Impatto sul sistema energetico nazionale della potenziale ... · luglio 2009 in ottemperanza del...
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Veicoli elettrici ricaricabili da rete: sfide e opportunità da cogliere, Milano 24/11/2011 – Giuseppe Mauri27.09.2012 Como, Giuseppe Mauri
Impatto sul sistema energetico nazionale della potenziale diffusione
dei veicoli elettriciGiuseppe Mauri e Michele de Nigris
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Il progetto di ricerca in corso in RSE: un approccio multidisciplinare
Che cosa è cambiato oggi rispetto al passato?
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Il progetto di ricerca in corso in RSE: un approccio multidisciplinare
Il progetto sulla mobilità elettrica si inquadra nel
contesto della Ricerca per il Sistema Elettrico nell’ambito
dell’Accordo di Programma tra RSE ed il Ministero dello
Sviluppo Economico - D.G.E.R.M. stipulato in data 29
luglio 2009 in ottemperanza del DM, 19 marzo 2009.
RSE è protagonista del progetto Europeo Green E-motion
che raccoglie costruttori automobilistici, municipalità,
distributori elettrici, centri di ricerca e università, con
l’obiettivo di dimostrare soluzioni di mobilità elettrica
interoperabile e scalabile in diverse località europee. RSE
membro del SAB di Grid for Vehicle.
RSE partecipa al progetto pilota A2A – E-Moving
attraverso l’uso di un veicolo elettrico e le
sperimentazioni sulla colonnina di ricarica A2A
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Il progetto di ricerca in corso in RSE: un approccio multidisciplinare
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Le domande affrontate nel progetto
Il progetto di ricerca in corso in RSE: un approccio multidisciplinare
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Breve storia degli autoveicoli elettrici
Che cosa è cambiato oggi rispetto al passato?
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Breve storia degli autoveicoli elettrici
• Gli autoveicoli sono nati elettrici nel 1842• Invenzione motore a combustione interna 1853• Taxi New York 1897: tutti elettrici• Inizio ‘900 – disponibili autoveicoli elettrici, vapore, benzina
Auto elettricaLondra, 1884
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Breve storia degli autoveicoli elettrici
• Picco vendita auto elettriche 1912
• Scoperta di grandi giacimenti di petrolio
• Invenzione dell’avviamento elettrico• Disponibilità di strade confortevoli di notevole lunghezza
• Catene di montaggio ideate da Henry Ford, portarono ad una massiccia diffusione delle auto a combustione interna dal 1920
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Breve storia degli autoveicoli elettrici
• Driver principali della mobilità elettrica:
– Incremento del prezzo del petrolio
– Coscienza ambientalista
• Barriere principali:
– Inadeguatezza degli accumulatori
1) 1864: forte aumento della domanda e offerta insufficiente; 2) 1980: calo del 10% delle forniture;
3) 2008: stagnazione nella fornitura a fronte di una forte domanda, in parte alimentata dalla crescita della Cina.
CO2
Temperaturamedia
Prezzo barile attualizzato in $
Ricorsi storici
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La recente evoluzione tecnologica
Che cosa è cambiato oggi rispetto al passato?
Che cosa c’è di nuovo oggi rispetto al passato?
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1 - La recente evoluzione tecnologica
– Evoluzione nella tecnologia degli accumulatori
– Le comunicazioni con la rete divenuta intelligente “smart grid”: tecnologia ICT
Che cosa c’è di nuovo oggi rispetto al passato?
Rete intelligente Casa
intelligente
Veicoli ricaricabili
da rete
Generazionedistribuita
Segnali disistema
Segnali dimercato
ICT per lagestione
dell’energia
Produttore – Consumatoredi energia elettrica
Comunicazionibidirezionali
Fuel Cell
Ora
Siamo Qui
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1. Riduzione inquinamento nelle città• Inquinanti primari prodotti dalla combustione (es.
polveri sottili, NOx, SOx ecc.)
