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Quante auto elettriche può caricare la rete nazionale?

Questo breve articolo vuole porre alcune riflessioni sulla compatibilità tra la rete elettrica nazionale e la ricarica contemporanea di numerosi veicoli elettrici. Quanti ne possiamo caricare? E soprattutto, quanti ne possiamo caricare durante le ore notturne? Vediamo qualche dato e cerchiamo di trarne qualche conclusione.

Indice

Nota Importante (Disclamer!)

Prima di iniziare mi sembra indispensabile fare una precisazione: lo scrivente non possiede un'auto elettrica né si occupa di auto elettriche; questo articolo è solamente un esercizio di natura tecnica sull'impatto che potrebbe avere sulla rete elettrica nazionale un utilizzo su larga scala di veicoli a batteria (BEV o Ibridi). Non farò inoltre considerazioni di tipo ambientale o di tipo economico, nè disquisizioni per sostenere una tecnologia a dispetto di altre.
Infine, ho cercato di tenermi a debita distanza dalle ipotesi "giornalistiche" palesemente irrealizzabili, come quelle che prevedono la sostituzione istantanea o in tempi brevissimi di tutto il parco circolante di automobili con veicoli BEV. Le trasformazioni sociali e tecnologiche richiedono sempre decenni per essere portate avanti, con percorsi popolati di ulteriori cambiamenti e miglioramenti tecnologici, quindi cerchiamo di rimanere... con i piedi per terra.

Dati Terna

La prima cosa che sono andato a guardare prima di scrivere queste righe, è la curva di carico dell'Italia: i consumi elettrici distribuiti nelle 24 ore che pubblica quotidianamente la società Terna. Quella che vedete qui sotto riguarda la potenza assorbita dagli utenti italiani Giovedì 1 e Venerdì 2 Aprile 2021.

Screenshot_2021-04-04 Total Load - Terna spa

Screenshot_2021-04-04 Total Load - Terna spa

Quello che mi interessava vedere era cosa succede durante la notte, momento in cui il carico della rete elettrica italiana diminuisce sensibilmente. Il calo di potenza si registra tra il picco serale, che avviene attorno alle 20, e la ripresa dei consumi che si ha all'incirca alle 8 del mattino seguente. Tra questi due punti del grafico troviamo il momento di minimo consumo notturno, circa alle 3 di notte, con una differenza nei consumi nazionali di circa 15 GW (gigawatt).
Possiamo usare questo "vuoto" per fare qualcos'altro, come ad esempio ricaricare le auto elettriche? Cerchiamo di analizzare cosa succede in questo lasso di tempo per vedere se la cosa è possibile.

Buco Notturno

Ebbene, se consideriamo questa pausa notturna dei consumi nazionali, vediamo che ci sarebbe a disposizione una potenza di circa 10GW. In realtà il valore è maggiore, ma per non azzardare troppo ho scelto di prendere il valore da circa le 22 alle 6 del mattino successivo. Ad esempio nei giorni presi in esame, si passa nella notte da circa 25 a circa 35 GW.

Screenshot_2021-04-04 Night Terna.jpg

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Il fotovoltaico non c'entra

Qualcuno sostiene che di notte, mancando l'apporto degli impianti fotovoltaici, non ci sia potenza a sufficienza per ricaricare automobili elettriche su vasta scala. Ma è davvero così?
In realtà questa contestazione è priva di fondamento perché d'inverno l'Italia, attorno alle 18, cioè in un orario non coperto dagli impianti fotovoltaici consuma anche 55 GW. Sono quindi orari coperti dagli impianti "non fotovoltaici", cioè dalle tradizionali centrali idroelettriche e termoelettriche, oltre che dagli impianti eolici. Ecco ad esempio i consumi del 15 e 16 Dicembre 2020.

