{"id":6375,"date":"2021-09-01T17:54:11","date_gmt":"2021-09-01T17:54:11","guid":{"rendered":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/?p=6375"},"modified":"2021-09-13T17:44:25","modified_gmt":"2021-09-13T17:44:25","slug":"infrastruttura-di-progettazione-per-la-ricarica-di-veicoli-elettrici-sicurezza-e-standard","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/it\/trasporti\/infrastruttura-di-progettazione-per-la-ricarica-di-veicoli-elettrici-sicurezza-e-standard\/","title":{"rendered":"Infrastruttura di progettazione per la ricarica di veicoli elettrici – Sicurezza e standard"},"content":{"rendered":"\n

Con il mercato dei veicoli elettrici (EV) che sta diventando sempre pi\u00f9 importante in Europa negli ultimi anni, la necessit\u00e0 di punti di ricarica \u00e8 in costante aumento. La domanda di infrastrutture \u00e8 principalmente dovuta alla diffusione dei veicoli elettrici poich\u00e9 pi\u00f9 produttori di automobili si stanno concentrando \u00c8 inoltre evidente che con l’aumento delle vendite di nuove auto elettriche \u00e8 necessario anche un’ulteriore espansione dell’infrastruttura, inclusi nuovi punti di ricarica accessibili e l’espansione dei punti di ricarica esistenti.

L’infrastruttura complessiva della ricarica dei veicoli elettrici include anche il tipo di stazioni di ricarica. La necessit\u00e0 di caricatori rapidi in posizioni convenienti \u00e8 essenziale per qualsiasi viaggio; poich\u00e9 sappiamo che qualsiasi tipo di batteria ricaricabile richiede la ricarica per lunghi periodi di tempo, i veicoli elettrici non sono diversi. Le batterie EV pi\u00f9 piccole sono circa 20-30kW e la pi\u00f9 grande pu\u00f2 arrivare a 100kW. Con una capacit\u00e0 della batteria di circa 100 kW, una presa domestica standard da 240 V caricher\u00e0 la batteria in circa 24 ore a 2,3 kW. Un punto di ricarica specializzato per wall box carica la batteria in circa 7,5 ore a 7,4 kW e un caricabatterie rapido pu\u00f2 caricare una batteria in meno di 1 ora, con una potenza nominale di 50 kW. La disponibilit\u00e0 di caricatori rapidi \u00e8 essenziale per la maggior parte dei conducenti che percorrono lunghe distanze, altrimenti l’intera infrastruttura sarebbe ritenuta impraticabile.

In realt\u00e0 la maggior parte dei proprietari di veicoli elettrici avr\u00e0 un caricatore dedicato in casa collegato alla rete elettrica domestica interna e caricher\u00e0 il veicolo durante la notte quando l’elettricit\u00e0 \u00e8 molto pi\u00f9 economica e la domanda \u00e8 inferiore. Questi caricatori domestici sono una presa standard da 240 V 13 A o la maggior parte dei fornitori di energia installer\u00e0 ora un’unit\u00e0 a parete da 7,4 kW \/ 32 A.<\/p>\n\n\n\n

Piramide di ricarica EV<\/h2>\n\n\n\n

La crescita del mercato dei veicoli elettrici con le case automobilistiche ha portato a una variet\u00e0 di caricabatterie e tipi di connessione proprietari, ognuno dei quali offre un design unico. Questo singolo argomento rappresenta un’enorme sfida all’interno dell’infrastruttura di progettazione complessiva per la ricarica dei veicoli elettrici. Una delle soluzioni a questo problema sono le strategie di ricarica.

All’estremit\u00e0 inferiore della scala ci sono caricabatterie lenti, che in genere hanno una potenza nominale compresa tra 2-3 kW e possono essere utilizzati in quasi tutte le case. Oltre a questo ci sono anche una serie di caricatori da muro che possono essere montati fuori casa o in garage e questi caricatori da muro hanno una potenza nominale di 7,4 kW e sono collegati direttamente alla rete ad anello.

I caricabatterie rapidi si trovano nella maggior parte degli spazi pubblici, come parcheggi, centri commerciali e alcune custodie si trovano nei parcheggi pubblici in strada. Questi caricabatterie caricheranno il tuo veicolo elettrico a una tariffa particolare secondo la rete di ricarica. I caricabatterie rapidi hanno una potenza nominale compresa tra 7-22 kW e possono caricare il tuo veicolo da zero a piena capacit\u00e0 in circa 3-6 ore a seconda della capacit\u00e0 della batteria del tuo veicolo elettrico.

