Ecco come si guadagna denaro con la ricarica rapida delle auto elettriche

La potenza massima di un caricabatterie è solo una parte dell’equazione. Per l’operatore è importante sapere quanti veicoli può servire, quanta energia vende e quanto sfrutta effettivamente la potenza a sua disposizione.

Quando un’azienda annuncia una nuova stazione di ricarica rapida, uno dei dati che attira di più l’attenzione è la potenza dei suoi caricabatterie: 150, 200, 300, 350 o addirittura 400 kW.

A prima vista sembra semplice: più kW ci sono, migliore è la stazione.

Tuttavia, per comprendere davvero come funziona il business della ricarica pubblica bisogna considerare qualcosa in più di questo dato. Una stazione non guadagna solo grazie ai molti kilovatti indicati sul caricabatterie; ha bisogno che arrivino dei veicoli, che possano connettersi, che rimangano in carica e, soprattutto, che consumino energia.

E qui sorge una questione che modifica notevolmente il modo di comprendere queste strutture: può essere più interessante disporre di molti punti di ricarica in grado di condividere intelligentemente una certa potenza, piuttosto che installare pochi caricabatterie in grado di fornire cifre enormi in kW.

È proprio ciò che è emerso da un’analisi condotta da Kempower su stazioni pubbliche collegate alla sua piattaforma ChargEye in Nord America. Secondo i loro dati, il numero di connettori presenta un rapporto con l’utilizzo delle stazioni circa tre volte superiore rispetto alla potenza totale installata.

Per capire il motivo, è necessario innanzitutto distinguere due concetti fondamentali.

I kW indicano la velocità; i kWh rappresentano l’energia che alla fine viene venduta dalla stazione.

Un caricabatterie da 300 kW può, in determinate condizioni, fornire energia all’auto a una potenza massima di 300 kilovatti.

Tuttavia i kW misurano la potenza, ovvero la velocità con cui può essere trasferita tale energia.

I kWh, invece, misurano la quantità di energia fornita.

In parole povere, i kW sono simili al flusso massimo che può uscire da un rubinetto, mentre i kWh indicano la quantità d’acqua che alla fine ne è passata.

Per un’azienda che gestisce una stazione di ricarica, questa differenza è fondamentale.

Il suo business dipende in larga misura dall’energia che riesce a fornire e vendere ai veicoli che passano per le sue strutture. Inoltre, deve ammortizzare caricabatterie, opere civili, trasformatori, elettronica di potenza, connessioni elettriche, manutenzione, affitto del terreno e tutti gli altri costi legati alla stazione.

Perciò, avere una struttura in grado di offrire un’alta potenza ma utilizzarla solo per poche ore al giorno può rivelarsi un cattivo affare.

Gli analisi economiche del National Renewable Energy Laboratory (NREL), uno dei principali centri di ricerca del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti nel campo delle energie rinnovabili, dell’efficienza energetica e dei trasporti sostenibili, dimostrano proprio che l’utilizzo è uno dei fattori chiave nell’economia di un’infrastruttura per la ricarica rapida. Minore è l’utilizzo di un impianto ad alta potenza, più difficile diventa distribuire i suoi costi tra i kWh effettivamente forniti.

Immaginiamo una stazione dotata di 600 kW

Ecco dove è più facile capire il concetto con un esempio.

Supponiamo che un operatore disponga di un impianto in grado di fornire 600 kW di potenza totale.

Potrebbe progettarlo, semplificando molto, in due modi diversi.

Il primo sarebbe installare due unità in grado di fornire ciascuna fino a 300 kW.

Arrivano due auto in grado di caricarsi a quella potenza; in teoria potrebbero dividere i 600 kW disponibili.

Tuttavia, è possibile caricare soltanto due veicoli contemporaneamente.

Ora immaginiamo un’altra possibilità.

Lo stesso operatore mantiene i 600 kW di potenza totale, ma installa sei punti di ricarica e utilizza un sistema in grado di distribuire dinamicamente la potenza tra di essi.

Non è più necessario riservare permanentemente 100 kW per ogni auto.

Il sistema osserva cosa necessita ciascun veicolo in ogni momento e distribuisce i 600 kW disponibili tra tutti.

Ad esempio, un’auto può ricevere 180 kW, un’altra 140 kW, un’altra 100 kW, un’altra 80 kW, mentre le altre due utilizzano potenze inferiori.

I numeri specificati sono soltanto a scopo illustrativo, ma servono per comprendere il principio: la potenza appartiene alla stazione e il sistema decide come distribuirla tra le auto collegate.

Se ci sono solo due veicoli e entrambi possono gestire una grande potenza, possono ricevere una parte considerevole di quei 600 kW.

