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1 Reinventare la mobilità : Veicoli elettrici e Infrastruttura di ricarica 1

2 Reinventare la mobilità : veicoli elettrici e Ambiente 2 Il traffico urbano è diventato ormai uno dei fattori di perdita di qualità della vita nelle città. Negli ultimi anni un attenzione particolare si è appuntata sulle emissioni di polveri aerodisperse di dimensioni submicrometriche, più pericolose perché capaci di penetrare senza ostacoli nel polmone profondo depositandovi le sostanze tossiche e potenzialmente cancerogene contenute. Con il 74% delle emissioni complessive di polveri PM10 a livello nazionale, i trasporti detengono anche sotto questo aspetto uno sgradevole primato (il resto proviene per il 10% dall industria e per il 16 % dal riscaldamento) L Unione europea pone tra i suoi principali obiettivi, in linea con le indicazioni contenute all interno della strategia EUROPA 2020, quello della mobilità sostenibile. In questo contesto, il progetto Green emotion, all interno del 7 programma quadro europeo per la ricerca, si pone l obiettivo in concreto di promuovere la mobilità elettrica e di individuare le regole di riferimento condivise all interno dell unione. I veicoli elettrici rappresentano certamente un paradigma innovativo nella mobilità sostenibile.

3 Reinventare la mobilità : Un nuovo modello per la mobilità 3 All inizio del XX secolo, il consumo di petrolio rappresentava solo il 3% della domanda di energia, mezzo secolo dopo il petrolio rappresentava la maggiore fonte di energia del mondo industrializzato. Si può stimare che se entro il 2020 si arriverà all obiettivo del 10% di auto elettriche circolanti, questo consentirebbe un risparmio per la sola Italia di circa 2 Miliardi di /anno per la diminuzione di import di prodotti petroliferi (CEI-CIVES) Ricerca di Accenture : una indagine su oltre 1800 consumatori in Italia, Germania, Francia, Stati Uniti e Canada afferma che il 60% degli intervistati sceglierebbe un auto ibrida o elettrica, piuttosto che una alimentata a benzina, purchè il nuovo veicolo sia comparabile e superiore anche in termini di confort di guida, prestazioni, stile e manutenzione.

4 Reinventare la mobilità : Tecnologie a confronto 4 Assumendo tre fattori quali : gas serra, effetti delle emissioni sulla salute, consumi energetici, si dimostra che la valenza globale di un auto a batteria può essere quasi 5 volte superiore a quella di veicoli Euro 5 o Euro 6 e almeno il doppio rispetto ad una ibrida non ricaricabile. (CEI-CIVES/Università di Pisa)

5 Confronto tra diversi tipi di batterie 5 Della decina di filiere di batterie con promettenti prestazioni che nei passati 20 anni sono state oggetto di ricerca approfondita, se ne sono salvate ad oggi non più di tre o quattro, a conferma delle serie difficoltà che circondano il settore dell elettrochimica di potenza; e che, purtroppo, riguardano in misura anche maggiore anche il campo delle celle a combustibile. Produzioni consolidate di un certo respiro sono già in corso per le batterie della filiera nichel-idruri metallici, usata soprattutto per i veicoli ibridi; per la filiera litio-ioni, usata soprattutto in Cina per i veicoli elettrici leggeri; e infine per la filiera sodio-cloruro di nichel, prodotta su scala pilota in Europa sotto la denominazione di Zebra. L energia immagazzinata in queste filiere, a parità di peso, è 3-4 volte quella delle batterie tradizionali al piombo-acido, e la loro durata di vita si è dimostrata ben adeguata alle applicazioni veicolari. Lo scoglio attuale è il prezzo, che resta alto in conseguenza della modesta scala produttiva, ma che si ridurrà drasticamente quando si concretizzerà un consistente mercato dei veicoli elettrici ed ibridi. Interessante osservare che per avere la stessa autonomia equivalente a 50 litri di gasolio (motore endotermico) servono : kg di Batteria Pb : 30 wh/kg kg di Batterie Ioni-Li : 140 wh/kg

