Le auto moderne, soprattutto quelle elettriche, sono davvero ricche di funzionalità. Recentemente abbiamo avuto in prova la Kia EV3 (qui la prova), ovvero una di quelle auto che promette funzionalità quali il V2L (Vehicle-To-Load, semplice da sperimentare perché può caricare elettrodomestici o altri veicoli), e il V2G, ovvero la capacità di un veicolo di restituire energia elettrica alla rete.
È una tecnologia che, per esempio, è stata al centro del dibattito di EVision 2025, l’evento di cui anche Fleet Magazine è stato media partner, e che viene vista anche come potenziale soluzione per evitare di sovraccaricare la rete in un periodo in cui sempre più oggetti, comprese le auto, la sfruttano. Eppure, è anche una di quelle tecnologie molto difficili da mettere alla prova quando si ha un’auto stampa, perché non è ancora molto diffusa.
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UN TENTATIVO (IN PARTE) FALLITO
Dato che sapevo che avrei avuto in prova questa Kia, ho preso l’occasione per provarla e per parlare della tecnologia V2G con Spirii e la DTU, il “Politecnico della Danimarca”, per capire le sue potenzialità e i suoi attuali limiti. Uno di questi, piccolo spoiler, viene dai software delle auto stesse. Insieme a Lisa Calearo, Senior R&D Engineer in Spirii, abbiamo organizzato una mattinata alla DTU, dove un team di ricerca, supervisionato da Mattia Marinelli, Professore nella sezione E-mobility e Prosumer Integration, si dedica proprio alla tecnologia Vehicle-To-Grid.
“Lavoro nel dipartimento “Future Tech” (Ricerca e Sviluppo), dove collaboriamo con partner di tutta Europa – e anche oltre – per sviluppare soluzioni innovative, a medio e lungo termine. Non guardiamo solo a cosa succederà domani, ma ci concentriamo su come evolverà il settore nei prossimi anni.” – mi spiega Lisa. “Lavoriamo a stretto contatto con università e centri di ricerca e partecipiamo a numerosi progetti europei di R&D, come i progetti AHEAD e Flow, o il progetto danese e2flex. Il nostro obiettivo in questi progetti è migliorare la gestione dell’energia, esplorando concetti come la ricarica intelligente e il V2G (ricarica bidirezionale).”
La prova ha dimostrato che l’auto riconosceva la richiesta di connessione al setup di test proposta dal team, ma in pochi secondi bloccava il flusso energetico, e questo perché interveniva il software stesso di Kia per prevenire potenziali problemi o attacchi informatici. 
“Sembra che l’implementazione dello standard ISO 15118-20 ci fosse, ma la comunicazione tramite TLS non avveniva come previsto. Il TLS è un protocollo di sicurezza: serve a criptare la comunicazione tra la vettura e la rete per prevenire eventuali attacchi informatici. È una sorta di “scambio di chiavi”, come una password digitale, che deve avvenire correttamente per poter autorizzare la ricarica bidirezionale.” mi spiega Lisa.
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V2G, V2B, V2L, V2X: un po’ di chiarezza
Prima di addentrarci a parlare della tecnologia V2G, è opportuno capire cosa significano le diverse sigle che sempre più faranno parte anche della comunicazione delle case auto stesse, dato che i veicoli moderni li supportano. È un tipo di tecnologia in cui non crede solo il gruppo Hyundai, ma anche Luca De Meo per il suo (ex) gruppo Renault, visto che ha spinto per dotare la Renault 5 E-Tech, e persino la nuova Twingo in arrivo.
Quando si parla di vehicle-to-grid, si intende un sistema in cui l’auto elettrica non solo riceve energia dalla rete (come avviene normalmente durante la ricarica), ma è anche in grado di restituirla alla rete elettrica. Questo processo è bidirezionale.
Perché è utile? I gestori della rete, come ad esempio Energinet in Danimarca o Terna in Italia (a livello di trasmissione della rete), hanno bisogno di mantenere in equilibrio costante la produzione e il consumo totali dell’ energia nel sistema. Se la produzione supera il consumo, la frequenza della rete aumenta; se il consumo è troppo alto rispetto alla produzione, la frequenza scende. Idealmente, deve restare intorno ai 50 Hz.
