venerdì, Settembre 17, 2021

Colonnine di ricarica per auto elettriche: guida completa

La mobilità elettrica è un cardine fondamentale del futuro che in più occasioni si è tentato di immaginare anni fa, il più delle volte esagerando e facendo il proverbiale “passo più lungo della gamba”. Ebbene, il futuro bussa oggi alla nostra porta dovendo tener necessariamente conto di esigenze che concernono l’ottimizzazione delle risorse tecnologiche e, soprattutto, la tutela di un ecosistema compromesso da tanti, tanti anni di inquinamento a molteplici livelli, fra tutti quello legato alla diffusione nell’aria delle polvere sottili. La forma mentis dell’animale uomo inizia forse a cambiare virando sulle fonti rinnovabili che, seppur lentamente, stanno sopravanzando lo sfruttamento dei combustibili fossili.

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Ebbene, per le strade delle città cominciano a vedersi con sempre maggiore frequenza automobili ibride. La propulsione ibrida – per i neofiti dell’argomento – agisce tramite un sistema propulsivo a due o più componenti in grado di lavorare insieme in modo sinergico, sicché la vettura che ne beneficia possiede sia un motore elettrico che uno termico, capaci unitamente di generare l’energia meccanica sufficiente per mettere in movimento l’automobile.

Il ricorso alle ibride rappresenta certamente un primo passo, anche se sarebbe più appropriato parlare di “mezzo passo” in quanto ancora insiste il consumo di gasolio o benzina, sebbene con ridotta emissione di gas inquinanti nell’aria. Le case di produzione hanno tuttavia già immesso sul mercato alcuni modelli di auto elettriche nel vero senso della parola, ovvero a esclusiva alimentazione elettrica. Il fenomeno incorre attualmente in una linea di crescita molto flessa a causa della diffidenza del cliente finale in relazione ai costi non proprio popolari e, soprattutto, alle modalità di ricarica della vettura. C’è molta ignoranza in merito a questo tema e le informazioni su internet sono avvolte sovente da una nebulosa che ne impedisce la chiara fruizione.

Lo scopo del testo corrente è quello di chiarire le idee, insomma una guida alla ricarica dei veicoli elettrici usufruendo delle famigerate colonnine di ricarica delle auto elettriche, dette anche stazioni di ricarica elettrica.

Colonnine/stazioni di ricarica elettrica: cosa sono

Si tratta di distributori di energia elettrica con i quali è possibile caricare diversi mezzi di locomozione, automobili, motociclette ed e-bike. Gli appalti sono in mano (in ottemperanza alle leggi sul mercato libero) a vari costruttori e fornitori, che realizzano le stazioni di ricarica nelle forme più diverse, quindi a muro, a palo, a colonna o portatili.

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Esistono poi le EVO-CAR, colonnine dal design curioso (e Made in Italy) che vantano una reinterpretazione della più classica struttura verticale preferendo una forma a ponte mirata a essere non soltanto bella da vedere ma anche e soprattutto efficiente in termini di funzionalità. La barra di ricarica reca la firma prestigiosa di Giulio Barbieri, da qui la creazione della stazione di ricarica EVO-BIKE specifica per biciclette con pedalata assistita e scooter elettrici da agganciare sotto il ponte fatto di materiali molto resistenti e versatili, l’acciaio e l’alluminio. L’aspetto delle EVO-CAR e delle EVO-BIKE è personalizzabile variando grafiche e colori delle barre nonché introducendo nuove opzioni di accesso alla ricarica, sistema di monitoraggio e quant’altro. I costi? Dai 4.260 euro della versione basica open ai 5.650 euro delle versioni più performanti.

Il piano nazionale è affidato a Enel X, che oltreconfine italiano si confronta quotidianamente con aziende e progetti di caratura internazionale quali Tesla Supercharger e Ionity.