6 Reinventare la mobilità : Cenni storici 6 I veicoli elettrici non sono nuovi, la loro origine risale al 1832, ben prima dell invenzione del motore a combustione interna. I veicoli e gli accumulatori furono migliorati nel 1881 permettendone una prima diffusione. Negli anni di transizione tra il diciannovesimo e il ventesimo secolo, le automobili erano disponibili in tre versioni : elettriche, a vapore e a benzina. Le automobili elettriche erano preferite rispetto alle altre perché erano silenziose, non vibravano, non emettevano sgradevoli odori e non avevano nemmeno il cambio. Anche le auto a vapore non avevano il cambio, ma richiedevano lunghi tempi di avviamento, fino a 45 minuti. Intorno al 1920 inizia il declino : la semplicità costruttiva di un auto elettrica e la sua facilità di guida, non poteva nulla contro l autonomia del motore a scoppio. Le batterie al piombo, le uniche a garantire all epoca l affidabilità necessaria ad un auto elettrica, potevano accumulare circa 30 wattora per ogni kg : in pratica erano necessari 25 kg di batterie per avere lo stesso contenuto di energia di 2 bicchieri di benzina.

7 Reinventare la mobilità :Mobilità Futura 7 Per un auto elettrica che percorra km / anno sarebbero sufficienti 20 metri quadrati di pannelli fotovoltaici, contro i gli oltre 300 metri quadri di coltivazione richiesti per la produzione di bioetanolo richiesto per la stessa percorrenza con un auto a combustione interna. Idealmente i pannelli fotovoltaici posti sul tetto delle abitazioni potrebbero provvedere a una buona parte del fabbisogno energetico di una mobilità elettrica.

8 Reinventare la mobilità : Mobilità Futura 8 Un esempio interessante di utilizzo di energia rinnovabile per la ricarica dei Veicoli elettrici : Un generatore eolico di nuova generazione (potenza di 3 MW) può produrre energia per un parco macchine di 700 veicoli elettrici che percorrano km/anno

9 Utilizzo dei veicoli : percorrenza giornaliera 9 Confronto economico di un auto elettrica e una a gasolio sulla base di una percorrenza di km/anno : Auto elettrica : (Costo energia ore notturne : 0.20 /kwh) km/anno x 125 Wh/km = 1875 kwh/anno pari a 375 per percorrere km in un anno Auto a gasolio : (Costo gasolio. 1.5 /l) km/anno x 0.06 litri/km = 900 Litri /anno pari a 1350 per percorrere km in un anno.

10 Veicoli elettrici : Piano di interventi a sostegno 10 Nel periodo sono state presentate alle Commissioni Parlamentari Trasporti e Attività Produttive della Camera tre proposte di legge di iniziativa parlamentare, rispettivamente C.2844 Lulli, C.3553 Ghiglia e C.3773 Scalera. Le prime due proposte sono state oggetto, nel 2011, di Audizioni presso le citate Commissioni Parlamentari, per raccogliere proposte di emendamenti avanzati da CIVES. Le azioni di sostegno operabili sono ad esempio : Interventi che portino alla riduzione dei costi di acquisto e di gestione, che sono nella sfera di azione dello Stato e delle Regioni (p.e incentivi per l acquisto di VE e per la realizzazione di infrastruttura di ricarica, riduzione aliquote IVA per veicoli a batteria, deducibilità dal reddito imponibile, creazione di tariffe elettriche vantaggiose per la ricarica notturna, agevolazioni sulle tariffe assicurative, ammortamento accelerato ai fini fiscali etc.) Creazione di condizioni operative che rendano più attraenti questi veicoli in termini di utilizzo, che sono tipicamente nella sfera di azione delle Amministrazioni Comunali (p.e. Agevolazioni in materia di parcheggio, agevolazione in materia di circolazione per isole pedonali, centri storici, liberalizzazione dell orario di prelievo e consegna per la distribuzione delle merci, sistemi di noleggio e carsharing, riduzione aliquote ICI per box e parcheggi privati adibiti al ricovero di VE, etc.)

