B3_Descrizione Progetto
1 Introduzione La peculiarità del territorio dell alto mantovano e la sua buona valenza turistica sono gli elementi distintivi che hanno dato luogo ai criteri progettuali riportati nei paragrafi successivi. L infrastruttura al centro del piano delle installazioni ha i seguenti obiettivi: Promuovere, in forma strutturata e capillare, l uso dei veicoli elettrici come esperienza quotidiana basata sul concetto di uso regolare e continuativo dei veicoli green ; Sviluppare una rete di postazioni di ricarica 100% green con lo scopo di diffondere la mobilità elettrica sostenibile nella zona Alto Mantovano; Dotare il territorio dell Alto Mantovano di una rete di postazioni di ricarica connesse e fruibili con le aree di prossima realizzazione sugli assi viari principali (A4 e A22); Incentivare nuove forme di turismo, pensando ai paesi europei ove tale tipologia di mobilità è già diffusa, consentendo l accesso al servizio tramite siti di facile consultazione (app) grazie ai quali si possano programmare itinerari e spostamenti; Diffondere, in forma economica, metodi di accesso al servizio semplici e facilmente reperibili, coinvolgendo anche gli uffici di informazione turistica, le strutture ricettive locali ed i pubblici esercizi; Permettere, all intera rete delle postazioni di ricarica, il controllo e la consultazione da remoto al fine di generare report di utilizzo e sviluppare nuove forme di incentivazione dell iniziativa; Informare costantemente le Amministrazioni locali ed i cittadini sugli obiettivi e i numeri raggiunti dal progetto.
2 Stazioni di ricarica 2.1 Tipologia di ricarica. Da un analisi delle immatricolazioni delle auto elettriche è possibile ottenere una classifica dei veicoli in circolazione suddivisi per marca e modello che, incrociata con le caratteristiche degli stessi, fornisce una traccia per individuare un metodo di ricarica che possa essere preso a modello e utilizzato su ampia scala. TOP TEN VENDITA AUTO ELETTRICHE marca modello n. auto 1 NISSAN LEAF 1070 2 SMART FORTWO 593 3 RENAULT ZOE 584 4 CITROEN C-ZERO 427 5 BMW I3 239 6 PEUGEOT ION 217 7 TESLA MODEL S 127 8 RENAULT FLUENCE 106 9 VOLKSWAGEN UP! 88 10 MERCEDES CLASSE B 58 Tabella 1: Top Ten delle macchine elettriche più vendute Censimento di Giugno 2015. Considerato che le prime dieci auto riportate nella tabella rappresentano il 96% delle auto elettriche in circolazione e che solo il 35% di queste sono in grado di assorbire 22 kwh (High power) in corrente alternata trifase, mentre tutte riescono ad accettare in ingresso almeno 3.7 kwh (Normal power) in corrente alternata monofase e 40/50 kwh (High power) in corrente continua; ne conseguono le seguenti scelte tecniche progettuali: una stazione di ricarica Normal power con un minimo di due stalli dedicati a veicoli elettrici ogni Comune del territorio dell Alto Mantovano una stazione di ricarica High power con un minimo di due stalli dedicati a veicoli elettrici ad intervalli con distanza massima pari a 30/40 km Mentre le posizioni delle stazioni di ricarica High power sono vincolate alla vicinanza di corridoi stradali principali, le ricariche Normal power seguono determinati principi dislocativi: vicinanza al centro storico (massima distanza 1 km a piedi o in prossimità della fermata dei mezzi pubblici); adiacenza a strutture ricettive e/o dedicate ai servizi (parcheggi principali, stazioni ferroviarie, scuole, centri sportivi polivalenti, ); eventuale integrazione con servizio di car sharing.
