Ricarica bidirezionale (V2H, V2L, V2G): Utilizza l'auto elettrica come accumulatore di energia

La ricarica bidirezionale è un concetto rivoluzionario. Non solo ha il potenziale per cambiare radicalmente il modo in cui utilizziamo le auto elettriche, ma anche per trasformare il nostro sistema energetico.

Ecco perché l'argomento è ricorrente tra gli appassionati di mobilità elettrica quanto la canzone “Last Christmas” nel periodo natalizio: È letteralmente impossibile sfuggirvi. Ma quando si cercano informazioni sulla definizione esatta di ricarica bidirezionale, si è presto sommersi da un numero spropositato di articoli Wikipedia che citano fonti poco attendibili.

È giunto il momento di fare chiarezza sull'argomento. In questo articolo scoprirai tutto quello che c'è da sapere sulla ricarica bidirezionale, sul suo funzionamento, sui vantaggi che offre e sulle tecnologie che ne stanno alla base.

Bidirezionale significa letteralmente “in due direzioni” o “in entrambe le direzioni”. Quando si ricarica un’auto elettrica, significa ad esempio che la corrente può scorrere in entrambe le direzioni.

La ricarica bidirezionale permette all'elettricità di fluire in due direzioni, ovvero dalla rete al veicolo e dal veicolo alla rete. L'auto elettrica, quindi, non solo può essere ricaricata, ma può anche rilasciare l’elettricità e quindi fungere da sistema di accumulo di energia elettrica.

Come abbiamo già spiegato in uno dei nostri precedenti post, quando si ricarica un'auto elettrica la corrente alternata (CA) viene sempre convertita in corrente continua (CC). La corrente proveniente dalla rete elettrica infatti è sempre corrente alternata, mentre quella assorbita dalla batteria dell'auto è sempre corrente continua.

Durante la ricarica, la corrente alternata proveniente dalla rete viene convertita in corrente continua. Questa conversione può avvenire direttamente nella stazione di ricarica stessa, come nel caso delle stazioni di ricarica a corrente continua, oppure nel veicolo (quando si usa una stazione di ricarica a corrente alternata). Tuttavia, se l'elettricità deve essere reimmessa dall'auto nella propria casa o nella rete, deve essere sottoposta ad un ulteriore processo di conversione. Questa conversione inversa necessita di un inverter e soluzioni tecniche adeguate che soddisfino anche i requisiti di legge, soprattutto quando si desidera utilizzare l'elettricità per gli elettrodomestici o reimmetterla nella rete pubblica.

L'energia generata da un impianto fotovoltaico, invece, è sempre in corrente continua. In teoria, una stazione di ricarica a corrente continua potrebbe ricaricare una batteria direttamente e senza ulteriori processi di conversione. Tuttavia, i costi associati, come nel caso della wallbox bidirezionale Quasar con un prezzo di circa 6.000 euro, spesso superano i benefici.

Le stazioni di ricarica o wallbox comuni in corrente alternata non sono in grado di riconvertire l'energia. Le stazioni di ricarica bidirezionali invece garantiscono la riconversione dell’elettricità per auto (corrente continua) a normale elettricità domestica (corrente alternata). In questo modo, è possibile utilizzare l'energia immagazzinata nella batteria dell'auto per alimentare degli elettrodomestici in casa o restituirne una parte alla rete.

La ricarica bidirezionale offre una serie di vantaggi agli utenti e al nostro sistema energetico:

• Migliore gestione della domanda di energia: Le stazioni di ricarica bidirezionali per auto elettriche contribuiscono a bilanciare la domanda di energia locale utilizzando l'energia immagazzinata dell'auto e prevenendo così il sovraccarico nelle ore di punta.

• Stabilizzazione della rete: Nei periodi in cui la domanda di elettricità è particolarmente elevata, l'energia immagazzinata nelle auto elettriche può essere immessa nella rete pubblica per bilanciare i picchi di carico.

• Riduzione dei costi di ricarica: I proprietari di auto elettriche possono beneficiare di una riduzione dei costi dell'elettricità caricando la propria auto nei momenti in cui il prezzo dell'elettricità è particolarmente basso, ad esempio di notte, per poi reimmetterla nella rete pubblica durante il giorno (ad esempio al mattino), quando i prezzi dell'elettricità aumentano nuovamente. Un ampio spettro di utenti può sicuramente trarre vantaggio da questa soluzione.

