Ricarica intelligente e integrazione con la rete

La ricarica intelligente coordina quando e a quale potenza ricaricare i veicoli elettrici, così da considerare insieme le esigenze del conducente, la capacità del sito, i costi dell’elettricità e le condizioni della rete. L’integrazione con la rete estende questo controllo oltre un singolo punto di ricarica, collegando veicoli, apparecchiature di ricarica, edifici, operatori e soggetti del sistema energetico mediante confini definiti per dati e controllo.

Controllo, non solo connettività

Un punto di ricarica non è intelligente soltanto perché dispone di un’app, del Wi-Fi o di uno storico di utilizzo. La ricarica intelligente modifica il programma o il limite di potenza in risposta a un obiettivo, mantenendo al contempo il veicolo pronto per l’orario di partenza richiesto.

L’obiettivo può essere locale o esterno. Un’abitazione può ritardare la ricarica fino all’inizio di una fascia tariffaria più economica. Un luogo di lavoro può ripartire un budget elettrico fisso tra le auto parcheggiate. Un deposito può dare priorità ai veicoli con partenze anticipate. Un controller di sito può ridurre la domanda dei veicoli elettrici quando aumenta il carico dell’edificio, mentre un aggregatore o un programma del gestore elettrico può richiedere modifiche in base alle condizioni generali della rete.

Queste funzioni richiedono quantità diverse di dati. Per un programma semplice possono bastare un orologio e un’impostazione dell’utente. Un controllo più avanzato può utilizzare lo stato di carica del veicolo, l’energia richiesta, l’orario di partenza, la domanda del sito, la produzione locale, i prezzi dell’elettricità o una richiesta di servizio di rete. La disponibilità di questi dati dipende dal veicolo, dall’EVSE, dall’impianto, dal sistema backend e dal mercato.

Ricarica unidirezionale gestita

La ricarica unidirezionale gestita, spesso chiamata V1G, mantiene il flusso di elettricità esclusivamente verso il veicolo, controllandone il momento o la potenza. Le forme più comuni includono:

Ricarica programmata, che utilizza orari di avvio e arresto o periodi di ricarica consentiti prestabiliti
Ottimizzazione tariffaria, che sposta l’energia verso i periodi con prezzi più bassi
Ricarica da surplus solare, che segue la produzione locale entro i limiti di ricarica utilizzabili dal veicolo
Bilanciamento del carico, che mantiene la domanda complessiva di ricarica entro una capacità definita
Gestione della ricarica della flotta, che assegna l’energia in base a percorsi, tempi di sosta e priorità di partenza
Risposta alla domanda, che modifica la ricarica in risposta a una richiesta o a un incentivo del sistema energetico

Queste forme sono correlate, ma non intercambiabili. Un timer non misura il carico del sito. Una wallbox che segue la produzione solare sul tetto non partecipa necessariamente a un programma del gestore elettrico. Un sistema per flotte può ottimizzare la disponibilità dei veicoli senza ricevere alcun segnale in tempo reale dalla rete.

Il controller necessita anche di una regola di servizio. Ridurre tutti i veicoli in modo uniforme è semplice, ma può lasciare con poca energia un’auto che deve partire presto. I sistemi più evoluti possono tutelare obiettivi minimi di energia, dare priorità ai veicoli essenziali per l’operatività o recuperare la ricarica rinviata al termine di un vincolo.

Capacità del sito e allocazione del carico

La potenza di ricarica è limitata da più fattori rispetto alla sola potenza nominale dell’EVSE. Il collegamento dell’edificio, i circuiti derivati, la disposizione delle fasi, i caricatori di bordo dei veicoli, i limiti dei connettori e gli altri carichi elettrici possono tutti imporre un limite inferiore.

Un sistema di condivisione fissa della potenza suddivide un budget configurato per la ricarica dei veicoli elettrici tra i connettori attivi. La gestione dinamica del carico va oltre: misura o stima la domanda variabile del sito non dovuta ai veicoli elettrici e regola il budget di ricarica in modo che il totale resti entro un limite. L’allocazione tra i veicoli può quindi essere uniforme, basata sulle priorità oppure ottimizzata in funzione dei requisiti di energia e partenza.

Gli impianti reali presentano anche vincoli di corrente minima, fasi e tempo di risposta. Alcuni veicoli interrompono la ricarica al di sotto di una corrente utilizzabile. Il passaggio tra funzionamento monofase e trifase potrebbe non essere fluido. I ritardi di misurazione e controllo richiedono un margine di sicurezza, mentre la perdita di comunicazione necessita di un limite di ripiego definito, anziché di un ritorno incontrollato alla potenza massima.