2. Contenimento delle emissioni CO 2
• Miglioramento dell’efficienza energetica nella conversione “well to wheel” (dalla sorgente alle ruote) - effetti anche bilanci pagamenti
3. Sfruttamento ottimo delle rinnovabili non programmabili
• possibilità di accumulo l’energia rinnovabile non programmabile (Eolico, Fotovoltacio)
2 - Esigenze delle Istituzioni
Che cosa c’è di nuovo oggi rispetto al passato?
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Mobilità elettrica e sistema elettro-energetico
Che cosa è cambiato oggi rispetto al passato?
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Mobilità elettrica e sistema elettrico
Dimensione / Impatto
Motore acombustioneinterna
Motoreelettrico
Batterie
ImpattoAmbientale locale
(Rielaborazione RSE su fonte prof. Savaresi, Polimi)
Veicoli dimaggior Interesse
Veicoli elettrici: tecnologia
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Mobilità elettrica e sistema elettrico
Di maggior interesse sono i veicoli elettrici ricaricabili da rete con discreta autonomia in elettrico, ovvero una
discreta capacità di accumulo (almeno 10 kWh) :
� Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV� Battery Electric Vehicle: BEV
Veicoli elettrici: tecnologia
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Mobilità elettrica e sistema elettrico
• Con la tecnologia attuale, le batterie delle auto BEVBEV consentono un’autonomia che si aggira attorno a 150 km150 km : sono quindi adatte ad un uso urbanouso urbano
• Per contro le auto PHEVPHEV sono molto più flessibili e il loro impiego comprende le aree extracomprende le aree extra --urbaneurbane
es. OPEL Ampera ibrida “serie”� 60 km solo elettrico� 500 km con motore termico
[RSE/Benini]
BEV vs. PHEV
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Mobilità elettrica e sistema elettrico
CapacitàConsumo medio (1)
Autonomiain elettrico
(ciclo standard)
Veicoli BEV segmenti A e B
(< 1000 kg)16 kWh 125 [Wh/km] 130 km
Veicoli BEV segmenti C e D
(1000<kg< 2000)30 kWh 180 [Wh/km] 170 km
Veicoli PHEV segmenti C e D
(1000<kg< 2000)16 kWh 0.04 [L/km] 60 km
(1) Dato relativo al consumo in condizioni operative standard (cioè senza includere consumo condizionatore, etc..): tali fattori possono essere tenuti in considerazione dividendo il valore in tabella per 0,9
Veicoli elettrici: tecnologia
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Mobilità elettrica e sistema elettrico
Giugno 2011 - Consumi rilevati per percorsi superio ri a 50 km
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
extra
misto
urbano
misto
misto
Tipo percorso
km tr
a ric
aric
he c
ompl
ete
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
250
275
300
Wh/
km
Wh/km ricaricheWh/km prog.km percorsi
Veicoli elettrici: consumi monitorati su un veicolo di 1600 kg
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Mobilità elettrica e sistema elettrico
(Fonte CEI-CIVES)
Veicoli elettrici: percorrenza media consumatore europeo
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Mobilità elettrica e qualità dell’aria
Che cosa è cambiato oggi rispetto al passato?
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Bruxelles, 24 novembre 2010
• Ambiente – qualità dell'aria: Cipro, Italia , Portogallo e Spagna deferiti alla Corte per il mancato rispetto delle norme dell'UE
• La Commissione europea sollecita Cipro, Italia , Portogallo e Spagna a rispettare i valori limite di qualità dell'aria dell'U E per un inquinante atmosferico, il particolato fine o PM10. Tali Stati membri non hanno finora affrontato in modo efficace il problema delle emissioni eccessive di PM10. Su raccomandazione del commissario per l'ambiente Janez Poto čnik, la Commissione ha pertanto deciso di ricorrere alla Corte di giustizia contro Cipro, Italia, Portogallo e Spagna.