Il progetto non esclude la possibilità di azioni di revamping future qualora si rendesse necessario aumentare le potenze erogate per rispondere alle esigenze di mercato, dato che ogni stazione avrà una fornitura minima pari a 25kW. Resta sempre possibile un ulteriore incremento di potenza grazie ad un dimensionamento dei cavidotti e dei cablaggi già idoneo. 2.2 Caratteristiche stazioni di ricarica. L area dedicata alla ricarica (immagine 1) è stata progettata in modo da occupare uno spazio minimo per non sottrarre stalli alla sosta tradizionale e risulta suddivisibile in tre sezioni: colonnina di ricarica; segnaletica orizzontale per individuare l area di sosta nel dettaglio; segnaletica verticale dedicata ai pannelli informativi, al codice della strada e all illuminazione. Immagine 1: Stazioni tipo di ricarica e vista pannelli informativi. Le stazioni Normal power presentano una colonnina di ricarica con due prese di tipo 2 dedicate alle auto e due stalli da 2.5x5.0 m ciascuno, mentre Immagine 2: Schema distributivo delle due tipologie di stazioni. La distribuzione dei parcheggi e delle spine, è tale da permettere due ricariche simultanee senza problemi logistici legati alla posizione dei mezzi Nel caso delle ricariche High power la stazione è destinata solo alle auto e prevede la soluzione a schema semplice con due stalli e la colonnina di ricarica in posizione centrale.
2.3 Colonnine di ricarica. Tutte le stazioni prevedono un sistema di ricarica conforme ai protocolli riportati nella normativa vigente, nel dettaglio: ricarica in corrente alternata tramite il modo 3 in PWM come definito dalla normativa IEC 61851-1; ricarica in corrente continua con connettore di tipo CCS Combo 2 tramite comunicazione in PLC come normato dalla ISO/IEC 15118; ricarica in corrente continua CHAdeMO tramite comunicazione in CAN come previsto dalla IEC 61851-24. Tutti i sistemi permettono la ricarica dei veicoli solo se le seguenti condizioni di sicurezza sono rispettate: Cavo correttamente inserito in entrambe i lati (colonnina e veicolo); Cavo integro, privo di interruzioni e danneggiamenti; Spine e prese meccanicamente bloccate dall inizio della ricarica fino al momento in cui il proprietario del veicolo deciderà volontariamente di scollegare la macchina ed interrompere il rifornimento. 2.3.1 Colonnina Normal Power Per quanto riguarda la ricarica in Normal power la colonnina, avente un ingombro di circa 50x40x150 cm, è costituita da un corpo centrale dove sono distribuite le prese e i display per la lettura delle tessere RFID (Radio-Frequency IDentification) con lettore di card in bassa ed alta frequenza (multi-tag). Ogni display può interagire con i clienti attraverso cinque lingue differenti (inglese, tedesco, francese, spagnolo e italiano) grazie alla selezione manuale, attivabile tramite il pulsante verde posto sotto ciascun lettore RFID. Mentre nella parte superiore tutte le colonnine hanno una terminazione luminosa frazionata in due porzioni: una per il gruppo di spina di destra e una per quello di sinistra. Il terminale può assumere tre colorazioni differenti: TERMINALE ILLUMINATO Verde = colonnina attiva Azzurra = colonnina in ricarica Rossa = colonnina inattiva.
La colonnina è dotata di una tipologia di connettori: di tipo 2, detto anche Mennekes: in versione monofase (32A - 7kW) ed è dedicato ai veicoli elettrici di taglia superiore ai 3kW, quali le autovetture. Dispone di un contatto CP per circuito pilota e PP per l identificazione della taglia del cavo, informazione necessaria per i rifornimenti tramite ricarica veloce. STAZIONE TIPO 2 Circuito Monofase Corrente 32A Tensione max 480V N. di pin 7 Connettore Immagine Nello specifico la colonnina Normal Power ha le seguenti dotazioni: 2.3.1.1 Colonnina Normal Power Semplice E una stazione di ricarica bifacciale con due prese da incasso di tipo 2 (conformi alla normativa IEC 62196-2) una per ciascun lato, in grado di erogare fino a 7kW l una. Qualora l auto fosse in grado di ricevere quantitativi inferiori di energia elettrica, il sistema colonnina-veicolo è in grado di impostare automaticamente l erogazione dell energia ed effettuare la ricarica in completa sicurezza.
