Auto Elettrica Eppur si muove!

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1 Auto Elettrica Eppur si muove! A cura di: Nome Cognome Alessandra - Nome Baldoni Cognome Luca - D Ago Nome Cognome Stefania Marchetti - Nome Cognome Andrea Oro Nobili Marco Piegari Workshop Safe Safe Roma, Roma 6 Luglio gg mese Auditorium - Luogo Enel

2 A g e n d a Percorso normativo Tipologia di veicoli ed evoluzione batterie Confronto elettrico/convenzionale Scenari di diffusione veicoli elettrici Tariffazione di ricarica Benefici ambientali Impatto sulla rete Solo FER? Conclusioni

3 Verso un sistema di trasporti a basso impatto ambientale L obiettivo a lungo termine (2050) dell UE sulle emissioni di CO 2 è una riduzione complessiva dell 80-95% rispetto al 1990 Obiettivi 2020: -1% annui GHG rispetto al 1990 Biocombustibili per il trasporto al 20% Obiettivi al 2030: - 50% autovetture tradizionali Sistema di logistica urbana a emissioni zero Obiettivi al 2050: -100% autovetture tradizionali Piena applicazione chi inquina paga e chi utilizza paga COM(2001)264 PACCHETTO DIRETTIVA 2009/33/CE COM (2011) 144 STRATEGIA TRASPORTI Al 2020 energia da FER nel settore dei trasporti pari al 10% del consumo energetico finale Nuove regole per le P.A. per promuovere e stimolare il mercato dei veicoli puliti e a basso consumo energetico Entro il 2050: Piano Strategico UE Tecnologia dei Trasporti (PSTT) Circolazione nei centri urbani dei soli mezzi ecologici

4 Mercato auto elettrica: stakeholders Attori impegnati ma ancora non allineati Società di produzione Utilities di energia elettrica Società di distribuzione Società di vendita Pubbliche Amministrazioni Case automobilistiche Produttori di batterie Clienti finali Motivazioni Incremento produzione energia elettrica Aumento dei servizi forniti Fornitura nuovo carburante Riduzione emissioni CO 2 Riduzione dipendenza dal petrolio Diversificazione prodotto Ripresa mercato Sviluppo mercato batterie per auto elettrica Riduzione inquinamento locale Risparmio economico Attività Produzione maggior energia necessaria per veicoli elettrici Installazione colonnine di ricarica Investimenti per potenziamento rete di distribuzione (Smart Grid) Studi su riduzione tempi di ricarica Vendita energia per ricarica veicoli Incentivo monetario e fiscale per acquisto auto elettrica Sostegno a progetti pilota Sviluppo tecnologia Studi su batterie con maggiori capacità e minor peso e dimensioni Studi sul "discharging mode" Utilizzo auto elettrica in progetti pilota Coinvolgimento Basso Medio Alto Molto alto

5 Dall ibrido all elettrico puro IBRIDI (PHEV/HEV) Rete Elettrica EXTENDED RANGE (EREV) Rete Elettrica ELETTRICI (EV) Rete Elettrica Electric Motor Battery Electric Motor Battery Electric Motor Battery Motorizzazione termica ed elettrica Full Hybrid: motore elettrico a bassa velocità e motore termico a velocità elevate. Possibile percorrenza ad emissioni zero Mild Hybrid: motore elettrico affianca quello termico Minimal Hybrid: sistema Start&Stop Motorizzazione elettrica Batteria ricaricata anche da motore termico che ne estende l autonomia Motorizzazione elettrica Zero emissioni Tutti recuperano energia in frenata per ricaricare le batterie Caratteristiche batterie Veicolo Tipo Tipo di Batteria Capacità batteria [kwh] Autonomia in elettrico [km] Peso Batteria [kg] Tempo di ricarica completa * [h] Densità energia [Wh/kg] Toyota Prius Plug-in PHEV Ioni di Litio 5, ,5 -- Opel Ampera EREV Ioni di Litio Smart EV Ioni di Litio Nissan Leaf EV Ioni di Litio * Ricarica a 220 V e A

6 Evoluzione delle Batterie Pile o Batterie Primarie non ricaricabili Tipo Anno Potenziale di Cella (V) Caratteristiche Pila di Volta ,76 Molto grande e pesante Pila Daniell ,10* Grande dimensione Pila Grove ,90 Abbandonata perché tossica Pila zinco-carbone ,50* Piccola dimensione, elevata autoscarica Pila al mercurio ,30** Piccola dimensione (anche pile a bottone), bassa capacità (ok per piccoli strumenti), tossica Pila alcalina ,50** Piccola dimensione (anche pile a bottone), no caduta tensione, buona durata anche se inutilizzata, basso costo Pila al litio ,00 Piccola dimensione (anche pile a bottone), bassa autoscarica, bassa tossicità, costo elevato * non costante ** costante Accumulatori o Batterie Secondarie ricaricabili Tipo Anno Densità di Energia (Wh/kg) Durata di vita (cicli di carica) Tempi di ricarica (h) Tensione di una cella (V) Effetto Memoria Autoscarica mensile Piombo Acido , % Nichel-Cadmio ,25 Si 20% Nichel-Idruri metallici ,25 parziale 30% Ioni di Litio ,70 No 10% Polimeri di Litio ,70 No 10% Fonte: Elaborazioni Safe