La qualità dell’aria: il particolato fine
Mobilità elettrica e qualità dell’aria
[RSE/Riva]
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PM2.5
20 µg/m3, valore limite
previsto dalla normativa
(dir. 2008/50/CE)
per la media annua
La qualità dell’aria: il particolato fine
Mobilità elettrica e qualità dell’aria
[RSE/Riva]
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trasporto su strada autoveicoli settore termoelettrico
PM2.5 - Contributo alla concentrazione media annua
Mobilità elettrica e qualità dell’aria
[RSE/Riva]
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AUTOVEICOLI
ALTRO TRASPORTO
STRADALE
RISCALDAMENTO
TERMOELETTRICO
RUOLO DELLE SORGENTI – es PM2.5 – PIANURA PADANA - gennaio
Mobilità elettrica e qualità dell’aria
[RSE/Riva]
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Mobilità elettrica e qualità dell’aria
• Il consumatore europeo vuole poter contare sulle stesse autovetture per tutte le funzioni: flessibilità -> PHEV (all’inizio)
Percorrenze complessive suddivise per tipo di alimentazione
0
100000
200000
300000
400000
500000
600000
1990
1994
1998
2002
2006
2010
2014
2018
2022
2026
2030
Per
corre
nze
(Mkm
) PHEV
PEV
IBRIDE
GPL
DIESEL
BENZINA
BEV
(Fonte RSE, 2010)
Veicoli elettrici: ipotesi di diffusione in Europa
/CH4??
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Milano - SO2 - media annua = 4.5 [ppb]
Sud0.01%
S. Termoel.5%
Altro Trasp. Strada
1%
Altri Settori92%
Trasp. Autoveicoli
1%
Ovest0.4%
BC1%
Est0.2%
Nord1%
Milano - NOX - media annua = 38.1 [ppb]
Sud0.0001%
S. Termoel.0.4%
Altro Trasp. Strada35%
Altri Settori38%
Trasp. Autoveicoli
27%
Ovest0.03%BC
1%
Est0.001%
Nord0.1%
Milano - O3 - media annua = 20.4 [ppb]
Nord17%
Est3%
BC39%
Sud1%
Trasp. Autoveicoli
8%
Altri Settori39%
Altro Trasp. Strada12% S. Termoel.
2%
Ovest18%
Milano - VOC - media annua = 202.8 [ppb]
Nord2%
Est0.2%
BC3%
Sud0.03%
Trasp. Autoveicoli
11%
Altri Settori65%
Altro Trasp. Strada21%
S. Termoel.0.04%
Ovest1%
Milano - PM2.5 - media annua = 33.2 [ug/m3]
Nord4%
Est1%
BC9%
Ovest3%
Trasp. Autoveicoli
14%
Altri Settori57%
Altro Trasp. Strada19%
S. Termoel.2%
Sud0.3%
SO2
NOx
O3
VOC
PM2.5
RUOLO DELLE SORGENTI – es MILANO
Mobilità elettrica e qualità dell’aria
[RSE/Riva]
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non sono considerate possibili riduzioni dei consumi e delle emissioni successive alla normativa EURO6
V 7.0
FC CO NOX NMVOC PM_exh CO2
Scenario [Tg] [Gg] [Gg] [Gg] [Gg] [Tg]
attuale 2005 24 1077 258 140 12 76
2030 no PEV/PHEV 28 370 42 36 0.8 86
2030 PEV/PHEV 22 303 36 29 0.7 68
riduzione % scenario PEV/PHEV
-20.6 -18.1 -14.3 -18.8 -13.8 -20.8
Variazione emissioni
Mobilità elettrica e qualità dell’aria
[RSE/Riva]
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Scenario 2030
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Uno scenario al 2030
[RSE/Benini]
Scenario di penetrazione (n° di BEV e PHEV)
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Uno scenario al 2030
17,5 TWh17,5 TWh
Consumo al 2030: Consumo al 2030:
18,7 TWh18,7 TWh
perdite incluse perdite incluse
[RSE/Benini]
Domanda dovuta alle auto elettriche
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Uno scenario al 2030
• Anche in uno scenario come quello considerato, caratterizzato dauna domanda relativamente bassa, 10 milioni di auto elettriche ne determinano un incremento al 2030 inferiore al 5%inferiore al 5%
Scenario elettro-energetico: domanda
[RSE/Benini]
2012-2030+1,6% annuo