Per l’installazione lato utente, il dimensionamento dei circuiti e la pianificazione energetica giornaliera, vedere Home EV Charging.

Dal controller di sito alla rete

L’integrazione con la rete non significa che un gestore elettrico controlli direttamente ogni auto. Una richiesta può passare attraverso un fornitore, un operatore di ricarica, un aggregatore, una piattaforma per flotte, un sistema di gestione energetica dell’edificio o un sistema di gestione delle stazioni di ricarica prima di diventare un limite o un programma sull’EVSE.

L’obiettivo rivolto alla rete può essere evitare un vincolo di capacità locale, ridurre un picco simultaneo, reagire a prezzi variabili, utilizzare la produzione rinnovabile o fornire un servizio di flessibilità contrattualizzato. Le regole di partecipazione, i compensi, la telemetria, i valori di riferimento e i diritti di esclusione variano a seconda del programma. Un punto di ricarica tecnicamente controllabile non è quindi automaticamente idoneo a un servizio di rete.

L’esigenza di trasporto del conducente resta il vincolo principale. Un controllo utile richiede un orario di partenza obiettivo, una riserva o un requisito minimo di energia e un modo chiaro per rinunciare o richiedere la ricarica immediata. Un sistema che riduce al minimo il costo dell’elettricità di oggi ma lascia il veicolo non pronto ha fallito il proprio scopo fondamentale.

Ruolo dei protocolli

Nessun singolo protocollo copre l’intera catena.

ISO 15118 definisce la comunicazione tra il veicolo e un EVSE compatibile, comprese le informazioni utilizzate per il controllo della ricarica e, in ISO 15118-20, il trasferimento bidirezionale di energia.
OCPP collega una stazione di ricarica a un sistema di gestione delle stazioni di ricarica. Le versioni supportate possono trasportare profili di ricarica, limiti, programmi e altre funzioni operative.
IEC 63110 definisce i casi d’uso e l’architettura per la gestione dell’infrastruttura di ricarica e scarica dei veicoli elettrici tra i soggetti della mobilità elettrica e del sistema energetico.
Le regole di mercato, le tariffe, le interfacce dei gestori elettrici, i requisiti di misurazione e le normative elettriche nazionali completano il perimetro operativo.

Gli standard supportano messaggi e interfacce comuni, ma non dimostrano l’interoperabilità end-to-end. Le funzioni opzionali dei protocolli, l’accesso ai dati del veicolo, le versioni software, i sistemi di certificati, le implementazioni backend e le regole dei programmi locali devono comunque essere allineati.

Confine con la ricarica bidirezionale

La ricarica intelligente non richiede l’esportazione di energia. Il V1G può fornire flessibilità spostando o riducendo la domanda mentre l’elettricità continua a fluire esclusivamente verso la batteria.

La ricarica bidirezionale aggiunge la possibilità di invertire il flusso di energia. Ciò introduce questioni di conversione, interconnessione, protezione, autorizzazione e casi d’uso che non sono necessarie per la normale ricarica gestita. Vehicle-to-load, vehicle-to-home, vehicle-to-building e vehicle-to-grid sono trattati in Bidirectional EV Charging.

Un sistema può quindi essere intelligente ma unidirezionale, bidirezionale ma limitato al backup locale oppure sia intelligente sia interattivo con la rete. Le descrizioni dei prodotti dovrebbero indicare la funzione esatta supportata, anziché usare «smart», «V2X-ready» o «grid-ready» come se garantissero il sistema completo.

Cosa deve verificare un operatore o un acquirente

La specifica utile è l’intero percorso di controllo, non un singolo logo. Verificare:

Quale obiettivo è supportato: timer, tariffa, solare, capacità del sito, disponibilità della flotta, risposta alla domanda o servizio di rete?
Dove viene eseguito il controllo e se la ricarica essenziale continua senza il cloud del fornitore o la connessione Internet
Quali dati del veicolo sono disponibili e se vengono rispettati gli obiettivi di partenza e di energia minima
Se i limiti si applicano a una transazione, a un EVSE, a una stazione di ricarica o all’intero sito
Come vengono gestiti priorità, limiti di fase, corrente minima e perdita della comunicazione
Quali versioni dei protocolli e profili opzionali sono implementati e certificati
Chi può modificare un programma, come può essere escluso dal conducente e quali dati vengono conservati
Se il gestore elettrico locale, la tariffa o il programma di flessibilità accetta l’apparecchiatura e il sistema di misurazione

Per il percorso completo dell’energia dalla rete elettrica alla batteria, vedere EV Charging: The Complete System.