2.3.2 Colonnina High Power La stazione, è fornita di due connettori per la ricarica in corrente continua: uno di tipo CCS Combo 2 (conforme alla norma ISO 15118, IEC 61851-1 e IEC 61851-23) e un connettore di tipo CHAdeMO (conforme alla norma IEC 61851-1 e IEC 61851-23). La colonnina sarà accessibile a tutte le macchine che sono provviste delle prese per la ricarica veloce e che sono in grado di ricevere energia elettrica in corrente continua. La doppia tipologia di presa permettere di estendere, a più auto possibili, il servizio di ricarica rapido. A differenza delle colonnine Normal Power, il dispositivo di ricarica sarà dotato di due cavi, uno con la presa CHAdeMO e uno con la CCS Combo 2, pronti per l inserimento nella presa lato automobile. 3 Modalità di accesso al servizio Ogni utente può sottoscrivere una tessera denominata Mobility card con la quale si è in grado accedere a tutte le stazioni di ricarica della rete 100% Urban Green Mobility Alto Mantovano. La tessera utilizza la tecnologia RFID, come le più comuni carte attualmente in circolazione, pertanto in futuro potrebbe essere facilmente integrabile in un servizio più ampio che racchiuda stazioni di più gestori e un area di ricarica di larga scala, qualora si trovasse un accordo tra i conduttori o si avessero delle direttive regionali/nazionali finalizzate ad apportare omogeneità alle infrastrutture esistenti.
La Mobility card, intestata all utente e non cedibile, è indispensabile al fine di identificare il soggetto e valutarne lo stato (abilitato/non abilitato) e pertanto autorizzare/interrompere la fase di ricarica. Per avviare il processo è sufficiente accostare la tessera al lettore posto a servizio della spina prescelta. Ogni fruitore può collegare e scollegare solo il proprio mezzo e nessun altro può rimuoverlo dalla colonnina, in quanto il blocco presa-spina viene avviato dal sistema fino a quando la tessera, che ha attivato la ricarica, viene riaccostata allo schermo. La card può essere richiesta e attivata nelle seguenti modalità: Presso gli uffici aziendali (nei giorni feriali); Presso le strutture ricettive dislocate sul territorio e opportunamente riportate sulla pagina web dedicata al servizio; Tramite il servizio di Contrassegno la tessera può essere spedita all indirizzo prescelto, dopo aver seguito la procedura di attivazione riportata sulla pagina web dedicata al servizio; Recandosi presso le tabaccherie segnalate che vendono le card all interno dei distributori automatici, per cui attivi 24h/24h, ed effettuando l attivazione online. 3.1 Gestione del servizio di ricarica. Ad attivazione della card avvenuta ogni utente ha a disposizione una propria USER-ID con la relativa password tramite le quali accedere al proprio account e visualizzare le seguenti informazioni: Numeri di ricariche effettuate; Numero di kwh prelevati; Costo dell ultima ricarica; Valori medi dei costi delle ultime 10 ricariche; Credito residuo. Sempre dalla pagina personale è possibile accedere alla sezioni di ricarica della tessera tramite carta di credito, attraverso transazione sicura e certificata. Per facilitare il monitoraggio del proprio credito residuo, l utente viene avvisato tramite sms e mail al raggiungimento della soglia minima di credito, pari al valore del costo della ricarica di un ora. 3.2 Servizi ausiliari. Il servizio offerto viene ulteriormente incrementato dando la possibilità ai clienti di pianificare, gestire e contabilizzare l utilizzo delle stazioni in maniera continua ed istantanea. Nel dettaglio è possibile: Geolocalizzare ciascuna stazione di ricarica attraverso una mappa interattiva;