Le normative della Commissione Elettrotecnica Internazionale in materia di sistemi di comunicazione veicolo/infrastruttura

La IEC ha imposto l’adozione del circuito PWM – Pulse With Modulation, un dispositivo di sicurezza che serve per lo scambio di segnali fra vettura elettrica e colonnina di ricarica, obbligatorio per il Modo 3. Il Resistor Coding è invece un dispositivo collocato all’interno della colonnina e utilizzato per valutare se la sezione del cavo di collegamento è compatibile per il flusso di corrente erogata.

Colonnine/stazioni di ricarica elettrica: dove trovarle

La scelta del luogo di riferimento dipende da più fattori e tutti relazionati alla disponibilità delle colonnine sul territorio nel quale normalmente si esercita la propria quotidianità o pendolarità. Appare alquanto prosaico affermare che la maggior comodità la si ottiene optando per l’installazione di un supporto di rifornimento nel garage di casa, oppure in prossimità del condominio in cui si vive, o ancora nel parcheggio del proprio ufficio. Naturalmente l’operazione di installazione risulta appannaggio di una squadra di tecnici e consulenti, inclusa manutenzione e assistenza nel tempo.

Se non per via privata, si può ricorrere all’uso delle colonnine su spazio pubblico, quindi condiviso con altri utenti: l’area di cui disquisiamo interessa tanto l’hinterland di centri commerciali, hotel e supermercati quanto veri e propri stalli isolati dal contesto ma inseriti pienamente su suolo urbano. In tal caso, non sapendo a priori l’esatta ubicazione delle stazioni di ricarica, è buona norma consultare la mappa messa a disposizione dal fornitore del servizio, alternativamente chiamato operatore (Mobility Service Provider), sul sito web ufficiale o sull’App dedicata. È inoltre possibile procedere a un’ulteriore verifica dell’effettiva disponibilità delle stazioni di ricarica: esse possono infatti essere occupate al momento della consultazione, prenotate oppure non disponibili a causa di disservizi, guasti o danneggiamenti di qualche tipo. Un buon sito utile allo scopo è eneldrive.it, portale specializzato nella mobilità elettrica.

Modalità di ricarica e strumenti necessari

La domanda sorge spontanea: una volta giunti alla stazione, cosa occorre per ricaricare la vettura? La risposta non è scontata e abbisogna di qualche precisazione in più. È innanzitutto fondamentale definire lo strumento di pagamento (non è però raro scovare qualche colonnina a uso gratuito), che può essere la classica Card, contanti, bancomat o l’App del fornitore; in secundis disporre di un cavo di ricarica che permetta di collegare l’automobile alla colonnina. Non esiste in commercio un cavo universale bensì diverse tipologie e ciascun modello di autovettura possiede in dotazione un cavo comprensivo di spina da collegare alla presa (esattamente come un elettrodomestico) e un connettore collegabile invece all’Inlet dell’auto. Nel caso in cui il suddetto cavo non sia compatibile con la colonnina scelta, urge acquistarne uno idoneo online oppure dal concessionario di riferimento, o  ancora dal fornitore convenzionato a un costo variabile a seconda della potenza emessa, normalmente fra i 200 e i 1.000 euro.

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Cavo, prese e connettori

Basandoci sugli standard internazionali dei tipi di connessione alla rete elettrica attualmente adottati (in particolare la normativa IEC 61851-1), possiamo interfacciarci con una rapida ma esaustiva panoramica. In ambito domestico, si utilizza la corrente alternata AC Modo 1Modo 2 e Modo 3, ergo qualunque cavo risulta adatto. In ambito pubblico si fa ricorso alla corrente alternata Modo 2 e Modo 3, ma anche alla corrente continua in Modo 4. Modo 1 e Modo 2 prevedono la classica spina Schuko, per contro il Modo 3 utilizza la spina Tipo 2 e Tipo 3. Il Tipo 2 lo si conosce come “Mennekes” ed ha trovato larghissima diffusione in Europa, eccettuata la Francia. L’auto viene così caricata tramite corrente alternata monofase o trifase raggiungendo un picco di potenza di 22 kw sulla presa dell’infrastruttura e di 43 kw tramite connettore su cavo.