• Riduzione dell'impronta di CO2: La ricarica bidirezionale aiuta a utilizzare l'energia in modo più efficiente ed è un elemento importante per la protezione del clima.

• Maggiore indipendenza dalla rete pubblica: Se hai un impianto fotovoltaico, la ricarica bidirezionale ti offre l'opportunità di aumentare la tua indipendenza dalla rete pubblica. L’energia surplus può essere immagazzinata nella batteria della tua auto e riutilizzata quando necessario, riducendo così la tua dipendenza dalla rete.

La ricarica bidirezionale può avere molti scopi. Ad esempio, può essere utilizzata per alimentare gli elettrodomestici, per vendere l’elettricità, o per alimentare un allevamento di renne, come lo ha fatto Hyundai. 

Di seguito sono riportate tre varianti di ricarica bidirezionale:

Ad oggi, questo è il metodo più avanzato di ricarica bidirezionale. Consente di utilizzare l'elettricità proveniente dalla batteria di un'auto elettrica per ricaricare dispositivi a basso consumo.

Immagina di passare una vacanza in campeggio con la tua famiglia e di preparare due tazze di caffè per colazione, semplicemente collegando la macchina da caffè al tuo veicolo grazie alle funzioni V2L. Per utilizzare la ricarica bidirezionale dal veicolo verso il carico, è necessario disporre di una normale presa di corrente “tedesca” con messa a terra nell'auto elettrica a cui collegare la macchina da caffè. In alternativa è possibile utilizzare un adattatore per la porta di ricarica di tipo 2 dell'auto, come quello offerto da Hyundai per IONIQ 5 e IONIQ 6. Anche se la potenza massima è di soli 3,7 kW, è sufficiente per far funzionare una macchina da caffè, un asciugacapelli o un bollitore.

Con la tecnologia V2G, i veicoli elettrici possono accumulare energia elettrica quando la domanda è bassa, per reimmetterla nella rete pubblica durante le ore di punta. 

Immagina le persone che tornano a casa dal lavoro: Accendono i condizionatori, le luci e magari anche il frullatore o un altro elettrodomestico per prepararsi un rinfresco. Si può pensare a una vera e propria “festa dell'elettricità” in cui la rete elettrica deve soddisfare i desideri di tutti allo stesso momento. In poche parole, la rete elettrica dell'intera regione sta soffrendo per il carico elevato. 

La soluzione? Quando la domanda dell’elettricità è elevata, le auto elettriche possono immettere elettricità nella rete e quindi agire come fonte di energia decentralizzata. Viceversa, possono essere ricaricate nei periodi di minor consumo.

L'obiettivo della ricarica bidirezionale in questo caso è quello di contribuire alla stabilità della rete e ridurre la necessità di centrali elettriche aggiuntive. La potenza massima dell'energia che rifluisce nella rete non è ancora stata determinata, ma uno dei produttori, sun2wheel, sta offrendo preordini per stazioni di ricarica bidirezionali a corrente continua con una potenza massima di 10 kW in entrambe le direzioni. 

Le stazioni di ricarica bidirezionali in corrente alternata tardano ad arrivare sul mercato. A questo si aggiunge il fatto che attualmente è ancora difficile ordinare anche le wallbox in CA comuni.

V2H consente all'auto elettrica di fornire elettricità proveniente dalla batteria dell'auto alla tua casa o a un altro edificio. Simile al V2G, questo processo prevede un convertitore da corrente continua a corrente alternata nel caricatore di bordo dell'auto elettrica. La differenza è che in questo caso l'energia viene immessa nell'impianto elettrico di un determinato edificio.

Per questo, un'applicazione pratica potrebbe essere l'ottimizzazione del consumo energetico negli edifici residenziali. Ad esempio, si potrebbe ricaricare l'auto elettrica di notte, quando il televisore, il frullatore e la lavatrice sono spente e la richiesta di elettricità è bassa. L'energia immagazzinata può poi essere riutilizzata per la casa di giorno, quando il consumo di elettricità è maggiore. In questo modo, non solo si contribuisce alla stabilità della rete elettrica, ma si risparmia anche molto denaro a causa delle fluttuazioni dei prezzi dell'elettricità.

Un'altra opzione potrebbe essere quella di combinare l'energia surplus da fotovoltaico con una stazione di ricarica bidirezionale. In questo modo, si potrebbe generare elettricità, immagazzinarla nel proprio veicolo e ricevere un bonus dall'operatore di rete per l'immissione di elettricità nella rete nei momenti di picco del carico. Anche se per il momento rimane un concetto teorico, si tratta di un’idea molto promettente.

