Vehicle to grid: come funziona

Quando si parla di auto elettriche si snocciolano dati sull'autonomia, sulle velocità di ricarica, sui costi e sulla diffusione delle colonnine, ma c'è un aspetto che rimane spesso in ombra: se tutte le vetture attualmente in circolazione diventassero elettriche, riuscirebbe la nostra infrastruttura a gestire le necessità degli utenti? 

Ecco perché potreste aver sentito parlare della tecnologia vehicle-to-grid: ma come funziona? Per rispondere, pensate di ribaltare il paradigma: invece di concentrarvi solo sul problema di come ricaricare milioni di auto si potrebbero sfruttare le loro batterie quando non in uso (ovvero la maggior parte del tempo) per stabilizzare e fornire elettricità alla rete elettrica, per esempio negli orari di punta. 

Converrebbe ai proprietari dei veicoli e alla società, no? Ecco perché questa tecnologia è così importante per il futuro, e sebbene attualmente non sia molto in voga, ne sentiremo sempre più parlare.

Ma non perdiamo altro tempo e andiamo a scoprire questa funzione presente in alcune auto elettriche, oltre a ricordarvi le differenze tra wallbox e stazioni di ricarica.

• Vehicle to grid: cos'è
• Vehicle to grid: come funziona
• Vehicle to grid in Italia
• Vantaggi e svantaggi del Vehicle to grid
• Quali auto supportano il Vehicle to grid

Che siate d'accordo o meno la transizione verso la mobilità elettrica è in pieno svolgimento, e se comporterà un abbassamento delle emissioni di CO2 da parte dei veicoli, aumenterà inevitabilmente il fabbisogno elettrico.

Pensate solo al fatto che dal 2035 in Europa non si potranno più vendere auto a combustione interna, e all'impatto di tutti questi veicoli sulla rete elettrica. Ma forse c'è, se non una soluzione, almeno un modo per pensare diversamente al problema.

La maggior parte delle auto circola per una frazione della loro vita e sta ferma per la gran parte del tempo (in ogni momento, il 95% delle auto in circolazione è parcheggiato), è un dato di fatto.

E se invece di pensare alle automobili solo come mezzi di locomozione le pensassimo come accumulatori per la società?

I veicoli elettrici sono fondamentalmente delle batterie, e di dimensioni ragguardevoli, in grado di alimentare cinque abitazioni per 24 ore. Ecco perché è nata la tecnologia Vehicle-to-grid, o V2G.

Il concetto è semplice: con questa funzione le batterie delle auto sono in grado di restituire elettricità alla rete, proprio come se fossero celle di stoccaggio di backup per la rete elettrica, e alimentare case, edifici e, in definitiva, qualsiasi cosa collegata alla rete elettrica. E gli operatori dell'energia acquisteranno la corrente dai proprietari, proprio come avviene ora per chi possiede pannelli fotovoltaici e reimmette la corrente nella rete.

Quindi stiamo parlando della capacità da parte dei veicoli elettrici di gestire un tipo di ricarica bidirezionale, ovvero non solo di ricevere energia elettrica, ma anche di inviarla in direzione opposta.

Ma attenzione, c'è un punto importante da comprendere.

La tecnologia V2G è diversa dalla tecnologia vehicle-to-load (V2L), ovvero la capacità da parte di un veicolo elettrico di caricare un dispositivo scollegato dalla rete, come per esempio un monopattino o una bici elettrica. Qui stiamo parlando di rete, e quindi il veicolo sarà in grado di sincronizzare la fase della corrente alternata con quella della rete (qui trovate il nostro approfondimento per capire cosa sia la corrente alternata).

In sostanza, lo scopo della tecnologia V2G è di consentire lo stoccaggio dell'energia elettrica, stabilizzando la rete e rendendo un veicolo un'estensione della rete: immagazzina l'energia quando la domanda è inferiore e la reimmette nel sistema quando la domanda è più alta. È facile immaginare i vantaggi di questa tecnologia man mano che i veicoli elettrici si diffonderanno sempre più: con la tecnologia Vehicle To Grid (V2G), un veicolo elettrico potrebbe dare un contributo significativo a un mondo privo di emissioni, attingendo in gran parte alle fonti di energia rinnovabili.

Adesso che sappiamo cosa sia la tecnologia V2G, andiamo a scoprire i vari tipi e come funziona.