visionare l occupazione in tempo reale degli stalli di ricarica, attraverso una mappa che riporta l utilizzo o meno di ciascuna presa; ricevere un alert al termine della ricarica. L alert al termine della ricarica ha la funzione di ricordare all utente l obbligo di spostare il mezzo entro 30 minuti per lasciare libero e accessibile il servizio di ricarica. Inoltre per richieste informative o supporto tecnico è attivo un numero verde 24h/24h con il quale viene garantita un assistenza continua, sia in merito ai guasti tecnici che ai problemi di accesso al servizio. 3.3 App 100% Urban Green Mobility Alto Mantovano. L App, certificata e compatibile con tablet ios, Android e piattaforma Google Play, permette all utente, già registrato e proprietario di una Mobility Card, di accedere al servizio di ricarica anche senza presentare la tessera davanti al lettore RFID installato sulle colonnine di ricarica. L App, collegata al proprio profilo utente, attiva la fotocamera dello smartphone con la quale viene richiesto di inquadrare il QR Code presente su ogni connettore. A lettura del codice avvenuta e dopo aver accertato il credito associato all utente, il sistema invia la richiesta di sblocco allo specifico connettore e permette l accesso al servizio. Per terminare l erogazione di energia l utente deve ripetere lo stesso processo utilizzato per dare avvio alla ricarica. 3.4 Utenti occasionali. Per utenti occasionali, ossia non registrati al sistema GreenMobility e non in possesso della tessera utente, sarà possibile effettuare comunque la ricarica (in emergenza), utilizzando la seguente modalità: l'utente accedendo alla web-application, inserendo le informazioni necessarie al login, tra cui il numero di cellulare e mail, riceve un codice temporaneo per accedere al servizio; effettuato l'accesso, è possibile visualizzare le colonnine nella mappa, selezionare quella interessata, e richiedere lo sbocco del connettore per effettuare una ricarica; a ricarica avviata l'applicazione, tramite un prompt di pagamento, con importo a forfait, avvia il pagamento mediante carta di credito o carta prepagata. terminata la ricarica viene inviato all'utente una notifica via sms di fine carica; con lo stesso codice temporaneo ricevuto in fase di login l utente può terminare la ricarica; la notifica dei dati di fatturazione (e ricevuta) vengono inviati ai riferimenti forniti in fase di login.
4 Software gestionale Tutti i servizi offerti al cliente si appoggiano al programma gestionale della rete di colonnine 100% Urban Green Mobility Alto Mantovano. Attraverso il software, l ente che eroga il servizio di ricarica può controllare e gestire le singole postazioni, monitorando: lo stato delle tessere utente (abilitazione); transazioni e credito; quantitativi di energia erogata in fase di ricarica del mezzo; stato occupazionale delle prese. Il sistema gestionale consente di verificare lo stato di salute delle colonnine (diagnostica) per permettere un tempestivo intervento di ripristino o la programmazione di eventuali manutenzioni: semplici operazioni, come lo sblocco di un connettore o il reset delle postazioni, sono effettuabili direttamente dall'interfaccia di gestione. A fini statistici o di gestione interna, è inoltre prevista la possibilità di registrare lo storico dati dello stato della rete di alimentazione del sistema. La comunicazione tra il software di gestione e le postazioni di ricarica avviene mediante l'utilizzo del protocollo OCPP (Open Charge Point Protocol), individuato come standard gestionale dai principali stakeholder del settore. Tale protocollo di livello applicativo, appoggiandosi su una infrastruttura IP cablata o wireless (WIFI o UMTS) consente uno scambio di messaggi tra le stazioni di ricarica (Charge Point) e la centrale di gestione (Central System), permettendo la realizzazione della Charging Station Network: una rete interconnessa in cui tutti le postazioni possono essere visibili dal sistema centrale. Come accennato, tutti i maggiori produttori di charge point operanti nel settore hanno aderito al suddetto standard e sul mercato si sono rende disponibili diverse versioni di dispositivi gateway OCPP che