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Che l’auto elettrica possa diventare uno strumento importante per mantenere in equilibrio domanda e offerta di elettricità sulla rete è ormai chiaro e molti sono i progetti già operativi nel mondo che lo dimostrano.
Un recente studio di GTM Research, The Impact of Electric Vehicles on the Grid (a pagamento, link in basso) ha investigato i possibili impatti dei veicoli a zero emissioni sulla rete.
Il solare e la curva dell’anatra
Per capire i termini del problema e delle sue soluzioni, spieghiamo che cos’è la “duck curve”, la curva dell’anatra così battezzata perché il suo andamento ricorda il profilo di questo animale. Aiutiamoci con il grafico sotto, elaborato dalla società di consulenza Scott Madden su dati CAISO (California Independent System Operator), il gestore della rete elettrica californiana e riferito al sistema elettrico del Golden State.
Le varie linee colorate mostrano il carico netto in una tipica giornata primaverile in California, il 31 marzo nell’ipotesi considerata; per carico netto, in questo ragionamento, intendiamo la quantità di energia che deve essere fornita dalle risorse convenzionali, come gas e carbone, dopo aver tolto la produzione elettrica delle fonti rinnovabili non programmabili, eolico e solare soprattutto.
La curva mostra chiaramente che dal 2011 al 2016 in California è aumentato moltissimo il dislivello tra il punto minimo giornaliero del carico (la pancia dell’anatra) e il punto più elevato verso la testa dell’animale. Ciò si spiega con la crescente diffusione dei grandi impianti fotovoltaici (ricordiamo, per inciso, che la California intende arrivare al 50% di output verde nel 2030).
La pancia dell’anatra, che corrisponde alle ore centrali della giornata, si sta riempiendo sempre di più di energia solare, abbassando di conseguenza il carico netto richiesto. Tuttavia, nel tardo pomeriggio il gestore della rete deve incrementare in pochissime ore la generazione degli impianti programmabili, anche per colmare il vuoto lasciato dal fotovoltaico.
La sfida posta dall’ingresso di nuove fonti pulite nel sistema elettrico allora è duplice: da un lato, gestire i periodi di sovraccapacità produttiva rispetto alla domanda effettiva. Dall’altro, evitare di perdere una parte dell’energia generata quando la rete non è in grado di assorbirla.
L’auto elettrica al servizio della rete
Come può agire l’auto elettrica in un quadro del genere? Secondo GTM Research, la batteria può trasformarsi in un dispositivo di gestione energetica sul lato della domanda (demand side management).
Le vetture così possono assorbire l’energia proveniente dagli impianti solari durante il giorno, contribuendo a “svuotare” la pancia dell’anatra e ridurre la sovraccapacità produttiva delle rinnovabili.
Secondo le stime dello studio, il ruolo dell’auto elettrica per diminuire i rischi di over-generation è ancora molto contenuto, nell’ordine dello 0,2-0,4% nel 2015 in California, ma già nel 2020 queste percentuali potrebbero essere più alte (1,5-1,7%) se decollerà il mercato dei veicoli a zero emissioni. Le previsioni più ottimiste vedono 16 milioni di mezzi in circolazione nello stato americano nel 2025.
C’è il rovescio della medaglia, perché la ricarica delle batterie può contribuire alla richiesta aggiuntiva di carico nelle ore pomeridiane-serali: 0,3% di domanda addizionale nel 2015 e 1,6% nel 2020 sono le percentuali stimate da GTM Research. Comprendiamo allora quanto sarà importante per le utility elaborare programmi e applicazioni vehicle-to-grid per spostare il pieno delle batterie nelle ore centrali o di notte.
Per programmare in modo accurato le ricariche, le utility potranno offrire tariffe speciali per l’energia elettrica prelevata tra le 8 e le 16 e dalla tarda serata in avanti, o installare tecnologie di controllo remoto per aumentare/diminuire l’assorbimento delle batterie secondo il carico complessivo della rete.
In questo modo, le vetture faranno parte di reti intelligenti e flessibili, capaci di adattarsi alle esigenze degli utenti attraverso delle centrali elettriche virtuali costituite da vari tipi di batterie – quelle delle auto e quelle stazionarie negli edifici – e da tutte le misure di efficienza energetica e gestione attiva della domanda (vedi anche questo articolo di QualEnergia.it sul “web delle cose”: Con l’energy cloud le reti elettriche non saranno più le stesse).
GTM Research, infine, ha esaminato quale sarebbe l’impatto delle auto elettriche sull’isola hawaiana di Oahu, dove il 10-23% dell’energia eolica-solare deve essere tagliata (curtailment) a causa delle limitazioni fisiche delle infrastrutture.
Ebbene, grazie ai veicoli, si potrebbe ridurre lo spreco di energia rinnovabile del 18-46%; la percentuale più alta sarebbe raggiungibile ricaricando le batterie nei periodi più favorevoli per la stabilità del sistema, cioè nel cuore del giorno o della notte.
Il problema, termina lo studio, è che ci vogliono tantissime auto elettriche per trasformarle in una potenziale risorsa di supporto alla rete: parliamo di una penetrazione nel mercato pari al 10-30% che nell’isola di Oahu si tradurrebbe in 65.000-200.000 vetture in circolazione, contro le attuali 3.000.