Screenshot_2020-12-15 Total Load - Terna spa.png

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Da notare che sia in Aprile che in Dicembre la potenza minima notturna solitamente si attesta attorno ai 25GW, mentre è più alta d'estate, attorno ai 30 GW, conseguenza dell'uso degli impianti di condizionamento.
Comunque, grafici alla mano, è chiaro che l'attuale parco centrali consentirebbe durante la notte di ottenere una potenza ben superiore ai 10GW indicati in precedenza. Ad una prima "occhiata" direi che si potrebbero ottenere anche 20 GW, cioè il doppio, ma per ora manteniamoci sui 10 GW e vediamo con questa potenza a disposizione dove possiamo arrivare.


Ricapitoliamo

Ricapitoliamo brevemente quanto abbiamo appena visto: di notte in Italia c'è un importante calo dei consumi elettrici, periodo nel quale le Centrali idroelettriche e termoelettriche sono costrette a "modulare" al ribasso la potenza prodotta rispetto ad altri orari, come la fascia 18..21.
Nella fascia serale infatti non c'è il contributo contributo degli impianti fotovoltaici e tutto il carico è in mano agli impianti tradizionali. Significa quindi che nel pieno della notte c'è il margine per richiedere a questi impianti potenza per fare altre operazioni, come ad esempio ricaricare veicoli elettrici su larga scala.
Ma quanti veicoli possiamo caricare con questo margine di potenza?


Aspetti pratici e logici

Prima di proseguire è necessaria una riflessione pratica e logica, oltre che di natura economica.
Oggi ci sono diverse modalità per caricare i veicoli elettrici, modalità più o meno veloci a seconda della potenza che abbiamo a disposizione nella presa "a muro". Si va dal sistema lento dei semplici 3,7kW che possono essere forniti da una presa industriale da 16A monofase, ai 7kW per la carica più veloce. Sono inoltre a disposizione modi di carica ancora più potenti e veloci ma volutamente non li ho presi in considerazione per questo articolo. Oltre i 7kW infatti sono necessari impianti di natura "industriale" che avrebbero scarsissima presa in ambito domestico, soprattutto in Italia, dove le abitazioni sono quasi tutte ad alimentazione monofase.

EV-Electric-Vehicle-Wall-Charger.jpg

EV-Electric-Vehicle-Wall-Charger.jpg

Considerando l'utente medio italiano, quale sistema di ricarica sarà maggiormente utilizzato? 3,7 o da 7kW ? Per buon senso direi il primo, visto che non richiede di trasformare il proprio impianto domestico in trifase (passati i 6kW il distributore può obbligare alla fornitura trifase) e perché ha minori costi fissi per la potenza contrattuale.
C'è infatti da ricordare che oltre ad alimentare il veicolo elettrico l'utente deve anche far funzionare la propria casa, tenendo un margine di almeno 2kW rispetto a quanto assorbi il veicolo elettrico durante la ricarica. Che senso avrebbe per l'utente medio, avendo a disposizione tutta la notte per caricare il veicolo elettrico, stipulare un contratto da 9 o 10kW, con i costi eventuali dell'impianto trifase? Quale sarebbe il vantaggio di una carica notturna rispetto al guadagno qualche ora?
Meglio quindi stipulare un contratto da 5,5kW, che gli consentirebbe di:

  1. Rimanere con l'impianto monofase
  2. Caricare il veicolo elettrico con la carica lenta da 3,7kW
  3. Avere il margine per usare gli elettrodomestici, compresa l'aria condizionata.
  4. Contenere i costi fissi del contratto elettrico.


Cosa facciamo con tutta questa potenza?