7 Wh/Kg Prospettiva delle Batterie Notevole aumento della densità energetica negli ultimi 30 anni e riduzione del peso delle batterie 250 Densità energetica delle batterie Si prevede un aumento continuo per le batterie in termini di densità energetica, in attesa di una scoperta che rivoluzioni il settore Prospettive Future: % Envia System mira a raggiungere una densità energetica di 400 Wh/kg con batteria agli ioni di litio IBM prevede di ottenere al 2020 un autonomia di 800 km con una sola carica con celle litio-aria a parità di dimensioni e con densità energetica di Wh/kg. Le batterie litio-aria hanno catodi più leggeri ed il loro principale "carburante" è l'ossigeno disponibile nell'atmosfera. Fonte: Elaborazioni Safe

8 Confronto auto elettrica/convenzionale City car * Multispazio * Berlina * Parametri Elettrica Tradizionale Elettrica Tradizionale Elettrica Tradizionale Potenza Motore [kw] Prezzo [ ] * IVA esclusa batteria batteria Autonomia [km] (v=cost) Efficienza motore 90% Benzina 28% 90% Diesel 40% 90% Diesel 40% Recupero energia cinetica SI NO SI NO SI NO Consumi da fermo NO SI NO SI NO SI Consumi ** [kwh/100 km] Emissioni CO 2 [gr/km] *** Mix energetico italiano Termoelettrico ,2 97 * 56,2 137 * 61,5 99 * 62,8 97 * 71,7 137 * 78,5 99 * FER Tempo rifornimento completo COSTO AL KM **** [c ] CITYCAR: Smart fortwo ECO / Smart fortwo coupè passion 71 CV ; MULTISPAZIO: Kangoo ZE Maxi 5 posti / KANGOO 1.5 dci Compact 75 CV ; BERLINA: Nissan Leaf / Volkswagen Golf 1.6 TDI 105 CV ** Valori ottenuti per l equivalenza: 1 lt di benzina = 9,6 kwh - 1lt di gasolio= 10,9 kwh 0 97 * * 0 99 * 1-8 h 2 min 6 8 h 2 min 30 min 8 h 2 min 2,4 9,0 2,6 8,8 2,7 7,0 *** Dati ISPRA 2010: mix energetico ITA: 410 gr CO 2 /kwhe, termoelettrico: 523,4 gr CO 2 /kwhe, FER: 0 gr CO 2 /kwhe **** Prezzo benzina pari a 1,799 /lt. Prezzo gasolio di 1,691 /lt. Per auto elettrica prezzo e.e. considerato è di 0,2 /kwh Fonte: Elaborazioni Safe su dati costruttori, Ispra, SQ [Dati aggiornati al ]

9 Futuro dell auto fossile e scenari dell auto elettrica S10 S20 S30 Scenari di diffusione al 2030 Sostituzione 10% Sostituzione 20% Sostituzione 30% Sviluppo spontaneo del mercato Ipotesi incentivi media UE* Incentivazione spinta 3 Milioni 6 Milioni 9 Milioni * Proposta di legge Bipartisan Maggio 2012: incentivi acquisto fino a per il periodo (70 M per infrastrutture di ricarica; 70 M per acquisto Veicoli Elettrici) Miglioramento efficienza motori e diffusione biocarburanti Parco auto totale in circolazione in aumento e km annui percorsi in calo = sempre più auto per brevi percorsi - benzina e gasolio + Gpl, metano, elettrica, ibrida Veicoli Gasolio > Veicoli Benzina tra il 2025 e il 2030 Fonte: Elaborazione Safe su dati Unione Petrolifera, CIVES

10 L energia per la ricarica quanto costerà? Scenari Variazione Benzina 2030 [kton] Variazione Gasolio 2030 [kton] Diminuzione entrate Stato [Milioni ]* Energia di ricarica [GWh]** Aumento entrate Stato [Milioni ]*** Diminuzione entrate effettive [Milioni ] S S S Costo meno carburante [c /kwh] 20 * Componente fiscale al 28/05/2012: Benzina 101,2 c /l; Gasolio 88,4 c /l ** Per consumi pari a 0,15 kwh/km e per km annui percorsi al 2030 pari a *** Considerando accisa energia ricarica=1,21 c /kwh e IVA al 21% Componenti base della tariffa Energia * Per utenze non domestiche in bassa tensione è pari a 10,1 c /kwh ** TDM+OGS, perequazione (aggiornamento al II semestre 2012) *** Considerato pari a 4,1 c /kwh Tariffa specifica monomia [c /kwh] Prezzo servizio di ricarica Componente fiscale In base al mercato* 15,22** Fissato dal service provider*** IPOTESI Fattore determinante del prezzo di ricarica sarà la strategia dello Stato per il recupero delle mancate entrate Il prezzo di ricarica incide sulla sostenibilità dell investimento da parte dell utilizzatore finale del veicolo Fonte: Elaborazione SAFE su dati Unione Petrolifera, Nissan, AEEG Base case Componente Fiscale [c /kwh] 7,6 Worst case Costo meno carburante [c /kwh] 20 Best case DEFISCALIZZAZIONE

