Studio di colonnine di ricarica bidirezionali per servizi Vehicle-to-Grid = Study of bidirectional charging stations for Vehicle-to-Grid services

Negli ultimi decenni è in atto una transizione energetica che spinge verso l’utilizzo di fonti energetiche rinnovabili e sostenibili a livello economico, sociale ed ambientale, per sostituire le fonti tradizionali ed altamente inquinanti come i combustibili fossili. Le fonti energetiche rinnovabili maggiormente sviluppate e diffuse sono senza dubbio il solare fotovoltaico ed eolico, le quali generano energia elettrica che può essere immessa sulla rete. Pertanto il vettore elettrico è fondamentale per poter sfruttare al meglio le fonti rinnovabili e favorire la transizione energetica. Ovviamente, per ottenere ciò, c’è bisogno parallelamente anche dello sviluppo delle infrastrutture di tutto il sistema della rete elettrica, il quale deve essere in grado di mantenere un’adeguata resilienza e resistenza. Uno dei settori in cui sono maggiormente utilizzati i combustibili fossili è sicuramente quello dei trasporti, e più in particolare il settore delle automobili. La transizione verso i veicoli elettrici che possono essere alimentati attraverso l’energia elettrica, prodotta da fonti rinnovabili, è già in atto, ma lo step successivo e rivoluzionario è rendere questo settore parte attiva del sistema energetico, e non solo passiva come le automobili tradizionali. Per far ciò sono in via di sviluppo sistemi denominati “Vehicle-to-Grid” (V2G), i quali sono in grado, attraverso apposite colonnine di ricarica, di scambiare energia elettrica tra la batteria dell’auto elettrica e la rete in modo bidirezionale: permettendo la carica dell’auto elettrica, ma anche la scarica parziale per immettere energia sulla rete e sfruttarla dove e quando necessario, ad esempio nelle ore di picco giornaliere. Sviluppati su larga scala, tali sistemi sono dei veri e propri accumuli energetici distribuiti e permettono di conciliarsi al meglio con la generazione rinnovabile distribuita, composta principalmente dal fotovoltaico ed eolico. In questo documento si vuole innanzitutto analizzare la normativa che regolamenta la ricarica dei veicoli elettrici, la quale garantisce sicurezza ed interoperabilità tra le diverse apparecchiature e veicoli elettrici. In seguito è stato considerato un caso studio che consiste in un sistema V2G allestito in laboratorio da parte del Politecnico di Torino in collaborazione con Edison. Tale sistema è composto da un’auto elettrica connessa ad un simulatore di rete digitale attraverso una colonnina di ricarica bidirezionale, la quale ha una potenza nominale di 11 kW in corrente continua. In laboratorio si vogliono analizzare le caratteristiche principali del sistema V2G e le risposte quando sulla rete elettrica si instaurano condizioni sia normali che anormali. A tal proposito, sono stati descritti i principali test da effettuale sul sistema V2G ed alcuni di questi test sono stati eseguiti in laboratorio e ne sono stati riportati i risultati. Infine, è presente un’analisi che mette a confronto tre diversi sistemi di accumulo stazionario (batteria a ioni di Litio, batteria sodio-zolfo, batteria di flusso redox) ed un sistema di accumulo composto da un parco di veicoli elettrici in grado di fornire un servizio V2G. Per uniformare uniformare il confronto è stata ipotizzata una taglia da 5 MW uguale per tutti e quattro i sistemi, immaginando che si volessero abilitare per la partecipazione al Mercato elettrico dei Servizi di Dispacciamento.