GUIDA ALLA RICARICA VELOCE DEI VEICOLI ELETTRICI

Introduzione

Le possibilità di ricarica rapida dei veicoli elettrici (EV) devono diventare uno standard se vogliamo che i veicoli elettrici facciano finalmente il salto nella nostra vita quotidiana.

Le stazioni di ricarica rapida, dette anche rapide o a corrente continua, caricano le batterie dei veicoli elettrici nel più breve tempo possibile, rendendo l'esperienza di ricarica quasi altrettanto comoda del rifornimento di carburante presso una stazione di servizio.

Questo tipo di ricarica sarà il fattore decisivo per molti consumatori nel passare da un veicolo ICE a un veicolo EV.

L'installazione di una stazione di ricarica rapida ha senso nei luoghi in cui le persone fanno una breve pausa e vogliono ricaricare l'auto il più rapidamente possibile. Stiamo parlando di negozi al dettaglio, aeroporti, stazioni di servizio, ma anche di parcheggi pubblici e privati, destinazioni turistiche e molto altro.

Ma le stazioni di ricarica rapida non sono solo un prerequisito fondamentale per la diffusione della mobilità elettrica, ma svolgono un ruolo importante anche in altri settori:

  • Settore dei veicoli pesanti: Le stazioni di ricarica rapida sono assolutamente necessarie nei settori della logistica, dell'edilizia, del trasporto a lungo raggio e del trasporto pubblico, solo per citarne alcuni. I veicoli commerciali pesanti come i camion o gli autobus elettrici e le loro grandi batterie dipendono dalle possibilità di ricarica rapida.
  • Flotte: Le aziende che gestiscono grandi flotte di veicoli, dalle società di car sharing e noleggio auto alle compagnie di taxi, si affidano alla ricarica rapida per avere i loro veicoli carichi e pronti a partire dopo una breve pausa di ricarica.
Capitolo 1

Che cos'è la ricarica rapida dei veicoli elettrici?

Per cominciare, spieghiamo un po' di teoria di base. Quando l'elettricità lascia il caricabatterie, è in formato corrente alternata (CA). Per essere utile al veicolo elettrico, deve essere in corrente continua (DC).

Una stazione di ricarica standard (fino a 22 kW) alimenta un veicolo elettrico in corrente alternata, che viene poi convertita in corrente continua all'interno del veicolo da un caricatore di bordo.

Una stazione di ricarica rapida (a partire da 22 kW) salta questa fase, fornendo già fin dall'inizio l'elettricità in corrente continua al veicolo. Ciò comporta una maggiore efficienza e tempi di ricarica più rapidi, perché la conversione avviene all'interno della stazione di ricarica stessa.

Di conseguenza, i veicoli elettrici possono ricaricare 100 chilometri di autonomia in pochi minuti presso le stazioni di ricarica rapida.

Capitolo 2

Come si differenziano i caricabatterie veloci per veicoli elettrici?

Oggi il mercato offre un'ampia scelta di stazioni di ricarica rapida. Alcuni esempi di noti produttori di caricabatterie CC sono Alpitronic, Kempower, Siemens, ABB, Schneider Electric, Tritium, Delta Electronics. E l'elenco potrebbe continuare.

Le stazioni di ricarica rapida variano in termini di potenza di ricarica disponibile, tipo di spina e struttura.

Potenza di ricarica

Il termine "ricarica rapida" indica tutte le ricariche in corrente continua a partire da 22 kW. All'interno di questo spettro, possiamo trovare la ricarica ultraveloce (talvolta chiamata ricarica ad alta potenza (HPC) o ricarica rapida). Questa comprende tutte le ricariche da 150 kW a 600 kW.

Le stazioni di ricarica rapida sono disponibili a partire da una potenza di 50 kW. La maggior parte dei modelli offre una potenza di ricarica a intervalli di 100 kilowatt, ovvero 100 kW, 200 kW, 300 kW e 400 kW.