Da non trascurare il Tipo 3A Scame utilizzato esclusivamente per i ciclomotori, scooter e affini, con carica in monofase e rilascio di potenza massima non superiore ai 3,7 kw. Il connettore di Tipo 1 Yazaki va per la maggiore negli Stati Uniti e in Giappone, carica in corrente alternata monofase a una potenza di 7,4 kw. La ricarica in corrente continua è supportata dal Modo 4 con connettori CHAdeMOCCS COMBO1 e CCS COMBO2.  Il CHAdeMO è considerato lo standard più diffuso al mondo nei termini della ricarica veloce in corrente continua con potenza massima di 50 kw. Ne fanno uso i modelli Nissan, Citroen, Peugeot e Mitsubishi. BMW e Volkswagen hanno sposato il CCS COMBO2, il cui cavo consente ricarica rapida in corrente continua e ricarica lenta in corrente alternata, potenza massima 50 kw. Un particolare standard è usato solo da Tesla, prevedendo un unico connettore Tipo 2 sia per la corrente alternata che per quella continua.

La domanda che tutti ci poniamo: quanto tempo richiede la ricarica?

Il tempo di ricarica dipende naturalmente dalla potenza in kw della presa presente nelle stazioni ma anche dalla potenza massima sopportata dal caricabatteria insito nel proprio veicolo, poi bisogna tener conto della tipologia di cavo, della capacità del sistema di accumulo di bordo e infine lo stato di carica. Il mercato conta stazioni residenziali da 3kw a 7 kw di potenza, stazioni business di 22 kw e stazioni pubbliche di potenza superiore ai 22 kw. Esistono però le stazioni Fast con potenza da 43 kw a 50 kw (si trovano di norma su strade statali e autostrade) e le stazioni UltraFast che sprigionano una potenza addirittura fino a 350 kw. All’atto pratico fare un esempio è la cosa migliore e aiuta a capirci di più: una ricarica completa a 3,7 kw impone ca. 5-6 ore di attesa, se invece la ricarica completa si effettua a 7,4 kw, allora si dovrà attendere 2-3 ore, insomma la metà del tempo.

È or dunque questione di calcolo proporzionale e, semplificando molto, un rapporto fra potenza e ore. Presumendo che spesso vengono a mancare le condizioni per poter lasciare la vettura in carica in una stazione di ricarica pubblica per un periodo medio-lungo, si consiglia al possessore di un veicolo elettrico l’installazione di una propria colonnina di ricarica.

Si renda noto che in futuro aumenterà in maniera esponenziale il numero delle colonnine di ricarica elettrica rapida in città e paesi, affinché vengano garantiti ca. 100 km di autonomia ogni 30 minuti di ricarica, e ciò in ottica di bassi consumi.

Ricarica da casa: meglio la stazione specifica o la presa a muro?

La stazione di carica dedicata ha solo vantaggi, è sicura e ricca di funzionalità a favore del cliente, che ha la facoltà di tracciare consumi e costi, regolare la potenza, programmare le ricariche in modalità remoto (tramite App), ottenere informazioni in tempo reale sullo stato della ricarica e ottimizzare il processo sulla base della produzione di energia da parte di un eventuale impianto fotovoltaico. Va premesso che non è necessario sostituire il contatore in uso, piuttosto investire in colonnine con tecnologia smart charging che in modo del tutto autonomo regolano la potenza così da rispettare in ogni occasione il limite di assorbimento energetico complessivo. Vale il consiglio di approfittare delle ore notturne per effettuare la ricarica poiché con tutta probabilità non saranno in funzione altri apparecchi. Altro suggerimento, quello di richiedere un aumento di potenza del contatore presso il proprio fornitore.

Sulla presa a muro è meglio andarci molto cauti. Le normali prese non sono fatte per resistere a potenze elevate per troppe ore continuative. Le ricariche solitamente avvengono la notte all’interno del proprio box, ovvero in un luogo non presidiato. Ne deriva che il punto ricarica deve risultare sicuro, per questo si adotti un accorgimento essenziale, l’installazione di una presa CEE industriale che in affidabilità e robustezza supera di gran lunga una Schuko. L’intervento può essere richiesto presso un elettricista.