11 Panoramica normativa 11 Il corpo normativo inerente i veicoli elettrici e la infrastruttura di ricarica è parecchio complesso e comprende : - Norme sui connettori - Norme sui sistemi di comunicazione tra veicolo e infrastruttura e tra infrastruttura e rete elettrica (Smart Grid) - Norme sulla sicurezza elettrica dei sistemi di ricarica I comitati coinvolti sono comitati interdisciplinari in quanto le problematiche sono sia di tipo elettrotecnico, elettronico e inerente la sicurezza dei veicoli stradali.

12 Panoramica normativa IEC : modi di carica 12 -Secondo la norma IEC relative alle colonnine di ricarica sono ammessi 4 Modi per la ricarica dei veicoli, e precisamente : MODO 1 Modo 1 : ammesso solo in ambienti privati e con corrente massima di 16 A E possibile utilizzare una semplice presa domestica o una presa industriale da 16 A MODO 2 Modo 2 : sul cavo di alimentazione del veicolo è presente un dispositivo denominato Control Box (Sistema di sicurezza PWM) che garantisce la sicurezza delle operazioni durante la ricarica, le prese utilizzabili sono quelle domestiche o industriali fino a 32 A. MODO 3 Modo 3: è il modo obbligatorio per gli ambienti pubblici, la ricarica deve avvenire tramite un apposito sistema di alimentazione dotato di connettori specifici, la ricarica può essere anche di tipo veloce (63 A, 400 V) (Sistema di sicurezza PWM) MODO 4 Modo 4 : è la ricarica rapida in corrente continua (corrente fino a 200 A, 400 V) Con questo sistema è possibile ricaricare i veicoli in alcuni minuti, il caricabatterie è esterno al veicolo.

13 Panoramica normativa IEC : modi di carica 13 CASE A In funzione di come il cavo di alimentazione si allaccia al veicolo esistono tre casi : Caso A : Il cavo è collegato stabilmente al veicolo CASE B Caso B : il cavo è scollegato sia dal veicolo che dalla colonnina (cordset) CASE C Caso C : il cavo è collegato alla colonnina di ricarica

14 Panoramica normativa IEC : circuito PWM e Resistor Coding 14 Circuito PWM (annex A normative) : Per garantire la sicurezza durante la ricarica le stazioni devono scambiare appositi segnali con il veicolo, tale dispositivo viene denominato PWM (Pulse Width Modulation), ed è obbligatorio per il modo 3 di ricarica. Resistor Coding (annex B.5 informative) : Nel modo di ricarica 3 èimportante che la stazione individui la sezione del cavo collegato per poter erogare la corrente sopportabile dal cavo, questa funzione èdenominata Resistor Coding

15 Infrastruttura ambiente domestico : Esempio Modo 1 15 RICARICA IN AMBIENTE DOMESTICO (utilizzando una semplice presa domestica) MODO 1 (IEC , CEI 69 6) 16 A 220 V a.c.

16 Infrastruttura ambiente pubblico : Esempio Modo 3 (valevole anche per ambiente domestico) 16 RICARICA IN AMBIENTE DOMESTICO E PUBBLICO (utilizzando una quadretto specifico per la ricarica, dotato di sistema PWM) MODO 3 (IEC , CEI 69 6) 16 A 220 V a.c. Wall box Wall box

17 Infrastruttura ambiente pubblico : Esempio Modo 4 (Ricarica rapida) 17 Per il modo 4 è nato in Giappone il consorzio denominato CHA.DE.MO che si occupa di diffondere il modo di ricarica 4 e il connettore dedicato (vedi esempi)