Attualmente sono disponibili sul mercato anche caricabatterie ultraveloci con capacità di ricarica superiori, fino a 600 kW. E non finisce qui: sono stati presentati ufficialmente anche i primi prototipi per la ricarica a megawatt (MCS, Megawatt Charging System) sviluppati specificamente per la ricarica dei veicoli elettrici pesanti.

Elektroauto lädt an einer Schnellladesäule

Tipo di spina

La maggior parte delle stazioni di ricarica rapida (escluso il Tesla Supercharger) dispone di almeno due connessioni: spina CSS (standard europeo), connettori CHAdeMO (standard giapponese) o una combinazione di entrambi. Di solito, in una stazione di ricarica rapida possono essere caricati contemporaneamente più veicoli.

Con le spine CSS, la batteria di un veicolo può essere alimentata fino a 350 kW. Correnti da 500 A richiedono un cosiddetto cavo raffreddato a liquido.

CHAdeMO è la tecnologia di ricarica preferita dai produttori di auto asiatici. Una spina CHAdeMO è destinata a una potenza di ricarica di 50 kW. Sono possibili anche potenze superiori di 100 kW e 200 kW.

Spesso le stazioni di ricarica rapida in c.c. dispongono anche di un punto di ricarica in c.a. opzionale da 22 kW.

Struttura

A seconda del modello e del produttore, le stazioni di ricarica rapida possono presentare differenze fondamentali nella struttura.

Mentre la maggior parte delle stazioni di ricarica rapida sono costruite in modo indipendente, alcuni modelli possono anche essere montati a parete, come l'Alpitronic Hypercharger HYC 50.

Sistemi come il Kempower Satellite consentono di costruire la porta di ricarica separatamente dall'elettronica di potenza. Questo è il sistema più sensato se lo spazio disponibile sul luogo è ridotto.

Le stazioni di ricarica rapida di Alpitronic e Kempower hanno un design modulare e possono essere ampliate successivamente. Le stazioni Alpitronic Hypercharger possono essere equipaggiate in qualsiasi momento con "powerstack" aggiuntivi da 100 kW ciascuno. Questo è efficiente e allo stesso tempo rende l'hardware a prova di futuro.

Anche la lunghezza dei cavi e la loro gestione sono particolarmente importanti. Aree di applicazione specifiche, come il carico di camion e autobus, rendono spesso necessaria una gestione aggiuntiva dei cavi.

Capitolo 3

Costi

È difficile dare una risposta generale a questa domanda, poiché il prezzo può variare notevolmente in base a molti fattori: produttore, modello, prestazioni e specifiche tecniche desiderate, apparecchiature e design.

Le differenze di equipaggiamento derivano, ad esempio, dalle numerose opzioni di connessione. È possibile scegliere tra CCS e CHAdeMO o una combinazione di entrambi. Inoltre, è possibile optare per una connessione CA aggiuntiva. Differenze di prezzo significative dipendono anche dalla lunghezza del cavo, dalle prestazioni e dal montaggio. Correnti da 500A richiedono cavi raffreddati a liquido.

È inoltre indispensabile una gestione aggiuntiva dei cavi per la ricarica di camion e autobus elettrici, che può aumentare il prezzo. Anche altri extra, come terminali di pagamento, display o branding, possono far lievitare i prezzi.

💡 Per le stazioni di ricarica a corrente continua si devono calcolare circa 200 euro per kW di potenza di ricarica.

 

Capitolo 4

Come funzionano i caricabatterie veloci per veicoli elettrici?

Una stazione di ricarica CC e il veicolo collegato sono in costante comunicazione. La stazione di ricarica ottimizza la ricarica nel suo complesso e, se necessario, regola la potenza di ricarica. Se a una stazione di ricarica CC sono collegati contemporaneamente più veicoli, la stazione di ricarica distribuisce lapotenzadisponibilea tutti i veicoli collegati.