Se arrivano altre auto, la potenza viene distribuita tra di esse.

Il punto chiave è che le auto non hanno bisogno della loro potenza massima in ogni momento.

Qui entra in gioco il secondo elemento fondamentale.

Un’auto che dichiara una potenza massima di ricarica di 250 kW non necessariamente ne consuma 250 kW dal momento in cui si collega fino a quando non termina la ricarica.

In realtà, di solito non è così.

La batteria può raggiungere quella potenza massima per una certa parte della sessione, ma successivamente inizia a ridurla.

È ciò che conosciamo come curva di carico.

Un veicolo può iniziare ricevendo 220 kW, passare successivamente a 180 kW, poi a 130 kW e infine utilizzare potenze molto più ridotte man mano che aumenta il livello di carica della batteria.

La temperatura, il livello iniziale della batteria, il suo sistema di raffreddamento e l’architettura elettrica del veicolo influenzano anch’essi questa curva.

Questo provoca una situazione interessante.

Se una stazione riserva permanentemente 300 kW per un’auto che in quel momento richiede soltanto 100 kW, parte di quella capacità disponibile può rimanere inutilizzata.

Con un’architettura a potenza distribuita, quella capacità può essere assegnata a un’altra auto.

E quando anche quel secondo veicolo inizia a ridurre la sua richiesta, quella potenza può essere nuovamente destinata a un terzo veicolo.

Il caricabatterie non è più un’isola

Questa è una delle differenze fondamentali tra un impianto composto da caricabatterie indipendenti e uno basato su un’architettura di alimentazione condivisa.

Nel primo caso, ogni caricabatterie può disporre della propria elettronica di alimentazione e di una capacità specifica.

Nel secondo, diversi punti di ricarica possono essere alimentati da un’infrastruttura comune che distribuisce l’energia disponibile in base alle esigenze di ciasc’auto.

Kempower, ad esempio, vende attualmente sistemi in cui un’unità di potenza da 600 kW può alimentare fino a 12 punti di ricarica, distribuendo dinamicamente la capacità tra di essi.

Questo non significa che dodici auto possano ricevere simultaneamente 600 kW ciascuna.

Significa esattamente il contrario: c’è una certa quantità di potenza disponibile che viene distribuita in modo intelligente tra numerosi veicoli.

Dal punto di vista dell’operatore, ciò permette di sfruttare per più tempo la capacità già installata.

Un maggior numero di auto connesse può significare più kWh venduti

Torniamo al nostro esempio.

Una stazione con due punti da 300 kW può servire al massimo due auto contemporaneamente.

Se arrivano quattro veicoli, due dovranno aspettare, anche se le auto che si stanno caricando non utilizzano costantemente i 300 kW che i caricabatterie potrebbero fornire.

In un impianto con sei punti e 600 kW condivisi, le quattro auto potrebbero connettersi.

Forse nessun veicolo riceve permanentemente 300 kW, ma la stazione potrebbe fornire una percentuale molto più alta dei suoi 600 kW totali.

E, per l’azienda, questo è molto importante.

Un maggior numero di veicoli connessi può significare più sessioni di carica, un utilizzo più prolungato dell’infrastruttura e una maggiore quantità di kWh forniti nel corso della giornata.

Questo aiuta a spiegare i risultati pubblicati da Kempower. Nelle stazioni nordamericane studiate dall’azienda, quelle che utilizzavano la carica distribuita hanno registrato, in media, un utilizzo dell’83 % superiore rispetto alle strutture con configurazioni di potenza fissa.

È proprio questo l’argomento commerciale dell’azienda: far sì che la stessa infrastruttura elettrica possa servire contemporaneamente più auto e fornire più energia.

Anche per il conducente può essere meglio, anche se non carica sempre alla massima potenza possibile.

Dal punto di vista dell’utente, la situazione appare diversamente.

Immaginiamo di essere in viaggio e di poter scegliere tra due stazioni di ricarica.

La prima dispone di due caricabatterie da 300 kW ciascuna.

La seconda ha sei prese che condividono dinamicamente 600 kW in totale.

Se arriviamo alla prima e le due caricabatterie sono occupate, disporre di 300 kW non ci è d’aiuto: dovremo aspettare.

Nella seconda abbiamo molte più possibilità di trovare una presa libera e iniziare subito la ricarica.

Può accadere che la nostra auto riceva 150 o 180 kW invece dei 250 kW che potrebbe ottenere in condizioni ideali.

Tuttavia, iniziare a caricare immediatamente a 150 kW può farci terminare il viaggio prima rispetto ad aspettare 15 minuti per accedere poi a un caricabatterie da 300 kW.

Perciò, per il conducente, la potenza massima da sola non spiega quanto sia buona una stazione di ricarica.

