HPC - Ricarica ad alta potenza
L'HPC consente di erogare potenze significativamente più elevate, riducendo i tempi di ricarica e garantendo il futuro dei veicoli elettrici a ricarica rapida.
Una delle sfide principali che i conducenti devono affrontare nel passaggio ai veicoli elettrici è che la ricarica di un EV richiede da sempre molto più tempo rispetto al rifornimento di carburante. Per questo, chi lavora dietro le quinte dell'infrastruttura eMobility ha la responsabilità di fare tutto il possibile per accelerare questo processo. Più velocemente si ricaricano i veicoli, prima tornano in strada e maggiore è il numero di clienti che gli operatori dei punti di ricarica (CPO) possono gestire in qualsiasi momento.
Cos'è la ricarica ad alta potenza (HPC)?
La ricarica ad alta potenza è un'evoluzione della ricarica rapida in CC che consente di ricaricare i veicoli elettrici molto più rapidamente. L'HPC utilizza la tecnologia di ricarica in CC, nuovi tipi di connettori e sistemi di raffreddamento dei cavi specializzati per poter fornire energia a capacità superiori a 100 kW, ma anche fino a 350 kW, o addirittura a 500 kW, con cavi di ultima generazione. Per i conducenti ciò significa potenzialmente aggiungere 100 chilometri di autonomia in soli 3-5 minuti, ovvero 600 chilometri (circa l'80% della carica) in circa 20 minuti.
Come funziona l'HPC?
Prima di entrare nei dettagli dell'HPC, è importante capire la differenza tra le ricariche a corrente alternata e a corrente continua, note anche come ricariche di Livello 2 e Livello 3.
L'elettricità fluisce dalla rete energetica alle colonnine di ricarica in corrente alternata (CA). Ciò significa che la corrente oscilla continuamente tra polarità positiva e negativa con un movimento ondulatorio, facilitando il trasporto su lunghe distanze. Il punto è che i dispositivi alimentati a batteria, comprese le batterie delle auto, ma anche del telefono e del computer, utilizzano l'elettricità in forma di corrente continua (CC).
Ciò significa che questi dispositivi devono convertire l'elettricità prima di poterla inviare alla batteria, utilizzando trasformatori di potenza integrati. Le colonnine di ricarica rapide in CC per auto elettriche sono così chiamate perché dispongono di questo meccanismo integrato, che converte l'energia in CC prima di inviarla alla batteria dell'automobile. In questo modo si elimina il "passaggio intermedio" e si accelera il processo di ricarica.
L'HPC compie un ulteriore passo, aggiungendo tecnologie supplementari, come connettori dedicati e sistemi di raffreddamento, che aumentano notevolmente la velocità di trasferimento dell'energia.
Oltre a utilizzare cavi CCS (Combined Charging System) ad alta capacità e connettori CHAdeMO, la ricarica HPC in CC spesso utilizza il raffreddamento a liquido nei cavi. Il trasferimento di elettricità genera naturalmente calore e il calore è dannoso per l'efficienza del trasferimento di energia, senza contare che un eccesso di calore è potenzialmente pericoloso se mantenuto per lunghi periodi.
Presentazione dei tipi di connettori CC
Sistema di ricarica combinato (CCS1 negli Stati Uniti, CCS2 in Europa)
Se oggi si acquista un veicolo elettrico negli Stati Uniti o in Europa, è probabile che sia dotato di uno dei due tipi standardizzati di connettori CCS. Questo design combinato permette la ricarica sia in CA che in CC: si tratta del tradizionale connettore di Livello 2 (AC) J1772 con due pin aggiuntivi per la corrente continua.
Tesla Supercharger
Negli Stati Uniti le Tesla utilizzano di solito un connettore Supercharger proprietario, ma poiché l'UE è più restrittiva nel limitare i formati proprietari, le Tesla europee sono fornite di connettori CCS2. Chi possiede unaTesla negli Stati Uniti, invece, può acquistare un adattatore per rendere l'auto compatibile con il connettore CCS1.