Questione di batteria: scarica, quasi carica, parzialmente scarica

È solito presso i proprietari di auto elettriche interrogarsi riguardo la necessità o meno di ricaricare la batteria soltanto se completamente scarica. Ebbene no, non è necessario se pensiamo alle moderne batterie al litio che sopportano senza problemi ricariche parziali, il che riduce sensibilmente i tempi di attesa. Per eccesso di zelo o semplicemente per paura di rimanere a piedi, difficilmente si effettua una ricarica completa, andando avanti a rabbocchi (in gergo spiccio chiamati biberonaggi, termine che fa sorridere) che richiedono non più di 1-2 ore. In sintesi, la tecnologia di alimentazione è assimilabile a quella in uso per i cellulari, gli smartphone e gli IPhone, che si mettono in carica continuamente e in diverse fasi della giornata senza venir danneggiati proprio per la dotazione delle pile al litio.

Parliamo di consumi

La ricarica di un’auto elettrica si è affermata nell’immaginario collettivo come un’operazione lunga e stancante, per la quale occorre avere molta pazienza e parecchio tempo a disposizione. Niente di più sbagliato e poi consuma meno di quanto si possa pensare. Esprimendolo in kwh (valore che ci è famigliare perché compare nelle bollette che ci vengono recapitate a casa), il consumo dipende da quanto grande è la batteria del veicolo, questo perché la grandezza è direttamente proporzionale alla quantità di km percorribili, ergo più autonomia si traduce in più energia occorrente per una ricarica completa. Facendo una media più o meno attendibile (vanno pur sempre considerati fattori distinti e soggettivi), le attuali macchine presenti sul mercato automobilistico possiedono pacchi batteria fra i 16 kwh e i 24 kwh e autonomie reali fra i 110 km e i 160 km copribili con un singolo “pieno”.

Si deve doverosamente tener conto di un parametro importante al fine di comprendere i consumi, e tale parametro è costituito dal rapporto km/kwh, equivalente del rapporto fra chilometri per litro di benzina. Le automobili in circolazione oggi si attestano fra i 6 e gli 8 km/kwh. Il costo del kwh è oggi traducibile in € 0,25, cosicché con € 1 si possono tranquillamente percorrere 32 km. La diffidenza afferente consumi e prestazioni appare alla luce dei dati illustrati assolutamente ingiustificata. Superare le barriere del pregiudizio e accedere a più informazioni possibile rappresenta il primo step verso una visione completa della mobilità elettrica.

Compatibilità delle stazioni di ricarica con l’impianto fotovoltaico privato

L’impianto fotovoltaico offre un decisivo contributo alla causa relativa alla ricarica elettrica della propria vettura perché genera energia pulita, è ecocompatibilesostenibile e, per sollazzo delle tasche, molto conveniente. Le ore centrali della giornata paiono le migliori per la ricarica, che avviene sempre a corrente alternata.

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Focus sulle stazioni di ricarica portatili

Le stazioni di ricarica portatili allettano non poco il consumatore per via di enormi vantaggi che vanno dalla comodità di trasporto alla facilità di utilizzo fino al prezzo d’acquisto assai contenuto. Pienamente conformi al Modo 2 della Normativa IEC, prevedono ricariche in totale sicurezza, quindi preservano la batteria senza intaccare l’incolumità delle persone. Le portatili si ripongono agevolmente nel bagagliaio della vettura, dispongono di cavo fisso con connettore Tipo 1 e non necessitano di ulteriori cavi. Chi si è trovato a usarle ha apprezzato una caratteristica, e cioè la regolazione della corrente di carica, impostabile in 6A, 8A, 10A, 13A e 16A così da ridurre al minimo il rischio di sovraccarico e aumentare la vita delle batterie.

