Retroscena

Studio dell'ETH: un impianto solare proprio fornisce fino al 90% di elettricità per l'auto elettrica

Martin Jungfer
28.01.2022
Traduzione: Leandra Amato

Secondo uno studio del Politecnico di Zurigo, chi possiede un'auto elettrica e allo stesso tempo un impianto solare sul tetto di casa, può caricare le batterie del veicolo in gran parte con la propria energia solare e usare l'auto come al solito.

Il numero di immatricolazioni di auto elettriche aumenta rapidamente. Allo stesso tempo, cresce la preoccupazione per la sicurezza dell'approvvigionamento elettrico in Svizzera. Le due cose sono solo condizionatamente collegate, ma vengono spesso confuse nella discussione pubblica. Soprattutto coloro che sono critici nei confronti delle auto elettriche sono suscettibili con argomenti a metà. Come sarebbe, allora, se l'elettricità per il parco di auto elettriche venisse dal sistema fotovoltaico sul tetto della propria casa – almeno per i fortunati che hanno una casa propria? Quale percentuale della domanda di elettricità di un'auto elettrica potrebbe essere coperta in questo modo? Un team del Politecnico di Zurigo ha studiato questa domanda e ha pubblicato i risultati di uno studio.

«Molti sovrastimano la domanda di elettricità per l'elettromobilità», dice Henry Martin, uno studente di dottorato coinvolto nello studio. Ma coprire da soli un'alta percentuale del fabbisogno energetico di Tesla, ID.3 e co. è più facile di quanto si pensi. Considera quindi che l'espansione del fotovoltaico è la «strada giusta». A suo parere, gli incentivi potrebbero quindi essere ancora più alti. Forse i risultati dello studio forniranno un ulteriore impulso alla politica.

Martin Raubal, professore di Geoinformation Engineering all'ETH di Zurigo e il suo team di ricerca, hanno voluto scoprire specificamente nello studio quanto della propria energia solare può essere caricata nell'auto senza sacrificare il comfort né la flessibilità. Molte persone temono che la ricarica con l'energia solare limiti l'uso delle auto elettriche: «Come posso usare la mia auto elettrica se deve stare alla stazione di ricarica durante il giorno quando il sole splende?

La scoperta dei ricercatori dell'ETH è un segnale di cessato allarme: il fotovoltaico da un sistema sul tetto può coprire oltre il 90% del consumo di elettricità del veicolo. E questo solo apportando minime modifiche al processo di ricarica e anche senza una batteria in casa per immagazzinare temporaneamente l'energia in eccesso.

Auto elettrica con impianto fotovoltaico virtuale

Come sono arrivati i ricercatori a questo risultato dello studio? Hanno usato come base il comportamento d'uso di 78 persone che guidano auto elettriche. Questi hanno partecipato al progetto «SBB Green Class». Hanno pagato un supplemento per un Abbonamento generale (AG) e in cambio hanno ricevuto un'auto elettrica con una stazione di ricarica da installare a casa. L'ETH ha ricevuto informazioni su quando l'auto elettrica è stata utilizzata, quando è rimasta inutilizzata a casa e quando è stata caricata durante questo periodo, con quale potenza e fino a quale livello di batteria. Queste 78 persone non sono rappresentative di tutta la Svizzera, come dicono anche i responsabili dello studio, ma tendevano a usare il loro veicolo più frequentemente e per distanze più lunghe della media.

Tuttavia, l'insieme dei dati di 78 famiglie ha permesso di analizzare un certo numero di scenari teorici. In primo luogo, i conducenti di auto elettriche hanno ottenuto un impianto fotovoltaico virtuale installato sul loro tetto. I ricercatori hanno calcolato la produzione potenziale dell'impianto in base alle dimensioni del tetto e ai dati meteorologici del sito. In realtà, i partecipanti alla «Green Class» avevano caricato le auto elettriche usando l'elettricità di rete.

Il passo successivo è stato quello di sovrapporre i tempi in cui, da un lato, l'auto elettrica era a casa e collegata alla stazione di ricarica e, dall'altro, l'impianto solare virtuale forniva elettricità. In questo scenario di base, una media del 15 percento dell'elettricità necessaria per caricare l'auto elettrica è stata generata dal sistema solare: «Il valore è così basso perché vari fattori non sono stati ottimizzati», spiegano il professor Raubal e il dottorando Martin Henry. L'auto elettrica non era sempre collegata alla stazione di ricarica, caricata nei momenti sbagliati o caricata con troppa potenza nei momenti sbagliati.

Il grafico mostra un uso esemplare e la ricarica dell'auto elettrica. Nelle sezioni verde chiaro, l'auto elettrica non è in casa e quindi non è collegata alla wallbox. Nelle sezioni verde scuro, l'auto è nel garage di casa e può essere caricata.
Il grafico mostra un uso esemplare e la ricarica dell'auto elettrica. Nelle sezioni verde chiaro, l'auto elettrica non è in casa e quindi non è collegata alla wallbox. Nelle sezioni verde scuro, l'auto è nel garage di casa e può essere caricata.
Grafico: ETH

Le stazioni di ricarica intelligenti portano l'energia solare nell'auto

In un secondo scenario – calcolato praticamente solo sulla base dei dati, come tutti gli altri – l'obiettivo era quello di caricare in modo più intelligente senza interferire con l'uso dell'auto elettrica. Per questo, i ricercatori si sono affidati alla cosiddetta smart charging o ricarica intelligente. Hanno simulato che la batteria dell'auto elettrica venisse caricata preferibilmente quando è disponibile l'energia solare dal tetto. Questa intelligenza è ormai padroneggiata da quasi tutte le stazioni di ricarica per auto elettriche. E il controllo è possibile attraverso semplici soluzioni software come Solarmanager, sviluppato nel Canton Argovia.