2012-2030+1,3% annuo
2006-2012+0,2% annuo
2006-2012+0,1% annuo
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Fonte: Comune di Milano - Agenzia Mobilità Ambiente e Territorio, “Indagine sulla mobilità delle persone nell'area milanese”, Dicembre 2007
Profilo ricarica LENTA Profilo ricarica VELOCE
Profilo di MOBILITÀ
Uno scenario al 2030
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Uno scenario al 2030
Domanda elettrica in un giorno di primavera anno 2030
Profilo di ricarica
[RSE/Benini]
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Impatto sul sistema di Distribuzione
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• La domanda di energia elettrica annua di un veicolo elettrico ricaricato sulla rete di distribuzione è confrontabile con i consumi di una famiglia media (2.700 kWh/anno)
• In funzione della penetrazione di veicoli elettrici si dovranno prendere provvedimenti di potenziamento delle reti di distribuzione o di gestione intelligente della ricarica attraverso le reti intelligenti (smartgrid)
Un’autoSegmento A-B(140 Wh/km)
1.680 kWh/anno
Segmento C-D(200 Wh/km)
2.400 kWh/anno
50 km/giorno (Percorrenza di riferimento)
240 giorni/anno (utilizzo annuo)12.000 km/anno (Percorrenza annua)
Un milione di auto
1,7 TWh/anno0,5 % produzione e.e.
2,4 TWh/anno0,7 % produzione e.e.
Maggiori flussi di energia sulle reti della distribuzione
Impatto della ricarica sul sistema di Distribuzione
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Profilo di ricarica
SMARTGRIDRete intelligente Casa
intelligente
Veicoli ricaricabilida rete
Generazionedistribuita
Segnali disistema
Segnali dimercato
ICT per lagestione
dell’energia
Produttore – Consumatoredi energia elettrica
Comunicazionibidirezionali
0
50
100
150
200
250
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Controllo ricarica effettuato da una smartgrid
Trafo 160kVA
Trafo 160kVA
Senza controllo della ricarica
Infrastrutture di ricarica nodi delle smartgrid
Impatto della ricarica sul sistema di Distribuzione BT
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Feeder 5 Feeder 4
23 Kv / 0,4 Kv 630 Kva
Feeder 3 Feeder 2
P =22,3 Kw Q=2,7 kvar
PBT 00880233
23 Kv / 0,4 Kv630 Kva
0,000
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000
16,000
18,000
20,000
22,000
24,000
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 108 114 120 126 132 138 144 150 156 162
settima na dal 18 a l 24 gennaio 2010
P (
kw
)
totale al nodo
Potenza attiva
0,000
0,250
0,500
0,750
1,000
1,250
1,500
1,750
2,000
2,250
2,500
2,750
3,000
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 108 114 120 126 132 138 144 150 156 162
se ttimana dal 18 a l 24 genna io 2010
Q (
kva
r)
totale al nodo
Potenza reattiva
Potenziali da Dati disponibili per le reti BT
Impatto della ricarica sul sistema di Distribuzione BT
Consistenza rete, dati dei POD e Curva di carico per ogni POD (P, Q)
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• Ricarica lenta : individuare il limite massimo di veicoli in ricaricaospitabili da una rete BT con e senza il controllo da parte di un algoritmo di ottimizzazione della ricarica implementabile in una Smart grid
• Algoritmo di ottimizzazione della ricarica: identificare un algoritmo di controllo che tenga conto della presenza di generazione non programmabile e che corregga eventuali errori di previsione con servizi forniti dai veicoli elettrici alla rete (V2G)
