Le batterie dei veicoli elettrici possono fungere da sistemi di accumulo per stabilizzare la rete elettrica, ma con quali pro e quali contro? Su ENERGIA 1.23, Luca Cerimele e Cecilia Tortora della Fondazione Filippo Caracciolo ne indagano potenzialità e limiti.
Era il 2021, quando, parlando delle prospettive di una mobilità più sicura, equa e sostenibile in Italia, la Presidente della Fondazione Filippo Caracciolo, Giuseppina Fusco, su ENERGIA scriveva che “alcuni dei moderni veicoli a batteria consentono, ovviamente quando sono attaccati alla rete elettrica, di restituire parte dell’energia ricevuta”.
Dopo qualche anno, riprendiamo questo tema e lo andiamo ad approfondire con il contributo di Luca Cerimele e Cecilia Tortora in nuovo lavoro comparso su ENERGIA 1.23, tratto da uno studio sviluppato dalla Fondazione Filippo Caracciolo in collaborazione con CNR-ITAE ed ENEA (in corso di pubblicazione). Oltre ad assorbire potenza dalla rete, il veicolo a batteria è, infatti, potenzialmente in grado anche di erogarla. Si tratta del cosiddetto Vehicle-to-Grid (V2G) che può forniture un importante contributo all’evoluzione del sistema elettrico. Ma con quali pro e, soprattutto, quali contro?
Su questo numero di ENERGIA torniamo quindi sul cruciale “nodo” della rete elettrica, dopo che ha costituito il cuore dello scorso numero con analisi sulla necessità di flessibilità per scongiurare il rischio black-out (Dominique Finon) sviluppo della rete elettrica come linea prioritaria di intervento per favorire la transizione energetica (Giovanni Goldoni), il ruolo dei sistemi di accumulo per stabilizzare il sistema elettrico (Luca Marchisio, Salvatore De Carlo, Fabio Genoese, Arianna Nouri)
La diffusione su vasta scala dei veicoli elettrici, così come previsto nell’ambito del Green Deal europeo, determinerà un incremento della domanda di elettricità, che dovrà essere soddisfatta da fonti rinnovabili. In caso contrario, il beneficio in termini di emissioni di CO2 rispetto ai veicoli tradizionali risulterebbe alquanto ridotto se non del tutto nullo.
“Facendo una valutazione di massima dell’impatto delle auto elettriche rispetto alla disponibilità energetica italiana, realizzata stimando una percorrenza media di 11.200 km e un consumo medio di 1,5 MWh annui per auto (3), nel 2030 la quota parte di consumi elettrici dovuta alla presenza di 6 milioni di BEV sulle nostre strade varrebbe il 2,6% sul totale dei consumi elettrici previsti (346 TWh annui secondo lo scenario FF55 di Terna e Snam) e del 3,7% considerando la sola energia elettrica da fonti rinnovabili (239 TWh annui)”.
Più auto elettriche -> più domanda elettrica -> più rinnovabili -> più flessibilità del sistema elettrico -> più sistemi di accumulo
Più fonti rinnovabili per soddisfare un’ancor maggiore domanda elettrica significa però anche maggiore aleatorietà della produzione, essendo queste fonti per natura non programmabili e influenzate da variabili metereologiche. Occorre quindi che la rete elettrica evolva parallelamente secondo paradigmi di smart grid e sia supportato da sistemi di stoccaggio che le conferiscano flessibilità (1. Smart grid e direttrici evolutive della rete).
Gli autori sottolineano l’esigenza di un ripensamento del sistema elettrico e delle reti di distribuzione in un’ottica di miglioramento dell’efficienza della gestione dei flussi di potenza, che possono essere sia unidirezionali, che bidirezionali.