Sullo smartphone, con l'app appropriata, in questo caso Solarmangaer, si può determinare che l'auto elettrica deve essere caricata preferibilmente con energia solare dal tetto.
Sullo smartphone, con l'app appropriata, in questo caso Solarmangaer, si può determinare che l'auto elettrica deve essere caricata preferibilmente con energia solare dal tetto.

La stazione di ricarica intelligente ha aumentato la percentuale di energia solare per la ricarica nello studio dal 15 al 56%. «L'alta percentuale ci ha sorpreso», dice Martin Henry. E aggiunge: «La ricarica intelligente può aumentare significativamente l'autoconsumo di energia solare e il veicolo può essere utilizzato in modo altrettanto flessibile come se fosse caricato con l'elettricità di rete».

Un terzo scenario ha mostrato cosa succede quando cambiano altri parametri. In questo caso, i ricercatori hanno permesso alla stazione di ricarica di caricare l'auto non sempre completamente, ma solo il 60 o l'80 percento, per esempio, o anche di corrispondere alla gamma richiesta dall'utente. E hanno anche lasciato che la stazione di ricarica aspettasse una volta prima di poter iniziare la ricarica, ad esempio fino a quando il sole forniva una quantità appropriata di energia attraverso le celle solari. Ciò significa che, in media, il 90% dell'elettricità necessaria per l'auto elettrica potrebbe essere coperta dall'energia solare. Anche in questo caso, i conducenti dell'auto non hanno sperimentato alcuna restrizione.

Le auto elettriche potrebbero anche essere «alimentate» al 100% con l'energia solare. Questo è il caso in cui un sistema fotovoltaico è completato da un sistema di stoccaggio di elettricità in cui l'elettricità in eccesso viene tamponata. I ricercatori dell'ETH, tuttavia, sono discordanti riguardo allo stoccaggio intermedio: l'autoconsumo di energia solare dal sistema fotovoltaico può ancora essere aumentato un po'. Tuttavia, il bilancio di sostenibilità dell'intero sistema di ricarica è offuscato dal fatto che la produzione di unità di stoccaggio dell'elettricità provoca quantità rilevanti di CO₂, come riferito in un comunicato stampa. Inoltre, tali sistemi di stoccaggio dell'elettricità non sono economicamente convenienti per la maggior parte delle persone. Sono costosi da acquistare e installare, e il prezzo dell'elettricità è relativamente basso – specialmente in Svizzera.

Grande potenziale grazie ad algoritmi intelligenti

In ogni caso, il professor Raubal vede molto più potenziale nell'espansione delle possibilità di ricarica intelligente. Presso la sua cattedra, si stanno sviluppando strategie di apprendimento automatico con l'obiettivo di prevedere il rendimento solare e il comportamento d'uso nel modo più accurato possibile. Altri dati potrebbero poi essere aggiunti a cose come un sistema di controllo delle eccedenze che carica l'auto solo quando l'energia solare è disponibile, spiega Raubal. Sarebbe utile, per esempio, integrare il calendario personale, dice. Se questo fornisce informazioni su quando è previsto il viaggio in ufficio o la gita in montagna, la stazione di ricarica potrebbe caricare la batteria dell'auto in base al tempo e alla lunghezza del viaggio in programma. Un altro input rilevante è se una stazione di ricarica è disponibile nella destinazione del viaggio in auto, per esempio nel parcheggio dell'ufficio.

Raubal sta attualmente conducendo una ricerca a Singapore. Lì, a partire dal 2030 potranno essere vendute solo le auto completamente elettriche, e dal 2040 solo tali auto potranno circolare sulle strade. L'UE sta dando all'industria e agli acquirenti un periodo di grazia leggermente più lungo per la vendita di veicoli a combustione interna fino al 2035. In Svizzera, non è ancora stata fissata una data.

Indipendentemente dall'anno, tuttavia, la tendenza sembra chiara al momento. I veicoli a propulsione elettrica scalano le classifiche di vendita. I proprietari di case che già guidano un'auto elettrica o lo faranno nei prossimi anni hanno una situazione di partenza confortevole con l'opzione di un sistema solare sul proprio tetto, come mostra lo studio condotto dall'ETH. E anche se non possono chiudere direttamente un gap elettrico, possono dare un contributo alla sicurezza e alla stabilità della rete.

Puoi scaricare lo studio completo (in inglese) qui dal sito del Politecnico di Zurigo.

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Giornalista dal 1997 con sedi in Franconia, sul lago di Costanza, a Obvaldo e Nidvaldo e a Zurigo. Padre di famiglia dal 2014. Esperto in organizzazione editoriale e motivazione. Focus tematico sulla sostenibilità, strumenti per l'ufficio domestico, cose belle in casa, giocattoli creativi e articoli sportivi. 


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