• Ricarica veloce : – Studiare l’impatto sulle reti MT delle stazioni di ricarica veloce allacciate
direttamente alle reti MT– Valutare l’impiego di accumuli nelle stazioni di ricarica veloce al fine
di: • sfruttare al meglio la tariffazione di energia a fasce (F1, F2 e F3)• minimizzare i costi di connessione alla rete e l’investimento in accumulo,
anche nell’ipotesi di un connessione alla rete BT
Impatto sulla rete elettrica delle diverse opzioni di ricarica
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Considerare diverse rete e il carico settimanale (168h) della 3^ settimana del 2010 :
• 32 reti BT urbane di una grande città italiana
• Il feeder residenziale della
Rete CIGRE’
Curva
di carico
settimanale
Impatto sulla rete elettrica delle diverse opzioni di ricarica
Obiettivi e Finalità
• Rete MT mista urbana/rurale
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Ricarica Lenta• Calcolato il numero di PEV in grado di ricaricarsi in una giornata evitando sovraccarichi della rete con
il metodo della time-dependent Hosting Capacity
• Partendo dal primo istante (mezzanotte) è stato
calcolato il numero massimo di PEV che possono
collegarsi alla rete “saturando” la tdHC. Esaurito il
tempo di ricarica, si ripete l’analisi della
“saturazione” per il periodo successivo fino a
quando non si è calcolato il numero di PEV che
sono in grado di collegarsi durante tutto l’arco
della giornata.
• Applicata a:
• Rete CIGRE’ (feeder residenziale)
• Rete urbana di una grande città italiana
time-dependent Hosting Capacity
= margine di energia
Impatto sulla rete elettrica delle diverse opzioni di ricarica
Risultati raggiunti
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Trasformatori
Tratto di dorsale
Prese
PODs
Data Base reti BT
Curve di carico settimanale
(Potenza Attiva)
Curve di carico e margini in potenza ed energia “Hosting Capacity” delle reti BT f (p ricarica, t)
Impatto della ricarica sul sistema di Distribuzione BT
(Fo
nte
RSE,
20
10)
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Load Curve for Main feeder E04183 - 02
Charge kW
Capacity
kWh/week
km/week
Syntetic Graph
Hour & Date
Hour & Date
N° CarsIn charge
Hosting Capacity
km/year
Load
Hos
ting
capa
city
Peak Off- peak
Ricarica Lenta: MARE (Margine Rete): SW per la valutazione sistematica dell“Hosting Capacity” di trasformatori, dorsali e Laterali
Impatto sulla rete elettrica delle diverse opzioni di ricarica
Risultati raggiunti
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• Modulo: Analisi della sottotensione (tramite loadflow)
• Profili di ricarica aggiunti ai carichi tradizionali
• Integrazione in software MARE
• Set di dati di una settimana (168h)
Impatto sulla rete elettrica delle diverse opzioni di ricarica
Risultati raggiunti
Ricarica Lenta:MARE (Margine Rete): SW per la valutazione sistematica dell“Hosting Capacity” di trasformatori, dorsali e Laterali
Analisi di sottotensione per una settimana
Veicoli elettrici ricaricabili da rete: sfide e opportunità da cogliere, Milano 24/11/2011 – Giuseppe Mauri27.09.2012 Como, Giuseppe Mauri
L’analisi comparativa di diversi scenari di tdHC ha dimostrato che la
quantità di veicoli che la rete può accogliere è abbastanza elevata,
compatibile con la penetrazione di PEV attesa nei primi anni.
In uno scenario di elevata penetrazione della mobilità elettrica e nel
caso di ricariche non controllate su alcune reti BT, specialmente rurali,
potrebbero verificarsi casi di sottotensione nelle ore di massimo carico.