CHAdeMO
Lo standard CHAdeMO è molto diffuso in Giappone, ma non è così comune al di fuori del mercato asiatico, fatta eccezione per l'utilizzo sulla Nissan Leaf. Permette la ricarica rapida in CC, ma richiede di collegare contemporaneamente un cavo J1772 separato.
Raffreddando attivamente i cavi durante la sessione di ricarica, le stazioni di ricarica ad alta potenza possono erogare potenze in kW molto più elevate in modo sicuro ed efficiente. Ed è proprio questo che riduce i tempi di ricarica di un EV standard a meno di 30 minuti.
Perché "80%"?
Quando si parla di veicoli elettrici, spesso si sente dire o si legge "ricaricare all'80%", ma perché? Beh, tutto dipende dalla gestione della durata delle batterie al litio.
Tutte le batterie ricaricabili hanno una durata di vita: nel tempo, si deteriorano e non sono più in grado di mantenere la stessa carica. Probabilmente ti è già capitato se hai utilizzato lo stesso smartphone per più di un paio d'anni.
In genere si ritiene che la batteria abbia una protezione migliore se la sua carica viene mantenuta tra il 20 e l'80%. Questo perché le batterie sono sottoposte a una maggiore sollecitazione quando si trovano agli estremi: quasi scariche o completamente cariche. La ricarica intelligente, che include la tecnologia DC e HPC, funziona proprio in quest'ottica.
Quando i conducenti si collegano per la prima volta a una colonnina, questa utilizza algoritmi per rilevare la velocità ottimale, raggiungendo il picco quando si avvicina all'80%. Dopo aver raggiunto l'80%, la batteria EV continuerà a caricarsi, ma la colonnina ridurrà gradualmente la velocità di carica per proteggere la batteria.
Ricarica ad alta potenza: vantaggi e svantaggi
La ricarica ad alta potenza ha molti vantaggi, ma comporta anche un costo e richiede che sia i conducenti che i CPO dispongano di componenti compatibili.
Breve riepilogo dei vantaggi e degli svantaggi della tecnologia HPC:
Vantaggi della tecnologia HPC
Tempi di ricarica ridotti
Maggiore è la capacità di una colonnina, maggiore è la potenza in kW che può erogare e più veloce è la ricarica per i conducenti. Questa velocità comporta ovvi vantaggi per i conducenti, laddove per i CPO si traduce in un aumento del fatturato e dei profitti.
Esperienza utente migliorata
Una ricarica più rapida significa meno attese e meno tempo da dedicare alla programmazione della ricarica. Quando i tempi di ricarica sono di pochi minuti, i proprietari di veicoli elettrici non devono preoccuparsi di tenere sotto controllo l'autonomia dell'auto.
Applicazioni strategiche
Nelle flotte e nei trasporti pesanti, una ricarica più rapida comporta enormi vantaggi che possono rivoluzionare la logistica. Gli autobus, ad esempio, possono utilizzare la tecnologia HPC per ricaricarsi rapidamente presso fermate dedicate, anziché dover ricaricare durante la notte o rimanere fuori servizio per ore.
Una soluzione all'avanguardia per i veicoli elettrici a ricarica rapida
La tecnologia di ricarica è destinata a migliorare, diventando sempre più efficiente nel tempo. L'installazione di colonnine di ricarica più veloci consentirà ai CPO di prepararsi all'arrivo dei veicoli elettrici del futuro, che potrebbero essere in grado di gestire una potenza di ricarica superiore a 500 kW.
Sfide legate alla tecnologia HPC
Investimenti infrastrutturali
Le stazioni HPC sono più veloci e tecnologicamente avanzate rispetto a quelle a corrente alternata, quindi richiedono un investimento iniziale significativo rispetto alle opzioni di ricarica standard. Per alcuni CPO questo maggiore investimento può sembrare un ostacolo.
