Tempo di ricarica di un'auto elettrica alla colonnina: quanto ci vuole e da cosa dipende
Uno dei primi problemi che ci si pone quando si ha a che fare con un'auto elettrica o con un'ibrida plug-in è la durata del tempo di ricarica.
E questo è tanto più pressante nel caso delle colonnine di ricarica: quanto tempo ci vuole? Il motivo è semplice. Le colonnine di ricarica sono dispositivi che usiamo mentre siamo in giro, e raramente abbiamo molte ore a disposizione o abbiamo voglia di aspettare che la nostra vettura a batteria sia stata caricata.
La risposta però non è così semplice e dipende da diversi fattori, su tutti la fonte di alimentazione, la capacità del caricatore dell'auto e le dimensioni della batteria. Andiamo quindi a conoscere le varie tipologie di colonnine, che sia la stazione di ricarica del parcheggio di un centro commerciale o di un autogrill in autostrada, oltre a ricordarvi la differenza fra presa Tipo 2, CHAdeMO e CCS e come ricaricare auto elettrica gratis.
Indice
Cosa sono le colonnine di ricarica
Nell'introduzione, abbiamo anticipato come il primo fattore che influenza il tempo di ricarica di una vettura a batteria sia la fonte di alimentazione.
Le colonnine sono appunto questo, una fonte di alimentazione collegata alla rete elettrica, e sono chiamate così perché ricordano piccoli distributori di carburante. A differenza di wallbox e moduli di controllo portatili, le colonnine sono una soluzione per caricare l'auto quando ci si trova fuori casa, o comunque non si ha la possibilità di farlo dalla propria abitazione.
Il punto è che non tutte le prese elettriche sono create uguali. Prima di tutto, ci sono due tipi di corrente: alternata e continua. Nella corrente alternata, il flusso di corrente cambia direzione continuamente con un andamento di tipo sinusoidale (ovvero non brusco nell'inversione) a una frequenza di 50 Hz.
La corrente continua è invece un tipo di corrente in cui gli elettroni fluiscono sempre nella stessa direzione.
La nostra rete elettrica fornisce corrente alternata, mentre le batterie dei veicoli accettano solo corrente continua. Ecco quindi che per fornirgliela bisogna "raddrizzarla", un processo che o viene fatto all'interno dell'auto, tramite il caricatore di bordo, o dalla colonnina, che quindi fornirà corrente continua.
La corrente alternata fornisce meno potenza, ovvero ricarica più lentamente, e la quantità di potenza in corrente alternata accettata dall'auto è fortemente limitata dal caricatore del veicolo (il secondo fattore che limita la velocità di ricarica, come vedremo più avanti), mentre la corrente continua fornisce più potenza, perché l'auto non deve convertirla. Anche qui l'auto può avere delle limitazioni per quanto riguarda la potenza in entrata, ma molto più elevate.
Ci sono due tipi di colonnine, a corrente alternata e a corrente continua, tutte soggette alla normativa 61851-1 che determina il rispetto di una serie di parametri per la loro installazione, oltre che le modalità di ricarica.
Le colonnine di ricarica a corrente alternata sono meno potenti e molto più diffuse, anche perché la loro installazione costa molto meno, e si possono trovare in spazi pubblici, come parcheggi o centri commerciali, quindi il loro uso è aperto a tutti, o in spazi privati, come negozi, alberghi o aziende, e il loro uso è aperto solo a clienti o dipendenti.
Queste colonnine offrono potenze che vanno da 7,4 kW a 43 kW, e utilizzano per la ricarica una presa di Tipo 2, compatibile con tutte le auto a batteria nel nostro Paese. Le colonnine a 7,4 kW sono in monofase, ovvero usano un solo filo per trasportare la corrente, mentre per arrivare a potenze superiori si devono utilizzare connessioni trifase (con tre fili di fase).
Le colonnine a corrente continua sono invece molto più rare perché costano decine di migliaia di euro e sono molto più grandi in quanto devono convertire la corrente al loro interno.
In genere si trovano sulle autostrade o in determinati punti, consentono la ricarica di più auto insieme e hanno potenze che vanno da 50 kW a 350 kW o più. Le prese che utilizzano, solo la presa CCS, molto più diffusa, e la sempre meno utilizzata CHAdeMO.
In sostanza, come potrete immaginare, a una potenza maggiore corrisponde una velocità di ricarica superiore, quindi per la ricarica più rapida possibile bisogna rivolgersi alle colonnine a ricarica rapida a corrente alternata. Queste però sono più rare e "fare il pieno" costa di più. Inoltre non è sempre necessario, quindi dipende dalla situazione in cui vi trovate. Se state facendo un viaggio, potreste optare per le colonnine a ricarica rapida o ultra rapida (a corrente continua), mentre se andate a pranzo o a fare la spesa, potete optare per una colonnina a ricarica alternata.
Ma la potenza delle colonnine non è l'unico fattore che influenza la velocità di ricarica.
Andiamo a scoprire gli altri.
Fattori che influenzano la ricarica
Come abbiamo anticipato nell'introduzione, sono diversi i fattori che influenzano la velocità di ricarica. Il primo è la potenza dell'alimentazione, ovvero le colonnine.
Il secondo è la capacità del caricatore dell'auto. Questo il più delle volte è il vero collo di bottiglia dell'operazione. Se forniamo corrente alternata al nostro veicolo, questo dovrà utilizzare il caricatore per raddrizzarla in continua e fornirla così alla batteria.