Ho quindi preso in considerazione l'ipotesi che la media nazionale degli utenti con auto elettrica "BEV" o ibrida debbano caricare le batterie in orario notturno, dalle 22 alle 6 del mattino seguente, e che eseguano la ricarica in modalità lenta, con una potenza di 3,7 kW.
Bene, ora abbiamo a disposizione due dati fondamentali:

  • La potenza prevedibilmente disponibile durante la notte, pari a 10GW = 10 Milioni di kW
  • La potenza assorbita da ciascun autoveicolo in fase di ricarica, per eccesso = 4 kW

Ora, con questi due numeri, possiamo fare il famigerato "conto della serva":

Nr = 10 [GW] / 4 [kW] = 2,5 Milioni di veicoli

Questo è il numero di veicoli che già oggi la rete nazionale dovrebbe poter sostenere senza la necessità di ampliare o potenziare il parco centrali. Il conto ovviamente non tiene conto di "infinite variabili" che i conoscitori dei problemi di gestione del Sistema Elettrico Nazionale potrebbero spiegarci, ma è uno spunto per individuare quantomeno l'ordine di grandezza.

Quante macchine ci sono in Italia?

In Italia le automobili in circolazione sono qualcosa come 40 Milioni, un numero decisamente enorme, anche escludendo i circa 3,5 milioni di auto aziendali.

Traffico...

Traffico...

Secondo il portale Motus-E (link a fine articolo) in Italia di auto BEV, cioè 100% batteria, ce ne sono in circolazione circa 70.000, un numero decisamente irrisorio. Se si comprendono i veicoli ibridi PHEV, questo numero passa a circa 130.000 veicoli, ma restiamo ancora ben lontani da numeri che possano costituire un rischio per il Sistema Elettrico Nazionale.
Sono cifre che dovrebbero quantomeno decuplicare per farsi sentire.Ma quanti anni ci vorranno per introdurre sul parco circolante 2,5 milioni di di auto elettriche?
Navigando in rete ho trovato che nel 2019 sono state immatricolate in Italia circa 2 Milioni di nuove autovetture; ipotizzando che negli anni a venire si riescano ad immatricolare un 20% di auto elettriche, cioè circa 400.000 all'anno contro le attuali 100.000, ci vorranno almeno 5 anni per raggiungere i 2,5 Milioni di auto che la rete nazionale potrebbe caricare durante la notte.
Nel frattempo molte cose potrebbero cambiare... sia in meglio che in peggio. Ad esempio potrebbero emergere importanti ostacoli dovuti alla capacità delle reti elettriche "locali"di distribuzione in bassa tensione, che conosco in parte ma non così nel dettaglio da poter esprimere delle valutazioni.

I km degli automobilisti italiani

Un altro fattore che qui non abbiamo considerato è la percorrenza. In Italia l'automobilista "medio" percorre circa 11.000 km l'anno, cioè meno di 1000 km al mese, un numero che si traduce in circa 35 km al giorno.
Dato che le auto elettriche oggi con una carica completa (in media 30kWh) percorrono circa 150km, significa che l'utente medio avrebbe la necessità di ricaricare l'automobile una volta ogni 5 giorni! Potenzialmente quindi, sempre considerando l'automobilista medio, oggi la rete elettrica nazionale, per il fatto che i cicli di carica notturni sarebbero "diluiti" su 5 giorni, potrebbe gestire 12,5 Milioni di veicoli.
E' un numero importante: sarebbe oltre il 25% del parco mezzi circolante in Italia. Ma che dire se parte di questi veicoli fossero di tipo aziendale ? Qui i cicli di ricarica sarebbero enormemente superiori, cautelativamente potrebbero avvenire tutte le notti. Che accadrebbe, ad esempio, se il 30% della flotta delle auto aziendali (circa 1 milione di veicoli), venisse sostituita da auto BEV o Ibride? Potrebbe essere un problema per la rete nazionale?
Certamente questa è una variabile importante da prendere in considerazione, ma non è detto che sia un problema insormontabile. Generalmente infatti il differenziale di potenza Sera-Notte è molto maggiore di 10GW, quindi potrebbe esserci tutto il margine per comprendere anche una fetta del parco auto aziendali.
Questo articolo comunque non pretende di avere il rigore scientifico necessario per trattare e queste considerazioni servono più che altro per rendersi conto che sono termini del problema da analizzare e da tenere in considerazione.