Compatibilità delle batterie
Non tutti i veicoli elettrici presenti sul mercato sono completamente compatibili con le potenze di ricarica HPC più elevate. Sebbene la maggior parte dei produttori stia attualmente sviluppando soluzioni per l'HPC, gli utenti dovranno disporre di un veicolo compatibile con il giusto tipo di connettore.
Integrazione nella rete
L'adozione diffusa dell'HPC richiede aggiornamenti della rete per garantire una capacità energetica sufficiente. Le velocità di ricarica più elevate e il maggiore turnover che generano comportano naturalmente un maggiore fabbisogno energetico. A tal fine, la ricarica ad alta potenza deve essere in grado di gestire e mitigare efficacemente la tensione della rete.
Quest'ultimo punto è di fondamentale importanza. Con il passaggio all'elettrico di un numero sempre maggiore di conducenti e con l'evoluzione della tecnologia di ricarica che consente di trasferire una maggiore quantità di energia, la pressione sulle reti aumenterà di conseguenza.
La soluzione consiste nel garantire che le colonnine di ricarica non siano solo più veloci, ma anche più intelligenti. La ricarica intelligente, resa possibile dallo standard OCPI (Interfaccia aperta dei punti di ricarica) in continua evoluzione, offre ai fornitori di servizi di mobilità elettrica e ai CPO la possibilità di implementare modalità di ricarica intelligenti, pensate per funzionare in armonia con le forniture energetiche locali.
Tecnologie emergenti come l'abbattimento dei picchi, la risposta alla domanda e il vehicle-to-grid (V2C) lavorano per raggiungere proprio questo obiettivo. Queste funzioni intelligenti regolano in modo dinamico il consumo energetico e, nel caso del V2G, restituiscono effettivamente energia alla rete per garantire che non si verifichino sbalzi e carenze di elettricità.
Il futuro dell'HPC
Come sarà dunque il futuro della ricarica ad alta potenza? È possibile sintetizzare la questione in due aree principali:
Proliferazione
L'infrastruttura per la mobilità elettrica è in piena espansione, ma servono ancora più punti di ricarica e più connessioni alla rete se vogliamo che gli EV soppiantino rapidamente le auto alimentate a combustibili fossili. Installare più punti di connessioni HPC può aiutare in tal senso, perché consente a ogni conducente di ricaricare più velocemente, liberando la colonnina per l'utente successivo molto prima.
La sfida consiste nel realizzare i collegamenti alla rete elettrica. In molti mercati è risaputo che può volerci del tempo prima che i CPO ottengano accesso a connessioni di rete sufficientemente affidabili per offrire ricariche ad alta velocità. Spetta ai governi e agli organismi come l'UE il compito di migliorare questo processo, di integrare la rete energetica con nuove forniture di energia pulita e di preparare le reti energetiche locali a questa nuova realtà.
Evoluzioni tecnologiche
Con l'aumento dei veicoli elettrici, la tecnologia di ricarica è destinata a migliorare. Esistono già cavi di ricarica in grado di raggiungere, ad esempio, velocità di 500 kW, mentre un numero sempre maggiore di veicoli compatibili con l'HPC viene messo in circolazione dai principali produttori.
È probabile che i tempi di ricarica si riducano in relazione ai continui aumenti delle velocità di trasferimento dell'energia. Ciò che conta davvero è che funzionalità smart, sostenibili e compatibili con la rete continuino a integrare questa potenza grezza.
In Spirii sappiamo che il futuro della ricarica è legato alla piattaforma, dove nuove funzionalità come il V2G e la risposta alla domanda (Demand Response) possono essere implementate anche a posteriori sulle colonnine già installate, proprio come avviene con le nuove funzionalità e app che arrivano sul sistema operativo dello smartphone. Ed è per questo motivo che continuiamo a lavorare instancabilmente per sviluppare la prossima generazione di tecnologie di ricarica.
In altre parole, la velocità grezza offerta dalla ricarica HPC è solo un lato della medaglia: un software intelligente e interconnesso è ciò che guiderà davvero l'infrastruttura di domani dei veicoli elettrici. Fai clic qui per saperne di più su come sarà.