In questo contesto, la propria auto può aiutare:
- Quando c’è troppa produzione, l’auto può consumare energia (cioè ricaricarsi) per equilibrare la rete.
- Quando c’è troppa domanda, può restituire energia alla rete comportandosi come un piccolo produttore.
Questo è un concetto chiave della tecnologia vehicle-to-grid: usare le auto come risorsa per la stabilità della rete.
Quando si parla di V2L, ovvero Vehicle-To-Load, si intende “qualcosa di più semplice: usare la batteria dell’auto per alimentare dispositivi esterni, come un computer, una lampada o un frigorifero da campeggio. È un sistema pensato per piccoli carichi e solitamente il limite di potenza è inferiore ed intorno ai 3 kW. Il sistema funziona grazie a un inverter integrato nell’auto, che trasforma la corrente continua della batteria in corrente alternata utilizzabile dai dispositivi esterni” spiega Lisa.
C’è poi il V2B, Vehicle-To-Building. È simile al V2G, ma in questo caso l’energia non viene restituita alla rete pubblica, bensì utilizzata localmente da un edificio specifico (una casa, un ufficio, ecc.). “Un esempio pratico: se l’edificio ha pannelli fotovoltaici sul tetto, le auto parcheggiate possono essere caricate durante il giorno, e viceversa l’energia delle batterie puó essere utilizzata per alimentare l’edificio quando i pannelli non producono.”
Il Vehicle-To-Home è molto simile al V2B, ma specifico per le abitazioni piú piccole e private. Funziona nello stesso modo: usare la batteria dell’auto per alimentare le apparecchiature in casa quando ce n’é bisogno, per esempio durante la sera quando il sole scende, oppure in caso di blackout. La differenza tra V2H e V2B risiede nella quantità di energia utilizzata, che dipende per esempio dal numero di caricatori e veicoli presenti nel caso specifico.
Infine, spesso si usa il termine vehicle-to-X come termine generico per indicare tutte queste modalità: V2G, V2L, V2B, V2H. “Nel settore elettrico la “X” è infatti utilizzata per indicare qualunque sistema o entità a cui si possa trasferire energia dalla batteria dell’auto. Più in generale, V2X viene utilizzato per descrivere tutte le interazioni tra il veicolo e altri elementi, inclusa, ad esempio, la comunicazione tra veicoli (V2V).” conclude Lisa Calearo.
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E LA RICARICA TRADIZIONALE?
Nel caso della ricarica unidirezionale (quella classica), anche qui si possono fare cose intelligenti: per esempio, puoi modulare la potenza in base alla produzione del tuo impianto fotovoltaico. Se il sole splende, ricarichi di più; se la produzione cala, riduci la potenza. Questo si chiama smart charging (o a volte chiamato anche vehicle-one-grid V1G).
LA QUESTIONE BATTERIE
A questo punto bisogna capire cosa significa per la batteria di un’auto essere sottoposta a questi stimoli. Sì, è vero che quando utilizzi la batteria dell’auto per fornire servizi alla rete — ad esempio con il vehicle-to-grid — stai usando attivamente la batteria, e quindi potenzialmente ne acceleri l’usura. Ma non in modo drastico.
“Durante il mio dottorato alla DTU, abbiamo condotto diversi test a Frederiksberg (un comune enclave di Copenhagen, ndr) su veicoli Nissan, che all’epoca erano tra i pochi a supportare il vehicle-to-grid, per monitorare la degradazione della batteria. Ogni sei mesi, misuravamo la capacità residua di queste auto, utilizzate per il trasporto durante il giorno e per fornire regolazione della frequenza (in modo bidirezionale) durante la notte. I risultati hanno mostrato che il degrado aggiuntivo causato dalla regolazione della frequenza era minima, rappresentando solo pochi punti percentuali della degradazione totale. In altre parole, è un impatto contenuto, almeno in quel contesto.” Spiega Lisa, aggiungendo che il degrado può dipendere da tanti elementi, come la chimica della batteria, la quantità di energia trasferita, la potenza delle colonnine, la temperatura e lo stato di carica medio della batteria, lo stile di guida e le modalità di ricarica.