I problemi evidenziati possono essere risolti da un opportuno sistema
che controlla singolarmente ogni punti di ricarica (inclusi gli wall box
privati), ovvero da una Smart grid.
Impatto sulla rete elettrica delle diverse opzioni di ricarica
Risultati raggiunti
Ricarica Lenta:
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Algoritmo di ottimizzazione della ricarica:• OPF orientato al rispetto dei vincoli tecnici di esercizio della rete
• ottimizzatore volto al soddisfacimento degli utenti in termini di costi e
qualità del servizio
Impatto sulla rete elettrica delle diverse opzioni di ricarica
Risultati raggiunti
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Algoritmo di ottimizzazione della ricaricaRisultati – profili di carico Aggregato nodo R16
• I benefici derivanti dall’adozione di un profilo di ricarica ottimizzato sono un uso più razionale dell’infrastruttura senza pregiudicare la qualità del servizio di ricarica ed evitando il sovraccarico della rete
• I benefici rimangono rilevanti anche in caso di previsioni del carico non esatte rispetto al caso di ricarica non ottimizzata
Impatto sulla rete elettrica delle diverse opzioni di ricarica
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Impatto della ricarica sul sistema di Distribuzione BT
• Il sistema di controllo di una Smart Grid può aumentare di almeno 10 volte il numero di EV che possono essere ricaricate in una rete BT, senza rinforzare al rete.
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Servizi Ancillari per il sistema elettrico
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Premessa :
• Per loro natura le autovetture passano la maggior parte del tempo ferme:
�in movimento per due ore al giorno �parcheggiate per le rimanenti 22 ore.
• un parco di un milione di auto elettriche ciascuna con possibilità di immagazzinare, oppure di immettere in rete energia pari alla metà della propria capacità (stimabile in 10 kWh per auto) costituirebbe una riserva di energia disponibile pari a 10 GWh, distribuita sulla rete.
• Ipotizzando 3 kW per ciascun punto di ricarica si potrebbe contare su una potenza pari a 3.000 MW, rilevante ai fini della gestione di un sistema elettrico nazionale anche delle dimensioni di quello italiano.
Smartgrid e auto elettriche per la fornitura servizi ancillari alla rete
Impatto della ricarica sul sistema elettrico nazion ale
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Impatto della ricarica sul sistema elettrico nazionale
• 10 milioni di auto elettriche incrementano la domanda elettrica di pochi percento e non richiedono significativi incrementi di capacità di generazione
• Impatti più rilevanti possono aversi in termini di sovraccarico delle già congestionate reti di distribuzione urbane
• Il sistema di controllo di una Smart Grid può aumentare di almeno 10 volte il numero di EV che possono essere ricaricate in una rete BT, senza rinforzare al rete
• 10 milioni di auto elettriche possono essere una risorsa per fornire servizi ancillari per il sistema energetico nazionale
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Tipi di ricarica
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Infrastruttura di ricarica
– Lenta - potenza < 3,3-3,6 kW• Monofase AC (compatibile con rete BT)
– Rapida - potenza < 20 kW• Trifase AC (compatibile con rete BT)
– Super Rapida - potenza < 43 kW• Trifase AC (stazioni di ricarica allacciate alla rete MT)
– Extra Rapida - potenza > 43 kW• Ricarica CC (stazioni di ricarica allacciate alla rete MT)• Seconda presa su auto• Apparati di ricarica costosi: ordine 10-20 k$ per punto di ricarica
– Battery swap - potenza < limiti tecnologici della batteria• Stazioni di ricarica allacciate alla rete MT • Necessità spazi e apparati di movimentazione accumulatori
Velocità di ricarica
Periodo iniziale
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53
Infrastruttura di ricarica
Linea MT
Tronco rete BT
TelecontrolloCabina AT/MT
TelecontrolloCabina MT/BT
TelecontrolloPunti di ricarica