“Nel paradigma della smart grid, all’infrastruttura fisica, che corrisponde alla rete elettrica su cui viene trasmessa l’energia, si affianca un’infrastruttura di telecomunicazione per l’acquisizione dei dati e la condivisione delle informazioni necessarie alla gestione avanzata della rete stessa. Un terzo componente della smart grid è, infine, costituito dall’infrastruttura digitale che abilita il monitoraggio, controllo e ottimizzazione delle prestazioni del sistema”.
Tema, quest’ultimo dei dati, particolarmente sensibile e definito da Zorzoli su queste pagine come il vero nodo da sciogliere nel futuro della rete di distribuzione.
I benefici per il sistema devono essere maggiori del degrado della batteria dell’auto
Per fornire flessibilità e stabilizzare il sistema elettrico servono quindi sistemi di accumulo. Tra questi potrebbero rientrare per l’appunto anche le batterie dei veicoli elettrici. “Nella modalità prosumer, il veicolo è in grado di erogare potenza anche verso la rete elettrica, secondo il paradigma Vehicle-to-Grid (V2G), e pertanto può contribuire alla stabilità della rete attraverso la partecipazione ai servizi ausiliari” (2. Mobilità elettrica e scenari di utilizzo nel contesto della smart grid).
“Tra questi, si consideri il supporto alla tensione di rete (immissione di potenza reattiva), la regolazione della frequenza (immissione di potenza attiva), il bilanciamento del carico e la riduzione dei picchi di domanda/offerta. È evidente che, se il sistema di accumulo a bordo veicolo può assumere una funzionalità bidirezionale nei confronti della rete elettrica, esso, di fatto, non presenterà alcuna distinzione rispetto ai sistemi di accumulo elettrici stazionari (Battery Energy Storage Systems – BESS) e sarà in grado di erogare gli stessi servizi elettrici”.
Tuttavia, alcune criticità di natura tecnica (degrado della batteria) e strutturale (in termini di riduzione della CO2, di risparmio sui costi operativi del sistema elettrico, investimenti necessari per realizzare l’infrastruttura) rischiano di pregiudicare l’impiego di veicoli elettrici come strumento per lo sviluppo di servizi di flessibilità.
“I risultati emersi nel corso delle sperimentazioni ad oggi condotti sul V2G, in altre parole, lasciano intendere che sia possibile immaginare l’utilizzo delle batterie automotive per applicazioni V2G, ma il servizio deve essere flessibile ed attuato mediante accorgimenti tecnici che siano indirizzati non solo a garantire benefici sotto il profilo della gestione della rete, ma che considerino gli scambi energetici
anche dal punto di vista della batteria e siano idonei a preservarne l’efficienza garantendo la fruibilità dei veicoli elettrici”.
Le batterie delle auto elettriche possono erogare energia attiva verso la rete
Nella terza parte dell’articolo gli autori prendono in esame l’approccio legislativo al V2G, in particolare “il Decreto del Ministero dello Sviluppo Economico del 30 gennaio 2020, che definisce criteri e modalità per incentivare lo sviluppo e la diffusione delle soluzioni tecnologiche in grado di abilitare il V2G quale elemento chiave per una reale integrazione funzionale dei veicoli elettrici nel sistema elettrico nazionale”.
Nelle conclusioni (par. 4), gli autori ripercorrono “alcune evidenze largamente condivise dagli esperti del settore” ed emerse dagli approfondimenti condotti dalla Fondazione Filippo Caracciolo nel corso degli ultimi anni con una chiosa dedicata al Legislatore.
“Nel percorso di sviluppo delle tecnologie necessarie alla transizione verso la smart grid, nonché verso la diffusione su vasta scala del V2G, fondamentale sarà il ruolo della regolamentazione di settore che dovrà orientare l’evoluzione del sistema energetico verso un bilanciamento ottimale di tutti gli interessi coinvolti”.
Il post presenta l’articolo di Luca Cerimele e Cecilia Tortora, Auto elettrica: veicolo che consuma energia o che la conserva? (pp. 56-61) pubblicato su ENERGIA 1.23
Luca Cerimele e Cecilia Tortora, Fondazione Filippo Caracciolo
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