18 Panoramica normativa : connettori IEC e 2: connettori per modo 3 18 Nella norma IEC sono previsti tre tipi di connettori per la ricarica dei veicoli lettrici : tipo1, tipo2 e tipo 3 (tipo 3A e tipo 3C) Typo 1 (Yazaki) Monofase 32A 250Vac 2 contatti pilota IPXXB Connettore solo per lato veicolo Type 2 (Mennekes) Monofase 16A, 250Vac Trifase 63A, 480Vac 2 contatti piloota IPXXB Obbligo del sistema di ritenuta della spina nella presa Type 3a (Adottato in Italia) Monofase 16A, 250Vac 1 contatto pilota IPXXD sulla presa Sistema di ritenuta opzionale Type 3c (EV Plug Alliance) Monofase 16A,250Vac trifase 63A, 480Vac 2 contatti pilota IPXXD su presa e spina Sistema di ritenuta opzionale

19 Situazione normativa: Connettori IEC e 2: connettori per modo 3 19 La differenza principale tra il connettore tipo 2 e tipo 3 èla presenza di dispositivi di protezione contro il contatto accidentale di parti in tensione (IPXXD) su tutti i componenti del sistema : presa e spina. Presa tipo 3C con shutter Spina tipo 3C con shutter

20 Mandato Commissione Europea M/468 Brussels, 29 June La Commissione Europea ha dato mandato al CENELEC di definire entro Marzo 2011 un unico sistema di ricarica europeo per I veicoli elettrici stradali. Mrs Elena Santiago Cid (Director General CEN-CENELEC), Mr David Dossett (CENELEC President), Mr Antonio Tajani (European Commission Vice President responsible for Industry and Entrepreneurship), Mr John Phillips (ETSI General Assembly Chairman)

21 EV Plug Alliance 21 Il 17 Marzo 2010 SCAME, SCHNEIDER, LEGRAND annunciano tramite web e riviste specializzate la creazione dell associazione EV PLUG ALLIANCE (Sede: Rue de l'amiral Hamelin, PARIS)

22 EV Plug Alliance 22 Lo scopo dell Associazione è quello di creare un ECO SISTEMA con elevati standard qualitativi per una unica infrastruttura di ricarica europea (20 associati a Marzo 2011)

23 Proposta di EV Plug Alliance per la infrastruttura di ricarica 23 Quale spina per il Veicolo elettrico? Il connettore tipo 2 èin conflitto con i regolamenti nazionali di molti paesi europei che richiedono gli shutter se persone «non addestrate» utilizzano connettori elettrici. La questione non è scegliere un connettore ma scegliere un sistema di ricarica Infatti l auto non si connette direttamente alla infrastruttura, ma è necessario un cavo di collegamento Quindi abbiamo la flessibilità di scegliere un cavo con con 2 differenti connettori su entrambi i lati ( p.e. il connettore USB per i computer èun esempio concreto di come risolvere il problema) Quindi la proposta è:

24 La soluzione EV Plug Alliance per lato veicolo : 24 Lato veicolo da 3.7 kw (16A) fino a 43 KW a.c. : Si utilizzano connettori tipo 1 (YAZAKI) o tipo 2 (MENNEKES) Connettore tipo 2 per auto (MENNEKES) Connettore tipo 1 per auto (YAZAKI) A a.c V -32 A a.c V

25 La soluzione EV Plug Alliance per lato infrastruttura 25 - Lato infrastruttura fino to 24 kw: Connettore tipo 3C (EV Plug Alliance), con una unica dimensione per mono / trifase 16 or 32 A e con shutter di protezione. (oltre 24 kw, che non sarà mai il caso domestico, il cavo sarà sempre attaccato alla infrastruttura e il connettore sarà quindi tipo 2) Esempio di cord-set (tipo 3C- tipo 1) da tenere nel bagagliaio del veicolo per la ricarica

26 Normative nazionali per la ricarica dei veicoli elettrici 26 Francia : Lo stato francese ha pubblicato nell Aprile 2011 il documento Green Book dove è reso obbligatorio l utilizzo del connettore tipo 3C e del modo di ricarica 3 per ambiente pubblico. (vedi indicazioni fornite nel Green Book riportato sotto)