Attualmente sul mercato sono presenti numerose auto elettriche dotate di hardware per la ricarica bidirezionale. Tuttavia, senza il software appropriato o una wallbox abbordabile, non se ne ricava molto.

La VW ID.5, ad esempio, è tecnicamente predisposta per la ricarica V2H con una capacità di 77 kwh, ma al momento non esistono wallbox CA adatte e convenienti. A questo fatto si aggiunge che VW limita ancora la ricarica bidirezionale a 4000 ore o 10.000 kWh. Quindi, se l’auto viene usata come sistema di accumulo, prelevando energia destinata agli elettrodomestici per 11 ore al giorno (ad esempio quando non viene prodotta alcuna energia da fotovoltaico), la ricarica bidirezionale verrà disattivata dopo un anno. Attualmente questa soluzione non è redditizia. Questo perché le poche stazioni di ricarica bidirezionali, tra cui soprattutto quelle a corrente continua che promettono di essere utilizzate da veicolo a rete e da veicolo a casa, sono a volte estremamente costose e inaccessibili per i privati. Alcune costano addirittura più di 20.000 euro, il che le rende una scommessa costosa per gli early adopters: Nessuno infatti può sapere se queste costose stazioni di ricarica saranno considerate obsolete tra qualche anno, quando la tecnologia maturerà.

Inoltre, le case automobilistiche stanno conducendo sempre più progetti pilota per raccogliere valori empirici su questa tecnologia. Hyundai, ad esempio, sta attualmente testando una “vera” ricarica vehicle-to-grid o vehicle-to-home utilizzando un software personalizzato nella IONIQ 5, e anche Nissan è impegnata nella raccolta di dati. Nell'ambito del progetto i-rEzEPT, tredici veicoli Nissan Leaf sono in uso nelle abitazioni private da ottobre 2020. Tuttavia, poiché la casa automobilistica giapponese si affida a CHAdeMO come connessione di ricarica, l'implementazione pratica in Europa è discutibile, poiché le connessioni CHAdeMO stanno gradualmente scomparendo. In molti Paesi europei infatti non esistono wallbox per questo tipo di connessione.

La ricarica bidirezionale è possibile con la nuova wallbox di go-e. Il go-e Charger PRO, il cui lancio è previsto per l'autunno 2024, è predisposto per ISO 15118 V2X e Plug & Charge e quindi pronto per la ricarica bidirezionale sul lato hardware. Anche Plug & Charge è una delle funzioni preparate sul lato hardware e consentirà in futuro l'autorizzazione, l'attivazione e la fatturazione dei processi di ricarica senza dover attivare il processo di ricarica tramite RFID o app. Potrebbe iniziare veramente una nuova era della ricarica.

La ricarica bidirezionale sembra ancora un po' irrealistica, sebbene se ne parli in quasi tutte le conferenze di settore. L'argomento è stato affrontato da tempo, ma cosa è stato fatto finora?

Vediamo alcuni esempi di utilizzo pratico della ricarica bidirezionale: 

Tesla e Powershare: Con il suo design particolare, il Cybertruck offre tutte le opzioni di ricarica bidirezionale. Gli utenti possono alimentare i loro dispositivi elettrici attraverso le prese integrate nel Cybertruck. Il veicolo dispone di due prese da 120 V (fino a 20 A), due prese da 120 V (fino a 20 A) e una presa da 240 V (fino a 40 A). È possibile ricaricare anche altre auto elettriche fino ad una potenza di 9,6 kW. Con una potenza fino a 11,5 kW, il Cybertruck può anche fornire un'alimentazione di emergenza per la casa.

Nissan negli USA: La casa automobilistica Nissan ha approvato la wallbox bidirezionale Fermata Energy FE-20 per l'uso con la Nissan LEAF. La LEAF può ora utilizzare la wallbox FE-20 per ricaricare la batteria o immettere energia nell’impianto di un edificio o nella rete elettrica.

Hyundai IONIQ 5 e 6: Diverse auto elettriche dispongono già di funzionalità vehicle-to-load. Per i proprietari di una Hyundai Ioniq 5 / 6, ad esempio, è sufficiente collegare uno speciale adattatore V2L alla presa di tipo 2 per alimentare una macchina da caffè o addirittura caricare una bicicletta elettrica.