La stazione portatile ha integrato un dispositivo di protezione differenziale (volgarmente detto “salvavita”) e in aggiunta un modulo di comunicazione PWM con il veicolo, proprio come le colonnine di ricarica pubblica. È indicata per tutti quei fruitori che sono soliti ricaricare l’auto tutti i giorni e in luoghi sempre diversi, ad esempio casa di parenti e amici, case vacanza e luoghi di lavoro. La massima sicurezza è conferita da un connettore industriale progettato ad hoc per sostenere potenze ingenti per molte ore.

FreeWire Mobi, la colonnina di ricarica su ruote

L’ancor massiccia latitanza di punti di ricarica per le auto elettriche (comunque nettamente inferiori alle stazioni di rifornimento benzina) ha spinto un’azienda americana, la FreeWire Technologies Inc. a mettere a punto un nuovo tipo di colonnina che ha una semplicissima ma utilissima peculiarità: è trasportabile. Si tratta in breve di una stazione mobile che può essere avvicinata all’auto, la FreeWire Mobi, la cui mobilità è data dall’ausilio di 4 ruote poste alla base, insomma una powerbank che riveste peraltro il ruolo di sistema di ricarica veloce. Il colosso petrolifero BP ci ha messo le mani investendo 5 milioni di dollari e facendosi carico della distribuzione sia nel Regno Unito che in Europa. I FreeWire Mobi Charger funzionano come maxi batterie ricaricabili tramite presa elettrica, disponibili nei modelli L2 a corrente alternata con potenza di 7,5 kw (rifornisce 6 vetture con una sola carica) e L3 a corrente continua, capace di ricaricare fino a 10 automobili abilitando alla ricarica rapida. Con queste stazioni di facile trasporto si possono effettuare pieni di emergenza quando si ha a che fare con vetture in panne.

L’Italia fra le prime dieci nazioni per disponibilità di colonnine a ricarica elettrica

Il Belpaese è fra i dieci Stati migliori da girare con un’auto elettrica. Ad affermarlo è il sito Comparethemarket.com, che ha stilato la graduatoria in base soprattutto alla quantità di stazioni di ricarica elettrica sparse sul territorio italiano. Non basta acquistare auto elettriche ma bisogna anche garantire ai possessori una costante facilità di rifornimento tramite le specifiche colonnine. L’Italia è sesta in classifica in virtù di 7.037 unità infrastrutturali (59 solo nel tratto autostradale Roma – Salerno, spettacolare percorso di 270 km passante da Capua e Caserta, mete turistiche per eccellenza). Meglio di noi la Norvegia (8.965 colonnine), i Paesi Bassi (10.553), il Regno Unito (17.616), la Germania (28.967) e gli Stati Uniti d’America (29.252); lasciamo dietro paesi come la SveziaFranciaSpagna e Canada, e c’è di che essere soddisfatti.

Le strade più elettriche del mondo

Se le 59 colonnine di ricarica elettrica lungo la Roma – Salerno ci lascia a bocca aperta, allora dobbiamo spalancarla di fronte a numeri ben più alti e significativi riscontrati in altri itinerari del mondo. Sempre Comparethemarket.com rileva lungo il percorso fra Bergen e Trondheim in Norvegia 132 stazioni di ricarica, disposte su una distanza complessiva di 700 km. Da Edinburgo a Inverness nelle Highlands scozzesi, in tutto 250 km, troviamo 55 stazioni, 33 fra Norwich e Lincoln in East Anglia (167 km) e 65 fra Bath e Falmouth in Cornovaglia (320 km).

Continuiamo il nostro tour mondiale e relativa conta approdando nei Paesi Bassi, dove da Amsterdam a Maastricht si inanellano 250 colonnine di ricarica per 212 km, 91 stazioni da Francoforte a Hohenschwangau in Germania (427 km) 115 lungo la Bordeaux – Marsiglia in Francia (645 km), 189 sul segmento Porto – Lisbona in Portogallo (313 km) e infine 20 stazioni sul tratto Siviglia – Malaga in Spagna (204 km). Il dato sensazionale riguarda la mitica Route 66 negli Stati Uniti, 2.000 miglia fra Chicago e Los Angeles con oltre 250 colonnine di ricarica. Stessa entità numerica è riscontrabile fra Osaka e Tokyo in Giappone.

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