A seconda del modello di veicolo, è possibile stabilire delle priorità o delle regole, come ad esempio il principio "primo arrivato, primo servito". L'elettronica di potenza della stazione di ricarica assicura che non fornisca mai ai veicoli elettrici una velocità di ricarica superiore a quella che possono gestire.

Esempio: Un VW ID.3 con batteria da 77 kWh può avere una capacità di ricarica massima di 125 kW. Un Alpitronic Hypercharger da 300 kW lo alimenta automaticamente con un massimo di 125 kW.

 

All'inizio del processo di carica, la potenza di carica può essere più elevata finché la batteria non si riscalda, quindi diminuisce continuamente per evitare sovraccarichi o surriscaldamenti. Verso la fine, quando il livello di carica si aggira intorno all'80%, la potenza di carica viene significativamente ridotta al minimo. In questo modo si protegge la batteria e se ne massimizza la durata.

A causa dei requisiti di potenza più elevati, la struttura della stazione è molto più complessa e influisce direttamente sulle sue dimensioni.

💡 In inverno, i tempi di ricarica si allungano notevolmente a causa delle temperature ambientali più basse e della corrispondente batteria più fredda.

 

 

Blaues Auto wird an einer Alpitronic Hypercharger HYC 100 Schnellladesäule geladen

Capitolo 5

Come selezionare la location ideale

Le stazioni di ricarica a corrente continua devono essere accessibili a tutti i veicoli e disporre di uno spazio sufficiente per il parcheggio, idealmente per consentire la ricarica 24 ore su 24.

    • Alta densità di traffico: Perfetto in prossimità di strade e autostrade frequentate.
    • Vicinanza alle aree metropolitane: Spesso c'è un'alta concentrazione di veicoli elettrici e poche opportunità di ricarica privata.
    • Distanza da altre stazioni di ricarica DC: Non dovrebbe esserci un'alta concentrazione di stazioni di ricarica a corrente continua nelle vicinanze, ma nemmeno una distanza troppo significativa tra di esse.
    • Sicurezza futura: Assicurarsi che la scelta della stazione di ricarica sia ancora interessante nel prossimo anno.
    • Collegamento elettrico esistente: Una capacità elettrica sufficiente nel luogo in cui vi trovate vi farà risparmiare sforzi e costi aggiuntivi.

Capitolo 6

I vantaggi delle stazioni di ricarica rapida

Le stazioni di ricarica rapida offrono numerosi vantaggi. Mentre la ricarica a corrente alternata richiede diverse ore e quindi consente solo poche sessioni di ricarica al giorno, le stazioni di ricarica rapida sono in grado di caricare completamente le batterie dei veicoli in 30 minuti grazie alla loro elevata capacità di ricarica.

Ciò consente un fatturato più elevato e garantisce un ammortamento significativamente più rapido. I vantaggi delle stazioni di ricarica rapida in sintesi:

  • Tempi di ricarica brevi
  • Capacità di ricarica più elevate
  • Design modulare
  • ammortamento più rapido

Capitolo 7

Contro delle stazioni di ricarica rapida

Le stazioni di ricarica rapida comportano un investimento decisamente maggiore, ma con il giusto modello di business possono raggiungere rapidamente il punto di pareggio.

Inoltre, richiedono ulteriori installazioni elettriche in loco. Gli svantaggi delle stazioni di ricarica rapida in sintesi:
  • Costoso acquisto
  • È necessario un collegamento alla rete
  • Non tutte le auto elettriche supportano elevate capacità di ricarica

Capitolo 8

La struttura di un caricabatterie rapido in corrente continua

COMPONENTI DI UN TERMINALE RAPIDO IN CC


1. Unità di controllo:

Il cervello della stazione di ricarica CC, che si occupa del monitoraggio e del controllo dell'intero processo di ricarica.


2. Elettronica di potenza:

L'elettronica di potenza regola e controlla il flusso di elettricità dalla stazione di ricarica CC al veicolo elettrico e garantisce una ricarica efficiente.


