricarica accelerata (Quick charging) - superiore a 7 e fino a 22 kw; Ricarica veloce (Fast charging) - superiore a 22 kw; Autonomia kilometrica integrabile per ora di ricarica per le diverse classi e potenza di ricarica

31 Proposte nella Regione Sardegna: Il progetto Aria Nuova in Città Dove si ricarica il proprio veicolo elettrico (esperienza EPRI)

32 Il progetto Aria Nuova in Città : Criteri di Pianificazione Criteri di Pianificazione PNIRE. Riferimento: numero di veicoli elettrici stimati circolanti nel stazioni per Sosta prolungata con potenza nominale di ricarica compresa tra 3-7kW classificazione slow-quick charging : 1 per ogni 5 veicoli stazioni per Sosta breve con potenza nominale di ricarica compresa tra 7-22kW kw classificazione - quick charging :1 per ogni 10 veicoli stazioni per ricarica con potenza nominale di ricarica superiore a 7-22kW :1 per ogni 40 veicoli Criteri EPRI adottati in USA: reti di ricarica in luoghi di lavoro: 27 punti di ricarica per 100 veicoli ibridi ed elettrici. (1 stazione ogni 3 veicoli- assimilabile sosta prolungata) reti di ricarica in luoghi pubblici: 15 punti di ricarica per 100 veicoli ibridi ed elettrici (1 stazione ogni 6 veicoli-assimilabile sosta breve) reti di ricarica Fast charging: 5 stazioni ogni 1000 veicoli ibridi ed elettrici (1 stazione ogni 200 veicoli)

33 Il progetto Aria Nuova in Città : Pianificazione Numero Veicoli totali immatricolari in Sardegna low mid high il potenziale numero di utilizzatori del sistema di ricarica in Sardegna secondo l approccio metodologico suggerito nel PNIREè compreso tra oggi sono circa 700 (dati RAS)

34 Il progetto Aria Nuova in Città : Pianificazione PNIRE Obiettivi PNIRE Sardegna nel Investimento stimato per il raggiungimento dell Obiettivo con gli attuali costi di installazione: 8.2 Milioni di.

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36 Il progetto Aria Nuova in Città Tali cinque aree regionali consentono di aggregare una popolazione pari a circa abitanti, pari al 52% della popolazione residente in Sardegna, e una domanda di mobilità generata e attratta pari a circa il 75% degli spostamenti giornalieri della Sardegna. I comuni interessati dal progetto sono 22 nei quali sono compresi i primi otto comuni della Sardegna per numero di abitanti.

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42 Il progetto Aria Nuova in Città Per rendere possibile la mobilità tra i diversi bacini per mezzo di veicoli elettrici, sono state definite delle infrastrutture di interconnessione regionali denominate Corridoi Elettrici. Questi ultimi prevedono l installazione nelle stazioni di servizio poste ad una distanza di circa 50 chilometri e ubicate nei principali assi stradali della Regione Sardegna di infrastrutture di ricarica di tipo Fast Charging. Sono state previste 20 stazioni Fast Charging.

43 Il progetto Aria Nuova in Città Distribuzione delle infrastrutture di ricarica

44 Il progetto Aria Nuova in Città I costi

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