una scossa alla citta senza rete è difficile partire….. federico cheli mobilità elettrica e rete...
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UNA SCOSSA ALLA CITTA’
Senza rete è difficile partire…..
Federico Cheli
Mobilità elettrica e rete nazionale: amici o nemici?
Prof. Francesco Castelli Dezza
Politecnico di Milano
UNA SCOSSA ALLA CITTA’
Senza rete è difficile partire…..
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
UNA SCOSSA ALLA CITTA’
Senza rete è difficile partire…..
Federico Cheli
Contenuti
• Veicoli elettrici: tipologie• Metodi di ricarica• Luoghi di ricarica• Integrazioni con fonti rinnovabili• ICT• Politecnico di Milano: possibili contributi
UNA SCOSSA ALLA CITTA’
Senza rete è difficile partire…..
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
PROBLEMAIl 41% vorrebbe una autonomia di 250 km (solo il 5% per 50 km)
Il 46.5% desidererebbe una velocità massima di 130 km/hIn puro elettrico sarebbero necessarie 0.22kWh/km*250km=55kWh -> 330kg
A 800€/kWh si ha un costo di 44k€
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Senza rete è difficile partire…..
Federico Cheli
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
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Luoghi per la ricarica
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
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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
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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
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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.
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Senza rete è difficile partire…..
Federico Cheli
Dipartimenti del Politecnico e Mobilità Elettrica
Chimica, Materiali
Meccanica
Energia
Elettrotecnica
Meccanica
Elettronica e Informazione
INDACO
Sistemi di accumulo
VeicoloSistemi di ricarica
Fer
Energia
Aerospaziale
Elettrotecnica
Meccanica
Energia
Elettrotecnica
Meccanica
BEST
Distribuzione e trasmissione
Energia
Elettrotecnica
Comunicazione
Gestione e monitoraggio
Gestionale
Energia
Elettrotecnica
Meccanica
Elettronica e Inf.
Energia
Elettrotecnica
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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.
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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
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Gruppi di ricerca e Spin-off
MOtor VEhicle control team
Dip. Elettronica e Informazione
Gruppo di ricerca focalizzato sulla progettazione di sistemi di controllo per veicoli
MCM EnergyLab spin-off del Politecnico di Milano
Laboratorio di elettronica di potenza per l’efficienza energetica