Bilanciamento dell’energia: ecco in che modo i veicoli elettrici contribuiranno alla gestione del sistema energetico in futuro

L’11 marzo 2011, a 45 miglia dalla costa nord-orientale dell’isola di Honshu, in Giappone, un massiccio sprigionamento di energia sismica ha provocato una spinta orizzontale e verticale della Placca Pacifica, spostando l’acqua sovrastante e facendo precipitare un devastante muro d’acqua verso la regione di Tōhoku. Il terremoto e il conseguente tsunami sono stati tra le catastrofi naturali più devastanti della storia del Giappone. Tuttavia, mentre le comunità e i servizi di emergenza si davano da fare per gestire la situazione con ciò che restava dell’elettricità fornita da una rete elettrica ormai paralizzata, è emerso un eroe inaspettato.

I soccorritori si sono presto resi conto che le batterie dei veicoli elettrici (VE), come la Nissan Leaf, potevano fornire un’alimentazione di riserva cruciale tra le macerie, dove oltre 4,8 milioni di case erano rimaste senza elettricità. Nissan ha addirittura inviato 66 Leaf a supporto delle aree più colpite: le batterie delle auto hanno fornito energia per illuminare le operazioni di soccorso durante la notte e mantenere cariche le apparecchiature di comunicazione.¹

All’indomani del disastro, l’utilizzo dei veicoli elettrici come fonte di alimentazione di riserva si è palesato come una soluzione improvvisata e su scala relativamente ridotta, nata dalla necessità. Ma ha fatto la differenza, tanto da fungere da catalizzatore per lo sviluppo della tecnologia che avrebbe trasformato questa soluzione di fortuna in una funzione di semplice impiego integrata sin dalla fase di progettazione. L’anno successivo, Nissan ha rilasciato il suo sistema di alimentazione “LEAF-to-Home”² e, nel 2014, CHAdeMO – lo standard giapponese di ricarica dei veicoli elettrici – ha pubblicato il suo protocollo per l’integrazione vehicle-to-grid (V2G), consentendo ai veicoli elettrici con caricabatterie CHAdeMO di alimentare gli edifici o addirittura di fornire energia alla rete elettrica.³

Oggi la tecnologia V2G è in fase di sviluppo su vasta scala ed è destinata a svolgere un ruolo essenziale nella transizione energetica.

Scopri la tecnologia V2G nel video qui sotto:

Da aiuto d’emergenza a servizio essenziale

La quantità di energia che possiamo estrarre dalle fonti rinnovabili, come l’eolico e il solare, dipende spesso dalle condizioni atmosferiche, e non sempre le condizioni meteorologiche favorevoli coincidono con i periodi di maggiore richiesta di energia. Con la transizione energetica che spinge all’elettrificazione della nostra economia e all’aumento dell’uso delle energie rinnovabili, le batterie saranno sempre più essenziali per garantire la resilienza della rete, immagazzinando l’energia rinnovabile in eccesso prodotta durante i periodi di bassa domanda, in modo da poterla trasferire alla rete per coprire eventuali carenze nei periodi di alta domanda.

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Bloomberg New Energy Finance prevede che nel 2030 la capacità di stoccaggio delle batterie nella rete globale raggiungerà circa 2’086 GWh, una quantità sufficiente per coprire il fabbisogno annuale di elettricità di quasi 700’000 abitazioni medie europee.⁴ Tuttavia, questa cifra sarà trascurabile rispetto alla quantità disponibile nei veicoli elettrici. Secondo le nostre stime, i veicoli elettrici rappresenteranno oltre la metà dei nuovi veicoli venduti nel 2030, che complessivamente offriranno oltre 1’878 GWh di capacità delle batterie.⁵ La tecnologia V2G rappresenta quindi un’opportunità per aumentare drasticamente la capacità di accumulo di energia della rete, supportando la diffusione delle energie rinnovabili e assicurando la tenuta della rete.

Nel 2021, la società di servizi National Grid ha utilizzato con successo uno scuolabus elettrico per fornire energia alla rete del Massachusetts per oltre 50 ore durante i periodi di picco dei consumi

Negli Stati Uniti, gli scuolabus elettrici stanno dimostrando come questa strategia possa funzionare. Solitamente operativi a orari fissi prima di rimanere inattivi durante i periodi di picco della domanda energetica, gli scuolabus rappresentano un banco di prova particolarmente valido per la tecnologia V2G. Nel 2021, la società di servizi National Grid ha utilizzato con successo uno scuolabus elettrico per fornire energia alla rete del Massachusetts per oltre 50 ore durante i periodi di picco dei consumi. E l’anno scorso un progetto pilota del distretto scolastico di White Plains ha reimmesso con successo l’energia di cinque scuolabus nella rete dello Stato di New York, dove è stata distribuita direttamente agli utenti. Almeno altri 15 fornitori di energia in 14 Stati si sono impegnati a testare la tecnologia V2G negli scuolabus elettrici, con il sostegno dell’Iniziativa per gli scuolabus elettrici del World Resources Institute (WRI) che mira a creare uno slancio verso l’elettrificazione di tutti gli scuolabus in America entro il 2030, ponendo così le basi per una più ampia adozione della tecnologia.⁶