27 Normative nazionali per la ricarica dei veicoli elettrici 27 Italia : La norma sperimentale italiana CEI 312 prevede per le istallazioni italiane sia il connettore tipo 3A (per veicoli leggeri tipo scooter) e tipo 3C per auto elettriche, secondo la seguente tabella : Ambiente chiuso a terzi aperto a terzi Potenza < 3kW 3kW < 3kW 3kW da 16 a 32A da 32 a 63A fino a 16A da 16 a 32A da 32 a 63A Corrente fino a 16A 230V~ (1) (2) 230/400V~ 230/400V~ 230V~ (1) 230/400V~ 230/400V~ 3A + 3A 3A adattatore Spina IEC309 3C 3C 3C 3C domestica 3C 3C 16A Presa domestica 16A IEC309 3A 3C 3C Modo Antiestrazione opzionale opzionale obbligatorio opzionale opzionale obbligatorio (1) Per veicoli di categoria L, il connettore da utilizzare èil tipo 3A (2) Per connettori domestici, la corrente di carica è limitata a 13A 3C 3A 3C 3C 3C

28 Sistema di ricarica : esempio di connettore per auto per ricarica lenta e ricarica veloce Industria Giapponese /USA 28 Ricarica veloce (CHA.de.MO) - 2 connettori a bordo veicolo (Inlet) - Ricarica veloce: 400 V 125 A d.c. - Ricarica lenta : 220 V 16/32 A a.c. Ricarica lenta 32 A, 220 V (YAZAKI)

29 Prodotti SCAME Serie LIBERA per la ricarica dei veicoli elettrici 29 Nuovo catalogo SCAME (Giugno 2011)

30 Prodotti SCAME Serie LIBERA per la ricarica dei veicoli elettrici 30

31 Prodotti SCAME Serie LIBERA per la ricarica dei veicoli elettrici 31

32 Prodotti SCAME Serie LIBERA per la ricarica dei veicoli elettrici 32 Le stazioni di ricarica SCAME possono essere implementate da un sistema di gestione, con il quale è possibile il collegamento in rete delle varie stazioni e la gestione via software dei dati da e verso le stazioni quali abilitazione utenti, stati di funzionamento, contabilizzazione consumi, ecc. Le spine possono inoltre essere dotate da un sistema RFID (tag RFID di comunicazione) per permettere il riconoscimento del veicolo prima della ricarica.

33 Auto elettriche oggi disponibili 33 Twizzy di Renault : quadriciclo a 2 o 4 posti adatto per la città, autonomia 100 km Costo : /mese per affitto batterie Veicolo elettrico MI-EV di Mitsubishi Autonomia 160 km Velocità max 130 km/h

34 Auto elettriche oggi disponibili 34 SMART elettrica Autonomia 140 km Velocità max 120 km/h TESLA Roadster : auto elettrica ad alte prestazioni Accelerazione km/h in 3.6 Autonomia 400 km Velocità max (limitata elettronicamente ) 200 km/h Costo : 99000

35 Auto elettriche oggi disponibili 35 ZOE di Renault Autonomia 160 km Velocità max 140 km/h SMART elettrica con colonnina di ricarica ENEL

36 Auto elettriche oggi disponibili 36 Nissan Leaf dotata di connettori per la ricarica lenta e rapida Autonomia 175 km Velocità max 145 km/h Fluence di Renault Costo /mese per affitto batterie Autonomia 160 km Velocità max 135 km/h

37 Auto elettriche oggi disponibili 37 Kangoo di Renault, veicolo elettrico commerciale Costo /mese per affitto batterie Autonomia 160 km Velocità max 130 km/h BRABUS (SMART for two) Dotata di generatore di suoni tipo : 8 cilindri della Chevrolet Corvette

38 38 SCAME : Serie LIBERA Test di qualifica prodotti EV Plug Alliance Qualification Test Report (vedi video) EV PLUG ALLIANCE

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