I caricatori rapidi sono ancora pi\u00f9 veloci e si trovano pi\u00f9 comunemente nei parcheggi, dove i veicoli elettrici vengono lasciati per poche ore. Sono disponibili in due tipi, i caricabatterie CA utilizzano 43 kW di potenza e i caricabatterie CC 50 kW. I caricabatterie CC forniscono alimentazione direttamente all’auto senza alcuna conversione di potenza CA \/ CC e perdita di potenza nel processo. Con entrambi questi metodi di ricarica, un veicolo elettrico carica la sua batteria in circa 1 ora.

Nella parte superiore della scala di ricarica dei veicoli elettrici ci sono i supercharger, che caricano ovunque tra 120kW e 300kW. Tesla \u00e8 stata una delle prime case automobilistiche EV a progettare un compressore da 120 kW tramite il proprio connettore proprietario e recentemente ha annunciato un nuovo compressore da 250 kW. Tesla afferma di poter caricare completamente le sue batterie in 15-30 minuti attraverso la sua rete di oltre 20.000 compressori in Europa .. Questi tipi di caricatori sono ideali per le stazioni di servizio e le stazioni di servizio in quanto sono solitamente situati in posizioni ideali per lunghi viaggi ed essere facilmente accessibile.

Ci sono alcune aziende di ricarica per veicoli elettrici che hanno superato i 150kW che si trovano comunemente con la maggior parte dei compressori. Una di queste societ\u00e0 \u00e8 la ABB con sede in Svizzera. ABB ha lanciato il suo caricabatterie rapido CC Terra ad alta potenza, che pu\u00f2 erogare fino a 350kW, che \u00e8 quasi tre volte la velocit\u00e0 dei compressori Tesla. Sfortunatamente non c’\u00e8 nulla sul mercato in grado di gestire questo tipo di capacit\u00e0 di ricarica, ma la tecnologia c’\u00e8 ed \u00e8 pronta per essere implementata per quando i veicoli elettrici avranno questa capacit\u00e0.<\/p>\n\n\n\n

Opzioni di connettivit\u00e0<\/h2>\n\n\n\n

Non solo ci sono una serie di opzioni di ricarica all’interno dell’infrastruttura EV, ma ci sono anche una variet\u00e0 di connettori di ricarica. Ogni connettore e sistema di ricarica \u00e8 incompatibile tra loro, il che impedisce una sfida nel settore dei veicoli elettrici. Di seguito \u00e8 riportato un elenco dei tipi pi\u00f9 comuni di connettori EV:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Spina di tipo 1 –<\/strong> La spina di tipo 1 \u00e8 una spina monofase che consente di caricare livelli di potenza fino a 7,4 kW (230 V, 32 A). Lo standard \u00e8 utilizzato principalmente nei modelli di auto della regione asiatica ed \u00e8 raro in Europa, motivo per cui ci sono pochissime stazioni di ricarica pubbliche di tipo 1.<\/p>\n\n\n\n

Spina di tipo 2 –<\/strong> l’area di distribuzione principale della spina trifase \u00e8 l’Europa ed \u00e8 considerata il modello standard. Negli spazi privati, sono comuni livelli di potenza di ricarica fino a 22 kW, mentre livelli di potenza di ricarica fino a 43 kW (400 V, 63 A, CA) possono essere utilizzati nelle stazioni di ricarica pubbliche. La maggior parte delle stazioni di ricarica pubbliche sono dotate di una presa di tipo 2. Tutti i cavi di ricarica in modalit\u00e0 3 possono essere utilizzati con questo e le auto elettriche possono essere caricate con spine di tipo 1 e tipo 2. Tutti i cavi della modalit\u00e0 3 sui lati delle stazioni di ricarica hanno le cosiddette spine Mennekes (tipo 2).<\/p>\n\n\n\n

Spine combinate (sistema di ricarica combinato o CCS) –<\/strong> La spina CCS \u00e8 una versione migliorata della spina di tipo 2, con due contatti di alimentazione aggiuntivi per la ricarica rapida e supporta i livelli di potenza di ricarica CA e CC (ricarica in corrente alternata e continua livelli di potenza) fino a 170 kW. In pratica, il valore \u00e8 solitamente intorno ai 50 kW.<\/p>\n\n\n\n

Spina CHAdeMO –<\/strong> Questo sistema di ricarica rapida \u00e8 stato sviluppato in Giappone e consente capacit\u00e0 di ricarica fino a 50 kW nelle apposite stazioni di ricarica pubbliche. I seguenti produttori offrono auto elettriche compatibili con la spina CHAdeMO: BD Otomotive, Citro\u00ebn, Honda, Kia, Mazda, Mitsubishi, Nissan, Peugeot, Subaru, Tesla (con adattatore) e Toyota.<\/p>\n\n\n\n