Come si può notare, il numero di auto elettriche che supportano la ricarica bidirezionale e il numero di wallbox adatte è molto basso e non sembra crescere in modo significativo. Come mai? Le ragioni sono molteplici:

• Questioni legali aperte

Come dovrebbe essere tassata l'elettricità immessa nella rete? In fin dei conti, il proprietario di un'auto elettrica potrebbe ricaricare l'auto presso l'ufficio del suo datore di lavoro con un'aliquota fiscale favorevole e persino gratuitamente, per poi reimmetterla in rete a casa a pagamento.

• La ricarica bidirezionale accorcia la vita della batteria dell'auto

Non è detto che l'energia lasci la batteria dell'auto senza che questa se ne accorga. Il flusso costante di energia invecchia la batteria, che . Ciò comporterebbe una notevole quantità di rifiuti inutili, poiché la batteria non può essere completamente riciclata o riutilizzata, almeno in questa fase.

Inoltre, la batteria di un'auto elettrica è uno dei componenti più costosi del veicolo. Chi garantisce la durata della batteria durante la ricarica bidirezionale e cosa succede se la batteria deve essere sostituita prematuramente? Non è ancora del tutto chiaro chi sosterrà i costi di una sostituzione prematura della batteria potenzialmente necessaria in questo caso. Il produttore dell'auto, il gestore della rete, il fornitore di energia elettrica o il proprietario del veicolo? Finché queste incertezze non saranno risolte, l'implementazione pratica della ricarica bidirezionale dovrà affrontare grandi sfide.

Nonostante l'entusiasmante potenziale che la ricarica bidirezionale offre, attualmente esiste una soluzione più semplice e veloce: una wallbox intelligente con bilanciamento dinamico del carico e tariffe energetiche flessibili, come il nostro go-e Charger. 

Il go-e Charger offre numerosi vantaggi pratici, soprattutto in combinazione con il go-e Controller o un altro sistema di gestione dell'energia (SGE) compatibile:

• Alimentazione affidabile: Il bilanciamento dinamico del carico assicura una distribuzione uniforme dell'energia e previene le interruzioni di corrente.
• Efficienza dei costi: Le tariffe energetiche flessibili aiutano a ridurre i costi di ricarica, ricaricando l'auto quando l'elettricità costa meno.
• Stabilità della rete: Il trasferimento del carico e il peak shaving contribuiscono a una rete più stabile. Inoltre, con il go-e Charger e il go-e Controller o un altro SGE, è possibile utilizzare il surplus fotovoltaico e immettere l'energia solare in eccesso nella batteria dell’auto.

Il problema che la ricarica bidirezionale mira a risolvere è il bilanciamento del carico. E una delle grandi sfide per la rete elettrica al momento è la ricarica di massa delle auto elettriche. Molte persone tornano a casa dal lavoro e iniziano subito a ricaricare le loro auto. Questo comporta un forte carico sulla rete elettrica.

Il consumo di energia per la ricarica di un veicolo elettrico è superiore a quello di lavatrici, condizionatori o altri elettrodomestici che la maggior parte delle persone ha in casa.

Le wallbox intelligenti, come i nostri go-e Charger PRO e Gemini flex, consentono il bilanciamento statico del carico per tenere sotto controllo la situazione. Con il bilanciamento statico del carico, nelle impostazioni della stazione di ricarica vengono applicati valori limite predefiniti. Puoi ad esempio impostare un consumo massimo di 10 kW. È assolutamente necessario tenerne conto quando più stazioni di ricarica stanno caricando contemporaneamente. In questo modo si bilancia il carico e si cerca di non consumare più di quanto la rete possa fornire nello stesso momento.

Ma la vera magia avviene quando colleghi il go-e Charger al go-e Controller o ad un altro sistema di gestione dell'energia compatibile.

Il go-e Controller gestisce automaticamente la potenza di ricarica dei go-e Charger collegati e la adatta in tempo reale all’attuale carico elettrico. Grazie al bilanciamento dinamico del carico, il sistema può ridurre temporaneamente la potenza di ricarica in caso di aumento improvviso della domanda di elettricità in casa, ad esempio quando vengono accesi diversi elettrodomestici o un riscaldamento elettrico, per garantire che la rete elettrica di casa rimanga stabile e non venga sovraccaricata. Non appena il picco di domanda si riduce, la potenza di ricarica può essere aumentata automaticamente.

Un'altra soluzione è il load shifting. Questa funzione permette di pianificare il processo di ricarica nelle fasce orarie in cui la domanda di elettricità è bassa, di solito di notte.