3. Interfacce di comunicazione:

Queste interfacce consentono al veicolo elettrico di comunicare con la stazione di ricarica. Vengono scambiate informazioni come lo stato di carica, la potenza di carica attuale e le informazioni di fatturazione.


4. Meccanismi di protezione e sicurezza:

Diversi meccanismi e dispositivi di protezione e sicurezza garantiscono un funzionamento sicuro: protezione da sovracorrente, sovratensione e surriscaldamento e un dispositivo di corrente residua (RCD).


5. Raddrizzatore:

È l'elemento centrale della stazione di ricarica CC che converte la corrente alternata (CA) proveniente dalla rete elettrica in corrente continua (CC).


6. Sistema di raffreddamento:

A causa dell'elevata potenza che fluisce durante la ricarica rapida, i componenti elettronici della stazione di ricarica CC generano calore. Un sistema di raffreddamento mantiene le temperature a un livello accettabile.


7. Gestione dei cavi:

La lunghezza dei cavi e le aree di applicazione speciali, come la ricarica di camion e autobus elettrici, rendono spesso necessaria la gestione dei cavi. Questo sistema è disponibile anche per le stazioni di ricarica CC standard.


8. Display e pannello di controllo:

Un pannello di controllo con display fornisce informazioni sullo stato di carica attuale, sulla potenza di carica e sul tempo di carica rimanente. I conducenti di veicoli elettrici possono avviare e interrompere la ricarica e regolare altre impostazioni.


9. Cavo di ricarica:

Le stazioni di ricarica DC hanno almeno due connettori: Spine CSS (standard europeo), spine CHAdeMO (standard giapponese) o una combinazione di entrambi.


10. Rivestimento esterno:

Protegge la tecnologia dagli influssi esterni, assume una funzione cruciale di protezione antincendio e può essere dotato di una pellicola e di un marchio personalizzati.

Capitolo 9

AFIR e altre leggi che riguardano la ricarica veloce dei veicoli elettrici

Il regolamento sulle infrastrutture per i carburanti alternativi o AFIR entrerà in vigore il 14 aprile 2024.

Questo regolamento riguarda le stazioni pubbliche di ricarica rapida e garantisce che l'infrastruttura di ricarica soddisfi gli stessi standard tecnici e di progettazione. Ciò si traduce in un'esperienza unificata per i consumatori e promuove la decarbonizzazione dei trasporti nell'Unione Europea.

In particolare, l'AFIR prevede che le nuove stazioni pubbliche di ricarica rapida siano dotate di un'opzione di pagamento con carta a partire dal 14 aprile 2024.

A partire dal 1° gennaio 2027, vi sarà anche l'obbligo di adeguare le stazioni di ricarica rapida esistenti da 50 kW e oltre con una soluzione di pagamento tramite carta. Abbiamo riassunto qui tutte le informazioni sull'AFIR.

Per evitare costosi interventi di adeguamento, le stazioni di ricarica rapida dovrebbero già essere dotate di un terminale di pagamento.

In alternativa, il chiosco di pagamento Virta offre una buona opzione per il retrofit delle stazioni di ricarica rapida con un terminale per i pagamenti con carta.

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Capitolo 10

Cosa ci riserva il futuro?

I produttori di stazioni di ricarica rapida sono costantemente impegnati a promuovere il progresso tecnologico. Inoltre, sempre più modelli di autovetture sono in grado di ricaricarsi rapidamente e di supportare capacità di ricarica più elevate.

Inoltre, l'aumento dei veicoli elettrici a batteria nel settore dei trasporti pesanti e le loro batterie più grandi rendono necessarie capacità di ricarica più elevate.

Le prime stazioni di ricarica rapida con capacità di ricarica fino a 600 kW sono già pronte per il mercato e i prototipi per la ricarica a megawatt (MCS, Megawatt Charging System) saranno lanciati nei prossimi anni.

Tuttavia, lo sviluppo non riguarda solo la potenza di ricarica. Ci aspettiamo sviluppi in termini di efficienza energetica e riduzione dei costi.

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