Conclusioni

Con cosa ci muoveremo tra 20 o 30 anni? Nessuno lo può sapere ma quantomeno siamo liberi di fare delle ipotesi. Con questo articolo ha provato a fare una stima delle potenzialità dell'attuale parco centrali di produzione elettrica raffrontato con la sostituzione ipotetica di parte del parco automobili italiano attualmente a combustibili fossili con auto ibride o 100% batteria.
Dai numeri che ho trovato, salvo errori, mi sembra che la cosa sia fattibile.
Significa che, a prescindere che venga o meno presa questa strada, non non ho trovato impedimenti dovuti alla consistenza del parco centrali italiano rispetto all'introduzione di una importante fetta di veicoli elettrici, intesa come conversione di un 15/20% degli attuali mezzi di trasporto su gomma dotati di motori a combustione con mezzi con motori 100% elettrico.
Questo indipendentemente da quanto tempo sia necessario per fare questo cambiamento, che nei fatti è ipotizzabile possa avvenire in non meno di 5-6 anni, un tempo che consentirebbe di introdurre eventuali elementi correttivi, come ad esempio la carica dei veicoli elettrici controllata dal gestore della stessa rete nazionale.

Produzione elettrica su base oraria del 1 Aprile 2021 - dati Terna spa

Produzione elettrica su base oraria del 1 Aprile 2021 - dati Terna spa

Spero, come faccio al solito con i miei articoli, che si possa aprire un dibattito (costruttivo), magari con la presenza di chi di Sistema Elettrico Nazionale se ne intende per esperienza diretta, oppure con chi conosca maggiormente i problemi della rete di distribuzione di bassa tensione, tutt'altro che immune dall'impatto dei veicoli elettrici.
Infine, non ho affrontato la questione del bilancio energetico nazionale a fronte di un largo uso di veicoli elettrici, ma questa è un'altra storia che richiederebbe un articolo altrettanto lungo.

Nota a margine

Negli anni '80 la musica è passata dai vinili e cassette, ai CD ed ora sta passando direttamente online facendo perdere qualunque supporto fisico. Nello stesso arco di tempo le videocassette VHS che sembravano uno standard, sono state sostituite dalle reti a pagamento come Netflix o SKY e sono spariti i negozi di videonoleggio. Negli anni '90 nessuno avrebbe mai immaginato che un giorno la fibra ottica sarebbe arrivata nelle nostre case, invece è andata proprio così. Sono cambiamenti che nessuno si sarebbe mai aspettato ma che gradatamente sono arrivati nelle mani di tutti.
Ma proprio la gradualità è un elemento fondamentale: consente agli utenti di capire le novità e di condividerle con gli altri permettendoci di scegliere il prodotto che meglio si avvicina alle nostre esigenze. Consente alle aziende di migliorare i propri prodotti raccogliendo le opinioni e guardando cosa fanno i concorrenti.
Questa è la vera essenza del libero mercato, non l'aspetto economico : è l'innovazione che introducono gli "inventori" unita alla condivisione dell'esperienza che fanno i consumatori, che costituisce il feedback per ulteriori miglioramenti.
Al contrario, i governi con i loro incentivi distorcono il mercato delle innovazioni forzandone alcune piuttosto che altre, solitamente quelle degli amici o degli amici degli amici, senza far emergere le migliori. Diversamente la tecnologia sarebbe obbligata ad adattarsi alla realtà ricercando prodotti sempre più efficienti al fine di soddisfare le richieste dei consumatori, com'è avvenuto con le macchine fotografiche digitali al posto di quelle a pellicola.
Sperare che lo Stato abbia la "bacchetta magica" che risolva ogni problema, com'è accaduto nel 2020 in Italia, dove si pretendeva di sostituire in poche settimane i banchi di tutte le scuole, è da ingenui. Non si può fare con i banchi e non si può e non si deve fare nemmeno con le automobili.