Tesla Supercharger –<\/strong> Per il suo compressore, Tesla utilizza una versione modificata della spina Mennekes di tipo 2. Ci\u00f2 consente alla Model S di ricaricarsi all’80% entro 30 minuti. Tesla offre la ricarica ai suoi clienti gratuitamente. Ad oggi non \u00e8 stato possibile ricaricare auto di altre marche con i sovralimentatori Tesla.<\/p>\n\n\n\n

Ricarica domestica Presa domestica –<\/strong> \u00e8 possibile raggiungere livelli di potenza di carica fino a 3,7 kW (230 V, 16 A) con una presa domestica con il fusibile appropriato. La tua auto elettrica verr\u00e0 caricata tramite un cavo di ricarica in modalit\u00e0 2. Consigliamo vivamente una potenza di carica massima di 2,3 kW (230 V, 10 A) se la presa non \u00e8 stata controllata in anticipo. Talvolta \u00e8 possibile trovare prese domestiche anche nelle stazioni di ricarica pubbliche. Questo metodo di ricarica \u00e8 disponibile per tutte le auto elettriche.<\/p>\n\n\n\n

Infrastruttura di rete<\/h2>\n\n\n\n

Il numero di punti di ricarica per veicoli elettrici disponibili in Europa aumenta ogni anno con la crescita della diffusione dei veicoli elettrici. Ci\u00f2 sta accadendo molto pi\u00f9 velocemente in alcune regioni rispetto ad altre. Nel 2019 c’erano circa 15.000 punti di ricarica ad alta potenza (22kW +) e nel 2020 questo \u00e8 quasi raddoppiato a 25.000 secondo i dati dell’Osservatorio europeo dei combustibili alternativi. Ci\u00f2 non \u00e8 dovuto solo ai progressi nella tariffazione dei veicoli elettrici, ma anche ai quadri politici nazionali (NPF) che sono stati messi in atto ai sensi dell’articolo 3 della direttiva 2014\/94 \/ UE.

Uno dei paesi leader per i veicoli elettrici \u00e8 la Norvegia, dove ci sono oltre 300.000 veicoli elettrici per passeggeri registrati, che rappresentano oltre il 15% del mercato automobilistico complessivo a partire dal 2020. La quota di mercato delle auto plug-in \u00e8 stata la pi\u00f9 alta al mondo per diversi anni e ha stato il primo paese in cui i veicoli elettrici in vendita hanno superato le vetture con motori a combustione interna. Attualmente ci sono circa 500.000 veicoli elettrici in Norvegia, inclusi ibridi e ibridi plug-in su una popolazione di circa 5,2 milioni.

A far fronte a questa incredibile diffusione dei veicoli elettrici \u00e8 l’infrastruttura della rete di ricarica. Attualmente ci sono circa 9000 punti di ricarica in Norvegia che si estendono su 2500 stazioni secondo le  electromaps<\/a>. Non solo, ma \u00e8 anche la rete pi\u00f9 pulita al mondo, con il 98% dell’elettricit\u00e0 utilizzata per caricare i veicoli elettrici proveniente da una fonte di energia rinnovabile.

In tutta Europa ci sono molte aziende energetiche che entrano nel settore della ricarica dei veicoli elettrici in quanto sono le pi\u00f9 adatte per questo tipo di mercato, soprattutto quando possono offrire la fornitura di elettricit\u00e0 utilizzando una fonte di energia rinnovabile come l’energia eolica, solare e idroelettrica. L’azienda olandese Fastned<\/a> \u00e8 uno dei principali specialisti di ricarica per veicoli elettrici con le sue stazioni di ricarica introdotte di recente che si affidano in modo indipendente ai pannelli solari. Questa soluzione \u00e8 un modo conveniente per ricaricare i veicoli elettrici poich\u00e9 le soluzioni esistenti precedenti richiedono l’alimentazione da una centrale elettrica locale. Le nuove stazioni di ricarica per veicoli elettrici dovrebbero quindi attingere alla rete di alimentazione gi\u00e0 esistente, il che potrebbe mettere a dura prova la rete energetica, oltre a trovarsi in luoghi pubblici.