11 Fattibilità economica Parametri Costo acquisto [ ] Leasing batteria [ ] Costo manutenzione* [ /km] Costo Assicurazione [ ] Costo Bollo** [ ] Costo Strisce blu [ ] Elettrica , Tradizionale , Considerando km/anno ** Valori per i primi 5 anni. Dopo i 5 anni si prevede un pagamento del 25% del bollo per auto tradizionali Non abbiamo considerato benefici indiretti quali l ingresso libero nelle aree ZTL. Far pagare l entrare alle ZTL (vedi Ecopass) alle auto convenzionali potrebbe essere un introito re-investibile nell incentivazione dell auto elettrica City car Elettrica Tradizionale Ricarica = 37c /kwh Base case COSTO AL KM [c ] 4,5 9,0 8,2 4,5 Ricarica = 49c /kwh Worst case COSTO AL KM [c ] 6,0 9,0 10,3 5,5 Ricarica = 29c /kwh Best case COSTO AL KM [c ] 3,6 9,0 7,3 4,0 Fonte: Elaborazione Safe su dati costruttori, Unione Petrolifera, CIVES, ACI, Generali

12 Vantaggi ambientali: CO 2 & co. Obiettivo ITALIA MIX FER Variazione CO 2 S10 S10 S20 S20 S30 S30 MIX MIX kton FER FER MIX MIX FER FER Il ΔCO2 tiene conto di: emissioni veicoli* ;produzione carburanti**; generazione e.e. di ricarica*** * Emissioni benzina 2,38 kgco 2 /l ; gasolio 2,65 kgco 2 /l ** Dati di emissione medi Direttiva 2009/30/CE *** Valore mix energetico nazionale: 0,41 kg CO 2 /kwhe MIX: ricarica da mix elettrico nazionale FER: ricarica da sole FER Il maggiore beneficio si ricava se l e.e. di ricarica è prodotta da sole FER S30: I valori di riduzione di CO2 risultano essere il 9,9% dell Obiettivo Pacchetto Clima Energia in caso «ricarica da FER»; del 4,2% in caso di «ricarica da mix energetico nazionale» Una riduzione dei composti, quali i PM10, comporta un abbattimento dell inquinamento locale delle metropoli (non sarebbero più necessarie azioni come blocco del traffico) Fonte: Elaborazioni Safe su dati Ispra, Unione Petrolifera, Quattroruote, Direttiva 2009/30/CE (Direttiva Fuel), Regolamento UE 715/2007

13 Carichi sulla rete elettrica per lo scenario S30 Ipotesi di ricarica* N⁰ auto Potenza di ricarica (kw) Fascia oraria 2/ / * Ipotizzando un energia media giornaliera di ricarica di 12 kwh Nello scenario S30 il carico medio richiesto sulla rete è: 6 GW (fascia oraria notturna) 5 GW (fascia oraria diurna) La situazione attuale di overcapacity copre l incremento di energia necessaria per la ricarica del veicolo elettrico L aumento del carico nella fascia diurna e in quella serale (18-22) contribuirebbe ad innalzare il livello di picco per la rete di distribuzione creando problemi alle componenti di rete Sono necessarie infrastrutture intelligenti (SMART GRID) che modulino il carico al fine di ottenere una distribuzione uniforme nel tempo dell aumento della domanda Fonte: Elaborazione SAFE su dati Terna

14 Auto elettrica e FER L aumento di energia da FER al 2030 è in grado di coprire la domanda derivante dalla diffusione delle auto elettriche? Produzione FER 2010 Produzione FER 2030 Scenario Politiche Correnti Scenario Road Map Fonte: Elaborazione Safe su dati Terna, ENEA Aumento FER= 58,1 TWh Aumento FER= 76,1 TWh

15 Sì, si puo fare ΔFER f,m,o = (ΔFER f ) x K Produzione tot FER f 2010 Media mese maggiore produzione FER 2010 MWh (Maggio) Media mese minor produzione FER 2010 MWh (Settembre) MWh MWh Fonte: Elaborazione SAFE su dati Terna

16 Conclusioni Necessario coordinamento tra diversi attori coinvolti nel mercato dell auto elettrica Diffusione dell auto elettrica legata allo sviluppo delle infrastrutture di ricarica e delle batterie Sostenibilità economica dell auto elettrica possibile, allo stato attuale, con politiche incentivanti da parte delle amministrazioni pubbliche Necessità di una gestione intelligente della rete di distribuzione (Smart Grid) Auto elettrica più green se ricaricata da sole FER Diversa concezione della mobilità e cambiamento delle abitudini sociali Ci sono voluti tre secoli prima che venisse riconosciuta la validità delle teorie di Galileo. Con il giusto impegno la diffusione dell'auto elettrica può essere più veloce.

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