implementano le versioni del protocollo e che consentono di collegare postazioni di produttori diversi alla medesima Charging Station Network, risolvendo in questo modo qualsiasi problema che ne possa impedire l interoperabilità. Le singole stazioni vengono annesse alla Charging Station Network del progetto 100% Urban Green Mobility Alto Mantovano effettuandone la registrazione che prevede l inserimento di informazioni base necessarie ad una corretta identificazione, quali, ad esempio: indirizzo IP assegnato alla singola postazione; modello e produttore; numero seriale; composizione hardware (numero e tipologia di prese presenti nella stazione). Ogni charge point viene geolocalizzata in modo da poter gestire da remoto la fruibilità del servizio al pubblico (visualizzazione in tempo reale della disponibilità degli stalli). Le postazioni, così configurate, comunicano con il sistema centrale mediante messaggi definiti dal protocollo (struttura in messaggi SOAP o JSON nelle future versioni), utilizzando un formato standard XML che permette grande flessibilità nell'implementazione delle applicazioni di controllo.
La geolocalizzazione degli stalli liberi/occupati è resa visibile sul portale web appoggiandosi a servizi di mappe di terze parti (Google, Bing, ecc ). Il singolo utente può controllare i propri dati (credito, ricariche effettuate, energia prelevata, ecc..) attraverso un accesso personale al portale web. La versione attualmente più diffusa del protocollo è la 1.5 ed il sistema di gestione del progetto 100% Urban Green Mobility Alto Mantovano aderisce pienamente a tale specifica. Tuttavia lo standard OCPP risulta essere relativamente nuovo sul mercato e sono in fase di emissione nuove versioni di specifica. Per questo motivo il sistema di gestione prevede la possibilità di estensione con le successive versioni del protocollo ed in particolare con la versione 2.0 che aumenta le funzionalità della versione 1.5 (rimanendo pertanto retrocompatibile) con nuovi profili (non obbligatori per il corretto funzionamento del sistema) utili per la gestione dell'hardware, per i profili di tariffazione e per gli aggiornamenti del software (firmware) delle stazioni. L elaborazione del software è stata affrontata con particolare attenzione alla prossima implementazione del protocollo OCPP 2.0, soprattutto da un punto di vista architetturale (del database e del design dell'applicazione web), in modo da poter ottimizzare i tempi di sviluppo necessari all'integrazione di futuri dispositivi che seguiranno tale standard (attualmente in fase RC ovvero release candidate ). Il sistema è aperto ad eventuali integrazioni riguardanti comportamenti vendor-specific, ovvero procedure, dati e metodi a discrezione dei produttori delle stazioni stesse, prevedendo la possibilità di estendere ulteriormente le funzionalità offerte dal protocollo. Tali integrazioni verranno trattate singolarmente con l'implementazione di estensioni ad-hoc del software del sistema centrale. Altro aspetto importante riguarda la gestione delle tessere utente (Mobility Card) dotate di RFID, e utilizzate per il processo di ricarica. Tali tessere vengono registrate in fase di attivazione sul sistema centrale di gestione così che il sistema sia in grado di riconoscerla ed autorizzare o meno le operazioni di ricarica in base allo stato della carta (credito sufficiente). Per garantire la sicurezza delle transazioni di ricarica e il corretto svolgimento delle stesse, la comunicazione tra charge point e server centrale avverrà esclusivamente su tunnel VPN, ogni stazione è predisposta con un router 2G/3G che si occupa di instaurare un tunnel VPN, criptando così tutto il traffico passante. Tale accorgimento permette di garantire che tra le colonnine ed il sistema centrale non si inseriscano terze parti (il così detto attacco man-in-themiddle ), aumentando esponenzialmente il livello di sicurezza.