La tecnologia V2G funziona quindi permettendo al veicolo di reimmettere corrente alla rete grazie alla ricarica bidirezionale. Due sono le applicazioni. Da un lato bilancia e stabilizza la rete, per esempio quando la richiesta è bassa (in termine tecnico si dice "riempire le valli"), e dall'altra la supporta quando nelle ore di punta c'è forte richiesta ("livellando i picchi"). 

Quindi i veicoli connessi alla rete tramite V2G sono in grado di supportare le fonti di energia variabili (come eolico e solare) immagazzinando l'energia in eccesso e fornendola alla rete durante i periodi di carico elevato, ovviamente vendendola ai gestori. Per questo processo è stato coniato un termine macedonia, carbitrage, fusione dei termini car, auto e arbitrage, arbitraggio, ovvero un'operazione finanziaria che consiste nell'acquistare un bene o un'attività finanziaria su un mercato rivendendolo su un altro mercato, sfruttando le differenze di prezzo al fine di ottenere un profitto.

Torniamo per un momento al concetto di ricarica bidirezionale, perché può essere di diversi tipi, con differenti caratteristiche. 

La V2G più semplice è il flusso di alimentazione unidirezionale (V1G), che comporta la variazione del tempo o della potenza con cui un veicolo elettrico viene caricato. Altri termini per descrivere questa tecnologia sono V2G unidirezionale o carica intelligente, ed è utilizzata per fornire servizi di risposta o di bilanciamento del carico.

Poi c'è la ricarica bidirezionale locale, vehicle-to-home (V2H), vehicle-to-building (V2B) o vehicle-to-everything (V2X), che utilizza il veicolo per fornire energia di backup durante un'interruzione di corrente o per spostare l'energia della rete con energia da fonti rinnovabili. Ad esempio, i veicoli caricati utilizzando l'energia solare al lavoro durante il giorno potrebbero alimentare una casa per tutta la notte, senza estrarre energia dalla rete.

Ci sono poi due tipi di ricarica bidirezionale locale per i dispositivi scollegati dalla rete, come vehicle-to-load (V2L) e vehicle-to-vehicle (V2V), che permettono di caricare dispositivi collegati.

Infine, c'è la ricarica bidirezionale V2G, che consente come abbiamo detto ai veicoli di fornire elettricità alla rete, e che permette ai proprietari dei veicoli di venderla agli operatori.

Infine è allo studio una ricarica DC bidirezionale. Finora abbiamo parlato di corrente alternata (AC), perché la nostra rete è in corrente alternata, ma le auto hanno bisogno di corrente continua (DC), e se fornissero direttamente quella non avrebbero bisogno di passare dal caricatore di bordo, con un miglioramento dell'efficienza. 

Rimane un ultimo punto da chiarire: cosa bisogna fare per sfruttare la ricarica V2G? Per prima cosa, serve un veicolo elettrico che la supporti. In secondo luogo, dovrete installare una wallbox o comunque una stazione di ricarica in grado di ricevere questa elettricità e immetterla nella rete. In terzo luogo, serve una normativa che consenta questo genere di operazioni, proprio come ora chi produce elettricità con pannelli fotovoltaici la vende al GSE. Andiamo a vedere a che punto siamo in Italia.

Ma qual è la situazione in Italia? Nel nostro Paese ci sono diversi impedimenti di tipo burocratico, ma nel 2020 il Ministero dello Sviluppo Economico ha promulgato il decreto del 30 gennaio 2020 con cui ha stabilito i criteri e le modalità per la diffusione di questa tecnologia. Il decreto ha stabilito che i servizi erogabili dai questi veicoli possano essere suddivisi in:

• servizi di riserva terziaria e bilanciamento, articolati nelle modalità «a salire» e «a scendere», nonché di risoluzione delle congestioni;
• ulteriori servizi tra i quali la regolazione primaria e secondaria di frequenza e la regolazione di tensione, ove tecnicamente fattibile.

Secondo il decreto, le infrastrutture di ricarica V2G vengono inserite nelle Unità Virtuali Abilitate Miste (UVAM), ovvero unità che creano un impianto virtuale di produzione e consumo di elettricità, proprio come accade per gli impianti fotovoltaici. Per inserirle in questa denominazione, la potenza modulabile minima è stata abbassata a 200 kW, mentre in precedenza era stabilita in 1 MW.