Colmare il divario V-G

Oggi esistono tre forme principali di V2G:

1. il V2G unidirezionale (o V1G) consente unicamente il flusso di elettricità dalla rete al veicolo elettrico, ma le tecnologie intelligenti favoriscono automaticamente la ricarica negli orari non di punta o nei periodi di minore domanda, assicurando che il veicolo all’occorrenza abbia sempre energia sufficiente;
2. il V2G locale bidirezionale consente ai veicoli di scaricare l’elettricità negli edifici e in altri sistemi energetici locali durante i blackout o quando l’elettricità dalla rete è più costosa;
3. il V2G bidirezionale permette ai veicoli di caricare e scaricare energia nella/dalla rete, consentendo alle tecnologie intelligenti di rivendere automaticamente l’energia accumulata al fornitore di energia quando necessario.

Se vogliamo che queste interfacce svolgano un ruolo cruciale nel sistema energetico pulito di domani, dobbiamo iniziare a lavorare oggi per superare le sfide correlate. Tra queste figura l’integrazione del V2G nell’infrastruttura di rete esistente, che richiederà notevoli investimenti in termini di aggiornamenti hardware e software per consentire l'uso del V2G bidirezionale – l’interfaccia V2G più potente – su vasta scala. La velocità con cui le batterie dei veicoli elettrici saranno disponibili per supportare un sistema energetico pulito sarà direttamente correlata al ritmo di questi aggiornamenti.

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Un’altra sfida importante è rappresentata dalle batterie stesse, in particolare dalla loro longevità. Le batterie agli ioni di litio si degradano a ogni ciclo di ricarica e l’aggiunta del V2G a questo mix richiederebbe ai veicoli elettrici di caricare e scaricare le batterie molto più spesso. I progressi nella tecnologia delle batterie saranno fondamentali per garantire che i problemi di longevità non scoraggino i proprietari di veicoli elettrici riguardo all’uso del V2G.

Il tasso di adozione del V2G sarà inoltre determinato dai proprietari di veicoli elettrici, che dovranno essere convinti del fatto che la longevità delle batterie e gli altri problemi tecnici siano stati risolti, che il V2G sia facile da usare, che la loro auto sarà sufficientemente carica quando necessario e che i vantaggi finanziari – come la ricarica a tariffe non di punta o il pagamento per restituire l’elettricità alla rete – siano reali. Per assicurarsi il consenso dei proprietari di veicoli elettrici saranno necessari formazione, progettazione di prodotti di buona qualità e incentivi chiari.

Per garantire una diffusione tempestiva del V2G, le autorità politiche devono adoperarsi a favore della standardizzazione della tecnologia e di incentivi mirati che incoraggino i consumatori e le imprese a investire nelle infrastrutture V2G

Più in generale, per superare queste e altre sfide occorrerà un sostegno normativo che incoraggi gli operatori del settore della produzione di veicoli, delle infrastrutture pubbliche e dell’energia a impegnarsi nella tecnologia. In alcuni paesi tale sostegno è già in atto. Negli Stati Uniti, ad esempio, di recente il Maryland è diventato il primo Stato ad approvare una legislazione completa per consentire la ricarica bidirezionale dei veicoli e porre le basi per la creazione di “centrali elettriche virtuali” in grado di aggregare l’energia proveniente da varie fonti – tra cui il V2G – per stabilizzare la rete elettrica.⁷ Tuttavia, il panorama normativo globale del V2G rimane immaturo, con una carenza di standard armonizzati e di chiari incentivi politici. Per garantire una diffusione tempestiva del V2G, le autorità politiche devono adoperarsi a favore della standardizzazione della tecnologia e di incentivi mirati che incoraggino i consumatori e le imprese a investire nelle infrastrutture V2G.

Liberare il potenziale del V2G

La tecnologia V2G ha il potenziale per contribuire in modo significativo alla riduzione delle emissioni, aiutando i fornitori di energia a evitare di dover attivare le centrali a combustibile fossile nei momenti in cui il sole non splende o il vento ha smesso di soffiare. Anche se i rendimenti finanziari per i proprietari di veicoli elettrici varieranno a seconda dei prezzi dell’energia locale e della domanda proveniente dalla rete, la tecnologia V2G potrebbe contribuire a compensare i costi di proprietà dei veicoli elettrici, favorendone l’ulteriore adozione.

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Tuttavia, come per qualsiasi tecnologia in fase iniziale, lo sviluppo e l’implementazione del V2G dipenderanno dal sostegno degli investitori. Finanziando le aziende pioniere delle tecnologie V2G nei settori automobilistico, delle infrastrutture e dell’energia, gli investitori possono accelerare la diffusione delle soluzioni V2G di cui abbiamo bisogno per costruire un sistema energetico sostenibile. E con la transizione energetica già ben avviata, il V2G rappresenta sia un’interessante opportunità di investimento sia la possibilità di fornire un contributo sostanziale alla risoluzione della crisi climatica.

Il V2G è un’idea semplice con un potenziale di trasformazione. A fronte di un mondo alle prese con l’urgente necessità di elettrificare la nostra economia, la sua promessa è troppo grande per essere ignorata.