Mobilità elettrica e rete nazionale: amici o nemici? Prof. Francesco Castelli Dezza Politecnico di Milano Federico Cheli
Ulteriore domanda Esistono componenti o strategie tali da rendere il sistema «mobilità elettrica» compatibile con la rete elettrica nazionale? Normalmente, un insieme di veicoli elettrici non opportunamente coordinati rappresentano un problema a coloro che devono gestire la rete elettrica di distribuzione e di trasmissione: aleatorietà nel tempo e nella posizione geografica picchi di potenza gestione limitata alla singola vettura
Contenuti Veicoli elettrici: tipologie Metodi di ricarica Luoghi di ricarica Integrazioni con fonti rinnovabili ICT Politecnico di Milano: possibili contributi Federico Cheli
Tipologie di vetture Nessun impatto sulla rete elettrica Veicoli ibridi leggeri: veicoli convenzionali con sistema Start and Stop, frenata rigenerativa, un minimo ausilio alla accelerazione Veicoli ibridi classici: partenza elettrica, ausilio alla accelerazione, funzionamento in elettrico a basse velocità, ricarica da motore a combustione interna o da frenatura Interazione con la rete elettrica Veicoli ibridi plug-in: come i precedenti ma con pacco batterie di maggiore capacità e possibilità di ricarica da rete elettrica Veicoli elettrici puri: tutta l energia necessaria al funzionamento del veicolo è immagazzinata nelle batterie PROBLEMA Il 41% vorrebbe una autonomia di 250 km (solo il 5% per 50 km) Il 46.5% desidererebbe una velocità massima di 130 km/h In puro elettrico sarebbero necessarie 0.22kWh/km*250km=55kWh -> 330kg A 800 /kwh si ha un costo di 44k
Metodologie di ricarica Normale: potenza 3kW, monofase BT, Tric=6 ore per 15kWh Veloce: potenza da 6-20kW, trifase BT, Tric=3-1 ora Rapida: potenza 20-43 kw, trifase BT o MT, stazioni dedicate, Tric=1-0.5 ore Extra rapida: potenza > 43kW, stazioni dedicate, ricarica in CC, Tric=20-5 min, supercondensatori Cambio pacco batterie (Battery swap): nessun limite sulla potenza (limitata dalla corrente di ricarica della batteria), stazioni dotati di grandi spazi PROBLEMA Il 74% vorrebbe una ricarica completa in meno di un ora Il 61.5% indica il garage di casa come luogo ideale di ricarica Solo il 66% è d accordo sulla necessità di uno standard europeo
Luoghi per la ricarica Federico Cheli Ricarica da punto di consegna pubblico Stazioni di servizio: tempi troppo brevi: extra rapida o cambio pacco batterie Parcheggi di interscambio o dedicati: tempi programmabili e gestione ottimizzata del parco vetture Colonnine distribuite Ricarica da punto di consegna privato garage di casa propria: carica lenta, notturna parcheggio dell ufficio: tempi programmabili, gestione ottimizzata delle vetture, carica veloce, diurna PROBLEMA Il 61.5% indica il garage di casa come luogo ideale di ricarica Il 74% vorrebbe una ricarica completa in meno di un ora Solo il 5.2% considera ideale il parcheggio dell ufficio
Integrazione con fonti rinnovabili Carico passivo ricarica notturna Carico attivo ricarica di giorno, ma bidirezionale (V2G) sistema di accumulo flessibile fonti energetiche rinnovabili smart grid virtual power system ICT come tecnologia abilitante
ICT Gestione delle protezioni e della sicurezza Controllo della tensione e della frequenza Gestione del parco macchine (prenotazioni, monitoraggio, previsione, ottimizzazione) Contributo alla qualità dell energia Copertura delle punte di carico Integrazione e sincronizzazione tra produzione e utilizzo dell energia (impatto zero sulla rete di trasmissione) PROBLEMI Supporto fisico (ethernet, wireless, onde convogliate - PLC, fibra ottica) Protocollo (IEC 61850,...) Rete attiva Federico Cheli
Risposta alla domanda iniziale Capacità di accettare i nuovi carichi (Hosting capacity) carico passivo: carica notturna carico attivo: bilanciamento dell energia Sistema di ricarica + ICT potrebbe eliminare la aleatorietà nel tempo e nello spazio Le batterie potrebbero essere utilizzate come sistemi di accumulo (V2G) contribuendo al miglioramento della qualità dell energia. Con l interconnessione di generatori da fonti energetiche rinnovabili (solare, eolico) si potrebbe abbassare l impatto della ricarica di un parco auto sulla rete elettrica.
Dipartimenti del Politecnico e Mobilità Elettrica Sistemi di accumulo Chimica, Materiali Meccanica Energia Elettrotecnica Meccanica Elettronica e Informazione INDACO Sistemi di ricarica Energia Elettrotecnica Meccanica BEST Energia Aerospaziale Elettrotecnica Meccanica Fer Veicolo Gestione e monitoraggio Gestionale Energia Elettrotecnica Meccanica Comunicazione Elettronica e Inf. Energia Elettrotecnica Energia Elettrotecnica Distribuzione e trasmissione
Fondazione Politecnico: Progetti SmartDGlab Dip. Energia e Dip. Elettronica e Informazione MILANO WI-POWER (PoliMi, A2A, SELTA, THYTRONIC, Mobimesh, ERSE, CEI, AEEG) AlpEnergy Dip. Energia, Ing. Gestionale, Meccanica Virtual Power Systems (VPS) utilizzano la tecnologia ICT, combinando un'intelligente gestione del carico, dello stoccaggio e della domanda energetica, per sincronizzare produzione e consumo.
Fondazione Politecnico: Attività Fondazione EnergyLab soci fondatori Regione Lombardia Comune di Milano Politecnico di Milano Università degli Studi di Milano Università Cattolica del Sacro Cuore Università degli Studi di Milano - Bicocca Università Commerciale Luigi Bocconi Fondazione AEM Fondazione Edison RSE
Gruppi di ricerca e Spin-off Dip. Elettronica e Informazione MCM EnergyLab spin-off del Politecnico di Milano MOtor VEhicle control team Gruppo di ricerca focalizzato sulla progettazione di sistemi di controllo per veicoli Laboratorio di elettronica di potenza per l efficienza energetica