Centro telcontrollo rete distribuzione
Soluzione colonnine
di ricarica singole
Tronco rete BT(in antenna)
Soluzione colonnine di ricarica a satellite
Processo di ricarica (lenta e rapida)
(Ene
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°1 2
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2)
Giornata di studio: Impatto dell’auto elettrica sulla rete di distribuzione, Milano 29 Novembre 2011 – G.Mauri - 53 -
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Ricarica VELOCE: impatto sulle reti MT
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Provincia di Milano, scenario al 2030
• Percorrenza giornaliera parco auto: ~ 80.000.000 km/g• Percorrenza giornaliera parco auto elettrico: ~ 36.000.000 km/g• Consumo in elettrico: 140-150 Wh/km (perdite incluse)
Energia impiegata giornalmente dal parco auto elettrico: ~ 5GWh/g – auto con posto privato: 3,8 GWh/g (ricarica lenta)– auto senza posto privato: 1,2 GWh/g (ricarica veloce)
• Energia erogata giornalmente dal distributore medio : 1,1 MWh/g(1100 distributori attualmente in provincia di Milano)
Percorrenza giornaliera verso energia erogata
Scenario di mobilità 2010-2030
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• Considerate le stazioni di ricarica in DC con potenze superiori a 50kW (tipicamente 50 – 200 kW DC)
• Le stazioni di ricarica possibilmente localizzate nei luoghi ove ora sono presenti i distributori di combustibili fossili:
– localizzati dove c’è una domanda reale– distribuiti in tutta Europa– presidiati durante le ore lavorative: sia sulle autostrade,
che nelle città e nei paesi– video-sorvegliati (o presidiati) durante la notte– già connessi alla rete elettrica – localizzati in prossimità (< 300 metri) di una linea MT– hanno spazio per accomodare batterie di accumulatori– hanno spazi per parcheggiare le auto– sono mappati nei sistemi di navigazione
• Gli attuali distributori potrebbero diventare distributori “IBRIDI”
Ricarica VELOCE: impatto sulle reti MT
Geolocalizzate dei distributori di carburante con potenziale di accogliere sistemi di ricarica veloce (Stazioni di servizio”Ibride ”)
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Geolocalizzate le linee MT provenienti dalla cabina d i Lambrate
• Localizzazione in mappa satellitare dei nodi MT di 11 feeder collegati alla sbarra MT di Lambrate
• I feeder comprendono sia zone industriali, che residenziali
Ricarica VELOCE: impatto sulle reti MT
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• Le stazioni di ricarica rapida sono un carico non modesto (100÷300 kW) connesso direttamente a nodi della linea MT
• Vengono individuati i nodi a cui è probabile vengano connesse le stazioni di ricarica rapida (in funzione della distanza dal nodo MT più vicino)
Ricarica VELOCE: impatto sulle reti MT
Stazioni di ricarica rapida: connesse alla rete MT
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Profilo di ricarica veloce: per la stazione media della provincia di Milano
Ricarica VELOCE: impatto sulle reti MT
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Studio di impatto sulla rete MT: analisi di sottote nsione
• Situazione limite: elevati transiti di potenza sulle linee
• Valutazione dell’impatto della ricarica rapida di EV in situazioni critiche della rete MT
• Assenza di dati su carichi distribuiti (illuminazione pubblica)
Ricarica VELOCE: impatto sulle reti MT
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tempo [h]tempo [h]
Feeder LA23936
• Comprende linee aeree relativamente lunghe
• Si verifica il maggior abbassamento di tensione nel nodo terminale
• Con l’introduzione della ricarica rapida lungo il feeder (4 stazioni di ricarica) si hanno effetti modesti
• Abbassamento totale della tensione del 3%
Studio di impatto sulla rete MT: analisi di sottote nsione
Ricarica VELOCE: impatto sulle reti MT
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Utilizzo di accumuli nelle stazioni di ricarica veloce