Questo consente quindi di utilizzare anche un'auto singola come UVAM, fino a soluzioni più grandi come per esempio una flotta aziendale. 

Al momento non è stato ancora stabilito un prezzo per l'acquisto di energia, e mancano anche altre informazioni, quindi possiamo comprendere come non sia ancora stato segnato un indirizzo chiaro.

Per quanto riguarda le iniziative tecniche, al momento nel nostro Paese ci sono due progetti principali. Uno marcato FCA in collaborazione con Engie Eps e Terna Italia, con un accordo da 25 MW di fornitura di energia per 5 anni, dal 2023 al 2027, attraverso batterie rimosse dai veicoli e da quelle delle 500 elettriche dei dipendenti.

Un altro è invece dell'Istituto Italiano di Tecnologia in collaborazione con Nissan Italia.

Ora che abbiamo chiarito cosa sia e come funzioni la ricarica V2G, possiamo avere un'idea più chiara dei suoi vantaggi. 

• Rende la distribuzione di energia più efficiente, stabilizzando la rete durante i picchi che si verificheranno quando la maggioranza delle persone metterà in carica l'auto, e permettendo ai gestori energetici di espandere la loro capacità per soddisfare la domanda di picco.
• Espande la capacità per lo stoccaggio di energia rinnovabile: le fonti di energia rinnovabile come l'eolico e il solare svolgono un ruolo fondamentale in un'economia sostenibile, ma queste fonti sono intermittenti e incoerenti. Immagazzinando l'energia nelle auto si potrà rendere costante l'afflusso di energia da fonti rinnovabili
• Riduce i costi energetici e la volatilità dei prezzi dell'energia: quanto abbiamo spiegato sopra porta a una conseguenza, la riduzione della volatilità dei prezzi dell'energia, con una riduzione dei costi.  Quando l'approvvigionamento energetico sarà in grado di bilanciare e soddisfare la domanda, creerà stabilità dei prezzi.
• Riduce i costi di gestione dei veicoli elettrici: i proprietari, rivendendo l'energia, possono ammortizzare i costi di gestione del loro veicolo.

E gli svantaggi? 

La ricarica V2G richiede hardware specializzato (ad esempio, inverter bidirezionali), ha perdite significative e un'efficienza di andata e ritorno limitata.

Inoltre c'è la questione delle batterie.

Le batterie hanno un numero finito di cicli di ricarica, così come una durata di conservazione, quindi V2G può influire sulla loro longevità. Secondo uno studio di Southern California Edison, i ricavi da V2G sono stati inferiori ai costi di amministrazione del progetto, eliminando i suoi benefici economici, mentre per altri studi hanno evidenziato come tassi di scarica lenti abbiano rilevato solo una piccola percentuale di degrado aggiuntivo, e addirittura uno studio ha suggerito che l'uso di veicoli per lo stoccaggio della rete potrebbe migliorarne la longevità.

Insomma, la situazione è ancora aperta, e non è stata messa la parola definitiva, ma è indubbio che la tecnologia V2G sia fondamentale.

A questo punto verrebbe da chiedersi, ma ci sono veicoli che supportano la tecnologia V2G in Italia? Senza normativa, è difficile che i vari produttori si lancino in questa avventura, ma è chiara a tutti la sua importanza.

Nissan lo ha capito da tempo e da tempo la sua Leaf ne è dotata. A fine 2022, poi, ha lanciato un caricatore, chiamato FE-15 e compatibile con tutte le LEAF costruite a partire dal 2013, in grado di fornire ricarica V2G.

Anche le Mitsubishi Outlander PHEV e Mitsubishi Eclipse Cross sono in teoria compatibili con questa tecnologia, mentre Hyundai e Kia hanno progetti pilota in Olanda e Germania. 

E le Tesla? Elon Musk si è sempre dichiarato contrario alla tecnologia e di recente a una chiamata con gli investitori ha affermato di non credere "che molte persone useranno la ricarica bidirezionale a meno che tu non abbia un Powerwall perché se scolleghi la tua auto, la tua casa diventa buia e questo è estremamente scomodo". In ogni caso, nello stesso evento, ha detto che la funzionalità arrverà nel 2025.