Ricarica auto elettrica bidirezionale, le differenze e vantaggi tra V2L, V2H e V2G

Negli ultimi anni, la crescente diffusione dei veicoli elettrici (EV) ha permesso un’interessante evoluzione delle tecnologie di gestione e scambio dell’energia tra la batteria del mezzo e le utenze esterne, come il Vehicle-to-Load (V2L), il Vehicle-to-Home (V2H) e il Vehicle-to-Grid (V2G). Questi sistemi non solo migliorano l’efficienza energetica, ma offrono anche nuove opportunità per l’integrazione delle energie rinnovabili e la stabilizzazione delle reti elettriche.

Flusso energia elettrica bidirezionale

Queste tecnologie permettono un flusso di energia che non sarà più monodirezionale (dalla rete al veicolo, in breve V1G), ma bidirezionale:

Vehicle-to-Load (V2L), che cos’è

Il sistema V2L consente ai veicoli elettrici di fornire energia a carichi esterni, come elettrodomestici, PC o dispositivi di illuminazione. Questo è particolarmente utile in situazioni in cui l’accesso alla rete elettrica è limitato, come nei cantieri, durante eventi all’aperto o in caso di emergenze.

 Vantaggi

• Flessibilità: gli utenti possono utilizzare l’energia accumulata nelle batterie del veicolo per alimentare facilmente dispositivi elettrici.
• Sostenibilità: permette un uso più efficiente e pulito delle risorse energetiche, evitando l’utilizzo di generatori a scoppio.
• Semplicità: il sistema necessita di una comune presa di corrente installata a bordo del veicolo.

Vehicle-to-Home (V2H)

Il V2H è una tecnologia che consente ai veicoli elettrici di alimentare le abitazioni, come un vero e proprio sistema di accumulo. Attraverso un sistema di gestione dei flussi energetici tra la casa, il veicolo ed eventuali impianti fotovoltaici, un EV può fornire elettricità alla rete domestica in caso di necessità. Questa soluzione è chiamata anche, in un’accezione più ampia, V2B (Vehicle To Building).

 Vantaggi

• Indipendenza energetica: gli utenti possono ridurre la loro dipendenza dalla rete elettrica, in quanto le batterie del mezzo funzionano come un vero e proprio sistema di accumulo.
• Ottimizzazione dei costi: consente di utilizzare energia stoccata durante le ore di bassa tariffa per alimentare la casa nelle ore di punta, riducendo i costi energetici.
• Supporto alle rinnovabili: facilita l’integrazione delle fonti di energia rinnovabile, come il solare fotovoltaico, migliorando l’efficienza complessiva dell’uso dell’energia.

Tuttavia, ad oggi i risparmi in bolletta ottenibili grazie a strategie di time shifting (ovvero prelevare energia dalla rete per ricaricare le batterie nelle fasce con basso prezzo dell’energia e utilizzarla nelle ore di punta) non sembra possano compensare i maggiori costi iniziali per la wallbox bidirezionale.

Vehicle-to-Grid (V2G)

La tecnologia V2G permette ai veicoli elettrici, quando sono connessi alle infrastrutture di ricarica (wallbox domestiche o colonnine pubbliche dotate di specifici protocolli di comunicazione), non solo di prelevare energia dalla rete (grid), ma anche di restituirla. 

Quindi i flussi di energia sono diretti non solo dall’infrastruttura di ricarica verso il veicolo elettrico, ma anche in senso opposto. In questo modo, i veicoli possono essere utilizzati per gestire la rete elettrica, attraverso funzioni come il bilanciamento, la riserva di energia e la regolazione di frequenza e di tensione, funzionando in modo molto simile a un classico sistema di accumulo installato in un edificio.

A tale scopo, è necessario che il veicolo resti connesso ad un punto di ricarica per un tempo relativamente lungo; la rete non potrebbe sfruttare la batteria di bordo di un BEV durante  una sosta di ricarica inferiore a 2 ore, perché quel lasso di tempo sarebbe impiegato solo per effettuare il “pieno” di kWh.

Perciò le applicazioni di tipo V2G saranno appannaggio dei punti di ricarica a bassa potenza (quelli lenti fino a 7,4 kW e quelli accelerati fino a 22 kW), perché implicano un tempo di connessione più lungo e a volte superiore a quello minimo necessario alla ricarica.

 Vantaggi V2G

• Stabilizzazione della Rete: i veicoli possono fornire energia alla rete durante i picchi di domanda, aiutando a mantenere la stabilità e affidabilità del sistema elettrico, e ottimizzare l’uso delle energie rinnovabili, immagazzinando nelle loro batterie l’energia prodotta da tali impianti durante i periodi di bassa domanda e rilasciandola durante i periodi di picco di consumo;
• Compensazione economica: gli utenti potrebbero ricevere dei corrispettivi economici per l’energia immessa nella rete, migliorando il ritorno sull’investimento dell’EV. Gli automobilisti elettrici potrebbero beneficiare di prezzi dell’elettricità più bassi durante i periodi di carica e vendere l’energia accumulata durante i picchi di domanda, generando entrate aggiuntive. Sarà quindi necessaria l’installazione di cosiddetti smart meter, cioè contatori elettronici in grado di misurare con precisione i flussi energetici bidirezionali e di monitorarli da remoto.
• Sostenibilità: il V2G contribuisce a una maggiore integrazione delle fonti rinnovabili, riducendo la necessità di combustibili fossili per la produzione di energia.