Inoltre, non tutte le applicazioni grid-related consumano allo stesso modo la batteria. Ad esempio, ci sono dei servizi di regolazione della frequenza (in cui la potenza di carica/scarica della batteria puó variare ogni secondo) che sono più intensivi, mentre altri richiedono variazioni più lente e meno frequenti, e quindi sono meno usuranti.
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PARTIRE DALLE FLOTTE CONVIENE
A questo punto abbiamo chiesto a Lisa qual è la convenienza del Vehicle-To-Grid. Sappiamo bene che una tecnologia può avere molto potenziale, ma deve essere conveniente affinché prenda piede tra le persone. Un esempio è stato proprio l’auto elettrica in Danimarca: qui, da circa un decennio, il governo ha tolto le tasse sui veicoli a batteria, rendendoli molto più convenienti rispetto a quelli a benzina o diesel, che invece sono parecchio tassati.
“Dal punto di vista del cittadino, la bidirezionalità (cioè poter sia caricare che scaricare energia dalla batteria dell’auto) può offrire diversi benefici” – spiega Calearo. “Per esempio, si può usare l’auto come fonte di backup in caso di blackout. Se durante il giorno hai caricato la batteria, magari sfruttando un impianto fotovoltaico, la sera puoi usare quell’energia per alimentare la casa”.
Lisa cita poi l’aspetto economico: un privato potrebbe fornire servizi alla rete, partecipando al bilanciamento del sistema energetico. “Oggi, questo tipo di utilizzo su scala domestica presenta delle sfide, come perdite di efficienza, ostacoli tecnici ed economici, e non è ancora chiaro se per un singolo utente sia davvero vantaggioso. Tuttavia, c’è un notevole potenziale nelle batterie parcheggiate a casa durante la notte, che dovrebbe essere in qualche modo sfruttato per massimizzare i benefici di questa tecnologia.”
Mentre ci sono diverse sfide a livello del singolo utente, per le flotte aziendali, o i veicoli industriali “Se si gestiscono decine o centinaia di veicoli, o mezzi con batterie da 500 kWh, come nel caso di autobus elettrici, è molto più semplice entrare nel mercato dell’energia e offrire questi servizi in modo efficiente. Alla fine, questo aiuterebbe anche a ridurre il TCO”.
Facciamo presente a Lisa che, a Copenhagen come a Milano, la maggior parte delle persone non ha accesso a un impianto fotovoltaico.
“Corretto, ma anche le infrastrutture pubbliche potrebbero essere integrate con questa tecnologia” mi risponde. “Se le colonnine pubbliche diventassero parte attiva nel fornire servizi alla rete, magari si potrebbero ottenere sconti sul costo della ricarica. Il problema è che tutto questo richiede un ecosistema perfettamente integrato, e oggi ci sono ancora molte barriere. Non solo tecnologiche, ma anche normative.
Ogni Paese ha un proprio grid code (cioè un regolamento tecnico che stabilisce la connessione e il funzionamento delle apparecchiature e dei sistemi elettrici alla rete elettrica). All’interno dell’Unione Europea il regolamento è armonizzato, tuttavia ogni Stato può avere le sue specifiche nazionali. Per esempio, prima di poter usare un caricatore bidirezionale per il V2G, l’inverter – che può trovarsi nella macchina (in caso di ricarica AC) o nella colonnina (per ricarica DC) – deve essere approvato dal grid code nazionale. In Danimarca, per esempio, il produttore dell’inverter potrebbe semplificare il processo certificando il componente nella “positive list”, cioè l’elenco degli apparecchi autorizzati. Tuttavia, farlo per ogni caricatore o anche per ogni singolo modello di auto può rivelarsi davvero complicato”.
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