Link Utili

La rete elettrica non è sufficiente ad alimentare tutte le auto elettriche?
https://emob-italia.it/2020/01/15/la-rete-elettrica-non-e-sufficiente-ad-alimentare-tutte-le-auto-elettriche/

Dati Terna, Total Load
https://www.terna.it/it/sistema-elettrico/transparency-report/total-load

Auto elettriche in Italia, la situazione attuale
https://www.cercaofficina.it/blog/auto-elettriche-in-italia-la-situazione-attuale/

MOTUS-E, infografica Marzo 2021 auto elettriche in Italia
https://www.motus-e.org/infografiche

QUATTRORUOTE, percorrenza media degli italiani
https://www.quattroruote.it/news/viabilita/2017/07/18/percorrenze_medie_annue_gli_italiani_fanno_meno_strada_ecco_chi_viaggia_di_piu.html

SICURAUTO: Autonomia delle auto elettriche
https://www.sicurauto.it/news/auto-elettriche-ibride/autonomia-auto-elettriche-2021-il-test-dei-consumi/

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Commenti e note

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di ,

Io però cerco di immaginare il futuro, e SE alla rete/produzione servirà aumentare i consumi di giorno dovranno incentivare le ricariche diurne, lente o veloci che siano. Ad oggi, e per molti anni ancora, ritengo improbabile che si arrivi in fretta a questi cambiamenti, considerato che le rinnovabili hanno rallentato la loro crescita

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di ,

richiurci, per la ricarica diurna, come dici tu, servono le colonnine: con l'attuale paradigma di installare colonnine rapide, il costo si ribalta inevitabilmente sull'utente. Questo impatta sui costi di ricarica "fuori casa", più alti rispetto alla ricarica domestica. Le cose cambieranno mano a mano che l'energia elettrica inizierà a costare molto di più la notte rispetto al giorno. Altra possibilità potrebbe essere quella di punti di ricarica lenti (economici da costruire, in c.a.) presso sedi di lavoro, supermercati, ecc..., per consentire la ricarica nelle ore diurne.

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di ,

@m_dalpra nell'articolo assumevi una ricarica a 3,7kW a fronte di un contratto da 5,5kW, ho letto male? Poi mi immagino che uno metta in carica appena arrivi e non che debba uscire a ricaricare dopo una certa ora. Ok, ci sarà una programmazione di default che fa partire la ricarica ad una certa ora, ma questo apre a problemi di avere l'auto scarica quando ti serve in emergenza. Mi è capitato di uscire alle 22:00 per urgenze e trovarmi l'auto ancora scarica del tutto perchè dalle 18 alle 22 non è partito nulla lo vivrei come un disagio aggiuntivo. E' un imprevisto, ok, ma se in questi casi di emergenza si aggiunge anche il rischio di non avere l'auto carica lo vedo come una inutile preoccupazione aggiuntiva. Poi come dice @mario_maggi: "Tutti i problemi tecnici possono essere risolti", infatti nella mia risposta iniziale, dicevo semplicemente che sarebbe stato interessante valutare anche questi aspetti. Maurizio

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di ,

mdalpra non esagerare, le EV assorbono 2,3kW o ance meno. Io ne carico 2 senza stare a vedere quando, e solo recentemente sono passato a 4kW

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di ,

@maubarzi, se carichi dalle 18, non ti resta potenza per accendere gli elettrodomestici. Devi farlo dopo le 22. O almeno lo farà il cittadino medio, anche alla luce delle agevolazioni per fascia oraria che stanno dando ai contatori di chi deve caricare l'auto elettrica.

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di ,

In realtà mi preoccupo che le cose diventino troppo complicate, cioè che per gestire gli imprevisti, questi si debbano prevedere prima *_^ Comunque, concordo sul fatto che prima di arrivare a questi, ci siano ben altri problemi da risolvere. Maurizio

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di ,

maubarzi si preoccupa se il giorno dopo deve prendere un aereo e non può ricaricare. Tutti i problemi tecnici possono essere risolti, immagino una possibilità di ricaricare comunque a qualsiasi orario con una tariffa maggiorata.