In Italia la ARERA (Autorità di Regolazione per Energia, Reti e Ambiente) sta iniziando a stabilire le condizioni per un futuro utilizzo di questa tecnologia, ed in una recente relazione sull’argomento, ha pubblicato uno schema che spiega le condizioni che permetteranno a un veicolo di partecipare al sistema V2G:

Svantaggi ricarica bidirezionale

Gli aspetti critici da affrontare per implementare questo sistema sono numerosi, ad esempio l’attuale assenza di standard comuni a tutti i costruttori in merito a tecnologie e protocolli di comunicazione, oltre alla complessità e ai costi elevati per la loro gestione operativa.

Per quanto riguarda le infrastrutture di ricarica, attualmente l’abilitazione alla bidirezionalità richiede la connessione con il veicolo in DC (corrente continua); perciò solo pochi punti di ricarica attualmente installati in Italia potrebbero essere convertiti a basso costo alla ricarica bidirezionale, mentre la grande maggioranza delle colonnine e delle wallbox (in corrente alternata) dovrebbe essere sostituita con modelli nuovi.

Wallbox con ricarica bidirezionale V2G in AC

I produttori di wallbox si stanno già muovendo in questo senso ed è di questi giorni la notizia che anche l’azienda britannica Myenergi (ZAPPI) lancerà sul mercato nel 2025 il suo primo caricatore intelligente Vehicle-to-Grid (V2G) in AC corrente alternata, con costi di poco superiori alle attuali wallbox.

Sotto un’esempio di una wallbox bidirezionale in DC corrente continua, la QUASAR 2 con potenza di carica fino a 12,8 kW (CC) con dimensioni pari a 74,7 cm di altezza, 36,8 cm, larga e con uno spessore di 13,5 cm. Ha la connettività Bluetooth, WiFi, 4G (facoltativo), RFID e accesso a myWallbox ed ha una classe di protezione per l’impianto interno ed esterno IP55/IK10. Comprende anche il connettore con cavo CCS2 da 5m. Il costo di una wallbox bidirezionale in DC è nettamente superiore a quello di una wallbox bidirezionale in AC.

Aspetti economici ricarica bidirezionale

Per quanto riguarda gli aspetti economici, alcuni recenti studi hanno cercato di individuare i possibili scenari futuri e le implicazioni tecniche ed economiche dei sistemi V2G:

• Se il parco dei BEV circolanti in Italia raggiungerà qualche milione di unità – si prevede che tale numero possa essere raggiunto non prima del 2030 – il beneficio economico complessivo derivante dall’applicazione di tutte le modalità di integrazione tra la mobilità elettrica e il sistema elettrico (vehicle-grid-integration) sarà, secondo stime attuali, dell’ordine di qualche centinaio di milioni di euro all’anno, con una parte significativa conseguibile grazie al semplice utilizzo della modalità di ricarica monodirezionale intelligente (smart charging V1G);

• l’introduzione di meccanismi incentivanti, per remunerare i proprietari di veicoli elettrici per i benefici di Rete ottenuti grazie alla Vehicle Grid Integration, potrebbe generare ricavi di circa 100 €/veicolo medi all’anno, che non sembrano una cifra in grado di suscitare entusiastiche adesioni da parte dei proprietari dei mezzi;

• vanno computati con attenzione i maggiori investimenti che soggetti pubblici e privati dovrebbero sostenere per abilitare l’erogazione di servizi V1G e V2G.

• andrà poi valutato fra qualche anno, quando le tecnologie V2G saranno maggiormente standardizzate e i costi necessari per le infrastrutture di ricarica bidirezionale saranno inferiori rispetto ad oggi, se la ricarica bidirezionale permetterà una maggiore efficienza rispetto ai classici sistemi di accumulo stazionari.

Sarà molto importante verificare, per le implicazioni economiche che comporta, l’impatto di questi flussi energetici sulla salute e la durata degli accumulatori di bordo dei veicoli elettrici, anche se il prelievo minimo (si parla di 10/20%) dell’energia non dovrebbe compromettere la vita dell’accumulatore stesso.

Auto con tecnologie V2G

Le case automobilistiche stanno iniziando a presentare nuovi modelli di BEV dotati di tecnologie bidirezionali: ad esempio la Renault 5 E-Tech Electric è fornita di un caricabatterie bidirezionale in corrente alternata da 11 kW con funzioni V2L (vehicle-to-load) e V2G (vehicle-to-grid).

Il sistema di gestione delle modalità V2L o V2G della Casa francese consente di fissare una soglia minima di energia residua da non superare, in modo che l’auto abbia sempre la carica sufficiente per affrontare il tragitto previsto. 

La funzione V2L permette di collegare alla batteria dell’auto, con un semplice adattatore, apparecchiature elettriche da 230 V con una potenza fino a 3.700 W (più dei classici 3 kW delle forniture residenziali standard).

Per la funzione V2G, che sarà disponibile in Italia appena sarà possibile utilizzarla, Renault ha già previsto per i suoi clienti un apposito contratto di fornitura di energia elettrica con  il provider Mobilize, che comprende una colonnina bidirezionale Mobilize PowerBox Verso da 22 kW in corrente alternata (AC), compatibile con tutti i veicoli elettrici ed ibridi plug-in. 

Potenzialità della ricarica bidirezionale

Le tecnologie V2L, V2H e V2G rappresentano un passo significativo verso un futuro energetico più sostenibile e integrato. Ognuna di queste soluzioni permette di utilizzare i mezzi elettrici anche come soggetti attivi nella distribuzione dell’energia, fattore decisivo anche alla luce dei grandi investimenti che saranno necessari per l’installazione di nuovi impianti di produzione di energia rinnovabile e per l’adeguamento delle infrastrutture di distribuzione al futuro “full electric”. 

Con convinte politiche di sostegno, queste tecnologie potrebbero diventare fondamentali nella transizione verso un sistema energetico più ecologico e meno dipendente dalle fonti di energia fossile che dobbiamo importare dall’estero.

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