Studio di massima di una stazione di ricarica rapida per linea di trasporto pubblico urbano

Nell’ambito del programma dell’annualità, all’obiettivo “B. Ricarica rapida e V2G (Vehicle-to-Grid)”, è previsto il bench-mark di due soluzioni possibili per la ricarica rapida (1C) di un minibus da 40-50 kW. Le due soluzioni proposte sono entrambe focalizzate sull’interfaccia verso il veicolo, prevedendo la prima un caricabatteria a bordo veicolo, alimentato da una colonnina in c.a. di potenza adeguata, (Università di Padova), l’altra una stazione di ricarica con convertitore AC/DC come interfaccia verso la rete ed un secondo convertitore DC/DC che alimenta direttamente in c.c. le batterie del mezzo (Università dell’Aquila). Si è fatto riferimento al caso particolare del servizio di trasporto pubblico locale sull’anello di circonvallazione della città dell’Aquila (Progetto “Smart Ring”). Il veicolo considerato è un Fiat Ducato, nella versione elettrificata da MicroVett., equipaggiato con batterie Li-Io “di energia”. Più precisamente, nell’ambito della prima linea di attività è stato effettuato uno studio della riconfigurazione di un convertitore di trazione, indicativamente della potenza di 40-50 kW, per ottenere un caricabatteria bidirezionale a bordo veicolo. Scelto un azionamento di riferimento, note le caratteristiche elettriche del convertitore e del motore di trazione e le caratteristiche di carica degli accumulatori a bordo del veicolo, sono state indagate le possibili riconfigurazioni della topologia del convertitore che consentono di ottenere un caricabatteria bidirezionale, è stata individuata la componentistica aggiuntiva richiesta per l’implementazione del caricabatteria bidirezionale e si sono ricavate le caratteristiche di potenza nel lato in alternata del caricabatteria bidirezionale per determinare la sua disponibilità di potenza per la funzionalità V2G. Nell’ambito della seconda linea di attività si è effettuato un dimensionamento di massima del sistema, il cui studio, per quanto attiene l’accumulo stazionario ed il convertitore ac/dc lato rete, è partito dalle risultanze (specifica tecnica) prodotte in ENEA da altre attività condotte in ambito “Ricerca di Sistema”. Lo studio è proseguito con il dimensionamento di un prototipo di convertitore cc/cc bidirezionale della stessa potenza del caso precedente “caricabatteria a bordo”. Oggetto del presente report è il confronto tecnico-economico tra le due soluzioni, completato, nella prima parte, da una esposizione dello stato dell’arte delle tecnologie di ricarica, in generale e con particolare riferimento al trasporto pubblico locale (TPL). Dalle conclusioni si evidenzia che tanto i caricabatteria integrali che le soluzioni “tutto a terra” analizzate nel report sono valide alternative per la carica rapida delle batterie di veicoli elettrici. Le diverse soluzioni si differenziano notevolmente in termini di costo (da 20.000 € a 65.000 €) e difficoltà implementative, per cui la scelta del tipo di impianto non può prescindere da un’analisi costi-benefici, in modo particolare per quanto riguarda la presenza di un sistema di accumulo di energia nell’impianto fisso e la sua capacità. Anche l’evoluzione della normativa tecnica, andando di pari passo con lo sviluppo delle tecnologie, costituirà elemento dirimente per la scelta della soluzione più adatta allo specifico caso.