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di ,

L'articolo è sicuramente interessante. Sarebbe altrettanto interessante stimare gli orari di ricarica, perchè dubito che la ricarica nelle ore indicate sia compatibile con le abitudini e si potrebbe controllare solo parzialmente. Ad es. mi immagino che l'orario di ricarica serale possa iniziare dalle 18, orario in cui si rientra a casa la sera, se poi uno rientra a casa con l'auto scarica e deve partire la notte ad es. perchè deve prendere un aereo presto il giorno dopo, avere la rete nazionale che ti blocca la ricarica fino alle 3 del mattino perchè hanno ripartito il carico in quel modo potrebbe diventare un disagio/disservizio spiacevole. Anche il calcolo di ricaricare ogni 5 giorni mi suona strano, perchè secondo me sarebbe innaturale tenere l'auto mezza scarica, che in caso di imprevisti ti lascia a terra, quando puoi ricaricarla tutti i giorni creando un picco proprio nell'orario di rientro a casa e nessun carico nell'orario notturno perchè carica già completata. L'argomento è molto complesso e sarà una bella sfida per i prossimi anni, Tornando all'articolo, il valore calcolato resta comunque indicativo e molto interessante per il breve periodo. Maurizio

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di ,

Riguardo l'articolo, ma anche il commento di Fpalone: proprio in questi giorni gira notizia sull'agevolazione data da GSE a chi alza la potenza domestica per la RICARICA NOTTURNA di EV. MA...questa ad oggi è una necessità del gestore della rete, in realtà le mie auto elettriche, come il 99% delle auto, stanno ferme non solo di notte ma per buona parte del giorno, come d'altronde dimostrano i 35km di percorrenza media giornaliera. Quindi le auto elettriche NON verranno necessariamente caricate da centrali termoelettriche: se l'Italia vorrà accelerare la transizione verso le rinnovabili, considerato il rapido aumento di colonnine, le EV potranno ricaricare di giorno o di notte, quando farà più "comodo" alla produzione e distribuzione di energia elettrica

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di ,

Bel contributo! Tutto dimostra come, nel medio periodo, la rete di trasmissione non avrà problemi per la gestione dei veicoli elettrici. Anzi, essendo carichi "intelligenti" potranno essere vantaggiosamente gestiti per la sicurezza della rete. Il punto si pone di più sulla rete di distribuzione, soprattutto in BT, dove per via di fattori di utilizzazione e contemporaneità storicamente "bassi" per il carico residenziale, si potranno avere problemi di dimensionamento dell'infrastruttura. Infine, come anche tu hai sottolineato, la grande differenza con la "vulgata" di moda in questo periodo è che l'auto elettrica non si carica di giorno con il fotovoltaico, ma di notte con altre risorse, in buona parte non rinnovabili; in questo senso si sposa abbastanza male con una strategia energetica nazionale basata quasi solo sul fotovoltaico.

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di ,

Osservazioni interessanti, ma ci sono altri carichi da tener presente: le macchine agricole elettriche, i bus elettrici, gli autocarri elettrici, le macchine operatrici elettriche (escavatori, spazzatrici, ecc.). Consideriamo anche che ci saranno meno auto aziendali, molte attività verranno eseguite da remoto. Nel frattempo le facilitazioni fiscali del 110% permetteranno anche di ridurre la potenza necessaria in estate per il condizionamento. Sicuramente bisognerà ripristinare alcuni accumuli in bacini idrici, che oggi sono inutilizzati per motivi tariffari. Serviranno anche più accumuli a batteria nei punti critici. Credo anche che la percorrenza media delle auto diminuirà, per l'estensione del lavoro a distanza.

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