Bisogna considerare anche quanti punti di ricarica esistono, quanti sono funzionanti, quanti sono occupati e quale potenza può effettivamente fornire la stazione quando diversi veicoli caricano simultaneamente.

Tuttavia ciò non significa che la potenza perda di importanza

Sarebbe un errore portare l’argomentazione all’estremo opposto.

La soluzione non consiste semplicemente nell’installare decine di connettori e distribuire tra di essi una potenza insufficiente.

Se una stazione dispone di 600 kW disponibili e arrivano simultaneamente molti veicoli in grado di assorbire una potenza elevata, sarà necessario distribuire tale capacità e la velocità di carica individuale potrà diminuire.

Inoltre, le auto elettriche più moderne stanno migliorando rapidamente le loro prestazioni di ricarica.

Gli schemi a 800 volt e le nuove generazioni di batterie permettono di mantenere potenze sempre più elevate per una parte significativa della sessione di carica.

Negli ambienti ad alta domanda, soprattutto durante spostamenti di lunga distanza, disporre di una potenza totale sufficiente rimarrà essenziale.

Pertanto, la questione non dovrebbe essere vista come una scelta tra potenza e numero di prese.

La chiave sta nel trovare l’equilibrio tra queste due variabili.

Una stazione di ricarica assomiglia sempre meno a una stazione di servizio

C’è anche una differenza fondamentale rispetto alla ricarica tradizionale.

Quando un’auto entra in una stazione di servizio, la pompa fornisce carburante a un ritmo relativamente costante e prevedibile.

Nella ricarica elettrica, ogni auto si comporta in modo diverso.

Una può richiedere 250 kW.

Quella accanto ne richiede soltanto 80 kW.

Cinque minuti dopo, la prima potrebbe aver ridotto la richiesta a 150 kW, mentre arriva un terzo veicolo pronto ad accettare più di 200 kW.

La stazione deve gestire continuamente queste richieste cercando al contempo di sfruttare al massimo la capacità di connessione a disposizione.

Questo rende la gestione energetica e il software una parte sempre più importante di una stazione di ricarica rapida.

Non si tratta semplicemente di installare colonne in grado di fornire una certa potenza.

Si tratta di decidere come distribuire una capacità elettrica limitata tra numerosi veicoli le cui esigenze di potenza cambiano costantemente.

E qui sta davvero il punto chiave

La notizia relativa a Kempower diventa molto più comprensibile da questa prospettiva.

L’azienda non afferma che un caricabatterie da 100 kW sia migliore di uno da 350 kW, né che i veicoli debbano caricarsi più lentamente.

Quello che sostiene è che, dal punto di vista di un operatore, avere più veicoli connessi e distribuire in modo intelligente la potenza disponibile possa permettere di sfruttare al meglio un investimento molto costoso.

E questo può tradursi in più energia fornita, più sessioni di carica e un ritorno sull’investimento più rapido.

Bisogna inoltre ricordare che Kempower ha un evidente interesse commerciale in questa conclusione.

L’azienda vende proprio sistemi di carica distribuita e l’analisi proviene da stazioni nordamericane collegate alla sua piattaforma ChargEye. I risultati mostrano inoltre una correlazione, ma non che l’installazione di più connettori provochi automaticamente un utilizzo maggiore.

Una stazione con otto punti può registrare un utilizzo più elevato semplicemente perché si trova in una zona con una domanda molto maggiore rispetto a una con due punti.

Pertanto, i dati non dovrebbero essere interpretati come una ricetta universale.

Tuttavia, servono per sollevare una questione che diventerà sempre più importante man mano che crescerà il parco auto elettriche.

La migliore stazione non è necessariamente quella che indica il valore più alto in kW.

Fino ad ora abbiamo imparato a confrontare la ricarica rapida osservando principalmente un valore:

150 kW.

250 kW.

350 kW.

400 kW.

Tuttavia una stazione di ricarica è molto più complessa.

Per capire se è ben progettata sarebbe necessario conoscere anche la sua potenza totale disponibile, il numero di prese, come viene distribuita tale potenza, cosa succede quando tutte sono occupate, qual è la sua disponibilità reale e quanta energia riesce a fornire nel corso della giornata.

Per l’operatore, queste variabili determinano quanto può trarre vantaggio dal proprio investimento.

Per l’utente, possono influenzare qualcosa di ancora più semplice: se può arrivare, collegarsi e proseguire il viaggio o deve aspettare che un’altra auto finisca di ricaricarsi.

E questo spiega perché una stazione con sei o otto punti correttamente dimensionati può risultare, in determinate condizioni, più utile e anche più redditizia di un’altra dotata soltanto di due caricabatterie in grado di mostrare una potenza massima notevole.