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Tipologie d’impianto considerate: • Alta Capacità : ricarica notturna per sfruttare le differenze
tariffarie– Potenza sistema di accumulo dimensionata sulla potenza massima richiesta dai
dispositivi di ricarica veloce– Potenza da rete prevalentemente per la ricarica dell’accumulo (e per eventuali
picchi di carico/svuotamento accumulo)– Sfrutta bene le tariffa bi/tri-oraria (f1, f2, f3)
• Ottimizzazione dell’investimento : in accumulo e connessione alla rete (prelievo da rete costante h24)
– “polmone” utilizzato per i picchi di carico ed accumulare quando la richiesta di ricarica è bassa o nulla
– carico piatto per la rete circa costante – tariffa mono-oraria
Utilizzo degli accumuli nelle stazioni di ricarica veloce
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• Comparazione in base alla taglia dell’accumulo dei costi a fine vita utile
• Vantaggi dall’accumulo solo se il delta di prezzo nelle fasce f1, f2 e f3 è molto grande (nell’ordine di Pf1/Pf3 = 2) e se il costo dell’accumulo al kWh non èeccessivo
• Profilo della richiesta da rete• Richiesta alla rete: 200 kW
dalle 23 alle 04
Accumulo di alta Capacità: ricarica notturna per sfruttare le differenze tariffarie
Utilizzo degli accumuli nelle stazioni di ricarica veloce
Alta capacità
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• Presenta un carico quasi
piatto per la rete
(prelievo da rete quasi
costante nelle 24 ore)
• Sufficienti 60 kW dalle 07
alle 22
• Minimizza i costi di
investimento in accumulo
• Minimizza i costi di
connessione alla rete
• Compatibile con le reti BT
Ottimizzazione investimento
Accumulo tipo “Polmone” : Accumula quando la richiesta di ricarica è bassa o
nulla, utilizza la rete e l’accumulo per fare fronte ai picchi di richiesta di ricarica
Utilizzo degli accumuli nelle stazioni di ricarica veloce
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• In uno scenario 2030, al netto di eventuali aumenti di domanda, la rete MT attestata alla cabina primaria di Lambrate sarebbe sufficiente a sostenere la ricarica rapida di veicoli elettrici anche senza la presenza di accumuli di energia
• L’utilizzo degli accumuli ai soli fini di sfruttare il differenziale di prezzo dell’energia (ore piene/vuote), ai prezzi attuali dell’energia, sarebbe possibile solo previa riduzione di almeno un ordine di grandezza del costo degli accumuli elettrici
• La presenza di accumuli nei distributori di ricarica veloce renderebbe possibile la connessione della gran parte delle stazioni direttamente sul lato di bassa tensione di cabine secondarie esistenti
Utilizzo degli accumuli nelle stazioni di ricarica veloce
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Conclusioni
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Conclusioni
• L’evoluzione degli accumulatori, le smart grid e le esigenze delleistituzioni spingono verso la mobilità elettrica
• La mobilità elettrica– inciderà marginalmente sull’aumento annuale dei consumi di elettricità– darà l’opportunità di sfruttare al meglio le fonti di energia diffuse non programmabili
e gli impianti di produzione di base
• Maggiormente interessate saranno le reti elettriche della distribuzione.– Le smart grid saranno la soluzioni anche per le nuove sfide: attraverso la misura
elettronica dell’energia, il telecontrollo dei punti di ricarica e l’integrazione dei p.ti di ricarica con i sistemi di gestione delle reti.
• La diffusione massiva dei veicoli elettrici à previs ta a partire da 2020
• Il sistema elettrico intende valorizzare le sinergi e possibili della diffusione della mobilità elettrica e delle risorse rinnovabili non programmabili
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Questo lavoro è stato finanziato dal Fondo di Ricerc a per il Sistema Elettrico nell’ambito dell’Accordo di Programma tra RSE ed il Ministero d ello Sviluppo Economico - D.G.E.N.R.E. stipulato in data 29 luglio 2009 in ottemperanza de l DM 19 marzo 2009.
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