Alcune aziende stanno cercando di EV per cambiare il modo in cui fanno affari, oltre a raggiungere una fascia demografica in continua evoluzione. Compagnie petrolifere come BP e Shell hanno installato caricabatterie per veicoli elettrici in quasi tutte le sue stazioni di servizio in tutta Europa, consentendo loro di stare al passo con le tendenze e di espandere la propria base di clienti. Inoltre, la maggior parte delle stazioni di servizio sono strategicamente posizionate per una facile accessibilit\u00e0 per la maggior parte dei conducenti, il che \u00e8 un grande vantaggio per l’infrastruttura EV complessiva.<\/p>\n\n\n\n

Sicurezza nella ricarica dei veicoli elettrici<\/h2>\n\n\n\n

Ci sono due aspetti per caricare un veicolo elettrico, il caricabatterie stesso e il cavo di ricarica con il relativo connettore. I punti di ricarica per veicoli elettrici rientrano nella norma IEC 61851 della direttiva UE, che attualmente \u00e8 in evoluzione e sempre in continuo sviluppo. Il cavo del caricatore e il connettore di ricarica rientrano nella direttiva CE IEC 62196 per spine, prese, connettori per veicoli e prese per veicoli. Questi standard UE sono definiti per la sicurezza delle apparecchiature e dell’utente finale. Ad esempio, l’alimentazione non viene fornita al veicolo a meno che non sia collegato un veicolo compatibile e anche il veicolo sia immobilizzato mentre il cavo \u00e8 collegato.

Sotto la direttiva IEC 62196 ci sono anche sottodirettive (IEC 62196-1 e IEC 62196-2) che spiegano in dettaglio il design di ogni tipo di spina e le sue specifiche. \u00c8 stato introdotto per consentire la compatibilit\u00e0 tra prodotti di produttori diversi.

Configurazioni:

Tipo 1<\/strong> – Ampiamente utilizzato negli Stati Uniti e in Giappone, \u00e8 stato originariamente progettato dal produttore Yazaki ed \u00e8 stato pubblicato secondo lo standard SAE J1772 negli Stati Uniti. Il connettore stesso presenta un alloggiamento rotondo, con una tacca sull’ingresso del veicolo per determinarne l’orientamento durante l’uso. Consente una corrente di esercizio di 32 A e una corrente massima di 80 A ma solo negli Stati Uniti.

Tipo 2<\/strong> – Conosciuto anche come connettore Mennekes, ha un alloggiamento rotondo con un lato appiattito per consentire il corretto orientamento durante l’uso. Dispone inoltre di diversi contatti pin e manicotto per un massimo di quattro conduttori CA, un induttore protettivo e anche due pin di segnale per controllarne la funzionalit\u00e0. I connettori di tipo 2 hanno anche una caratteristica aggiuntiva in cui i contatti non possono essere toccati da un dito standard per prevenire l’elettrocuzione e nella versione pi\u00f9 recente di questo connettore \u00e8 stato ulteriormente migliorato includendo gli otturatori. Il connettore pu\u00f2 funzionare fino a 63A con una corrente massima di 70A disponibile per applicazioni monofase. All’interno dell’UE \u00e8 obbligatorio che tutti i caricabatterie CA pubblici siano dotati di un connettore e di una presa di tipo 2.

Tipo 3<\/strong> – Questa configurazione, a differenza delle altre due, \u00e8 costituita non solo da una spina e da una presa, ma anche dall’accoppiatore del veicolo. Questo particolare connettore presenta un alloggiamento ovale con un lato lusingato per un corretto orientamento durante l’uso. C’\u00e8 anche una protezione dal contatto sotto forma di otturatori sui perni per impedire qualsiasi contatto umano e c’\u00e8 anche un meccanismo di blocco quando viene inserito in una presa. Questo connettore consente una ricarica monofase fino a 16A senza contatto pilota di controllo, 32A con e una ricarica trifase fino a 63A.

Come gi\u00e0 sappiamo, la domanda di stazioni di ricarica per veicoli elettrici \u00e8 molto alta in tutta Europa ed \u00e8 anche fondamentale garantire che ogni punto di ricarica sia operativo; in caso contrario, potrebbe mettere a dura prova l’infrastruttura. Possono verificarsi diversi problemi che potrebbero portare a un punto di ricarica difettoso, come il sovraccarico dell’alimentatore, guasti alle apparecchiature e al sistema e il surriscaldamento. Molti paesi in tutta Europa hanno gi\u00e0 iniziato ad affrontare questo problema assicurando che ogni stazione di ricarica pubblica sia conforme agli standard di sicurezza europei pertinenti per i sistemi elettrici. Il regolamento che deve essere applicato a ciascuna stazione include quanto segue:<\/p>\n\n\n\n