Il problema è che il caricatore ha forti limiti e ha una potenza compresa tra 7,4 e 22 kW, e ovviamente non solo meno costa l'auto più basso sarà questo valore, ma spesso e volentieri per avere potenze più elevate bisognerà pagare un sovrapprezzo, come se fosse un optional. Anzi è in tutto e per tutto un optional.
Questo vuol dire che se anche se collegate l'auto a una colonnina da 22 kW ma il vostro caricatore è da 7,4 kW, la potenza di carica sarà a 7,4 kW.
Se invece fornite all'auto corrente continua, le potenze in gioco sono molto superiori e i tempi di ricarica inferiori.
Anche qui, però le auto hanno dei limiti, e in genere veicoli meno costosi potranno accettare potenze inferiori. Quindi non aspettatevi che una Dacia Spring collegata a una colonnina da 350 kW accetti tutta quella potenza (accetta fino a 30 kW).
Come regola generale, è sempre il dispositivo meno potente a decidere la potenza e quindi i tempi di ricarica.
Un altro fattore che influenza la velocità di ricarica è la batteria. Più una batteria è grande, maggiore sarà il tempo di ricarica necessario per riempirla.
Per fare un conto molto semplice, se un'auto ha un caricabatterie da 10 kW e un pacco batteria da 100 kWh, in teoria, collegata anche a una colonnina da 22 kW ci vorrebbero 10 ore per caricare una batteria completamente esaurita.
A questo proposito, bisogna anche considerare che le auto elettriche non si caricano mai oltre una certa percentuale e non si scaricano mai al di sotto di una certa percentuale, in modo da preservare la batteria più a lungo.
Quindi se il veicolo si carica solo tra il 30% e l'80% e avete una batteria da 100 kWh, in realtà caricherete solo 50 kWh, il che richiederebbe un'ora per essere caricata da una colonnina da 50 kW e 20 minuti da una colonnina da 150 kW.
Ma non è finita. La ricarica non è costante, e caricare una batteria scarica richiede più tempo che caricare una batteria mezza piena. Quindi fino al 30% è piuttosto lenta, poi raggiunge il picco di velocità fino al 60% e infine si abbassa nuovamente oltre quel livello.
Infine, anche se in maniera minore, un altro fattore che influenza la velocità di ricarica è la temperatura ambientale. A temperature minori, la velocità di ricarica è più passa, in particolare quando si utilizza un caricabatterie rapido (come nota a margine, anche la vostra auto è meno efficiente a basse temperature).
Quindi, per ricapitolare, quando ci si chiede quanto ci mette un'auto a caricarsi a una colonnina, la risposta non è univoca, non solo perché ci sono diversi tipi di alimentazione, ma anche perché molti altri fattori hanno un'influenza rilevante.
Detto questo, cercheremo di dare comunque una risposta indicativa.
Colonnine di ricarica: quanto tempo ci vuole
Come abbiamo detto nel capitolo precedente, diversi fattori influenzano la velocità di ricarica, e in generale a comandare durante la ricarica è sempre il dispositivo meno potente tra colonnina o punto di ricarica e il caricatore o la batteria dell'auto.
Detto questo, per ottenere a grandi linee il calcolo della velocità di ricarica dovete effettuare la divisione della capacità della batteria sulla potenza di ricarica, questa ultima moltiplicata per il fattore di potenza, un valore che indica la normale dispersione di energia che si verifica durante la ricarica ed è pari a 0,8 per i dispositivi a corrente alternata e a 0,9 per i dispositivi a corrente continua. Andiamo a vedere le varie situazioni.
Corrente alternata
Se caricate un'auto a corrente alternata, per esempio a 7,4 kW, per caricare un'auto con batteria da 75 kWh, come per esempio quella della Tesla Model 3, impiegherete circa 12 ore (75 kWh / (7,4 kW x 0,8)).
Se però con la stessa colonnina caricate un'auto con batteria da 25 kWh, il tempo di ricarica ovviamente scende a poco più di 4 ore.
Se si usa una colonnina con ricarica a 22 kWh, con una batteria da 75 kWh si impiegano 4 ore, mentre con una batteria da 25 kWh si impiega poco più di un'ora e mezza.
Mettiamo invece che volete sapere quanto tempo impiegate per avere 100 km di ricarica. In questo caso, dipende dal consumo della vostra auto. Una Tesla Model 3 ha un consumo di 20 kWh/100 km, quindi utilizzando un caricatore da 7,4 kW impiegherete 2 ore e mezza (consumo / potenza).
Corrente continua
A corrente continua le ricariche sono molto più veloci. Se per esempio caricate una batteria da 25 kWh a 50 kW, avrete il "pieno" in poco più di 30 minuti, che per una batteria da 75 kWh salgono a un'ora e mezza (75 kWh / (50 kW x 0,9)).
A potenze superiori i tempi sono ancora inferiori.
Una Tesla Model 3 collegata a un Supercharger v3 da 250 kW ottiene fino a 275 km di autonomia in 15 minuti, mentre per ottenere 100 km di autonomia bastano solo 4-5 minuti. Ovviamente tutto ciò nelle migliori condizioni e con modelli in grado di sfruttare la piena potenza del Supercharger, cosa non sempre possibile sulle più vecchie Model 3 per i limiti già illustrati in precedenza. Questo per dire che la formula matematica va bene, ma dovete sempre assicurarvi che non ci sia qualche collo di bottiglia.
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