Secondo un nuovo studio dell'Università di Stanford, se la comune ricarica dei veicoli elettrici a casa la sera o i turni notturni al lavoro si spostano di giorno al lavoro quando più auto diventano elettriche, ciò limiterebbe i costi aggiuntivi per i sistemi elettrici. Credito:Amy Adams/Università di Stanford
La stragrande maggioranza dei proprietari di veicoli elettrici ricarica la propria auto a casa la sera o durante la notte. Stiamo sbagliando, secondo un nuovo studio di Stanford.
A marzo, il team di ricerca ha pubblicato un documento su un modello creato per addebitare la domanda che può essere applicato a una serie di popolazioni e altri fattori. Nel nuovo studio, pubblicato il 22 settembre su Nature Energy , hanno applicato il loro modello a tutti gli Stati Uniti occidentali ed hanno esaminato lo stress che la rete elettrica della regione subirà entro il 2035 dalla crescente proprietà di veicoli elettrici. In poco più di un decennio, hanno scoperto che la rapida crescita dei veicoli elettrici da sola potrebbe aumentare la domanda di elettricità di picco fino al 25%, supponendo un continuo predominio della ricarica notturna e residenziale.
Per limitare i costi elevati di tutta quella nuova capacità di generazione e immagazzinamento di elettricità, affermano i ricercatori, i conducenti dovrebbero passare alla ricarica diurna sul posto di lavoro o alle stazioni di ricarica pubbliche, il che ridurrebbe anche le emissioni di gas serra. Questa scoperta ha implicazioni politiche e di investimento per la regione e i suoi servizi pubblici, soprattutto da quando la California si è trasferita alla fine di agosto per vietare la vendita di auto a benzina e autocarri leggeri a partire dal 2035.
"Incoraggiamo i responsabili politici a prendere in considerazione le tariffe dei servizi pubblici che incoraggiano la tariffazione giornaliera e incentivano gli investimenti nelle infrastrutture di ricarica per spostare i conducenti da casa al lavoro per la ricarica", ha affermato il co-autore senior dello studio, Ram Rajagopal, professore associato di ingegneria civile e ambientale a Stanford .
A febbraio, le vendite cumulative di veicoli elettrici in California hanno raggiunto 1 milione, rappresentando circa il 6% di auto e autocarri leggeri. Lo stato ha preso di mira 5 milioni di veicoli elettrici in circolazione entro il 2030. Quando la penetrazione raggiungerà il 30-40% delle auto in circolazione, la rete subirà uno stress significativo senza grandi investimenti e cambiamenti nelle abitudini di ricarica, ha affermato Rajagopal. La costruzione di tale infrastruttura richiede tempi di consegna significativi e non può essere eseguita dall'oggi al domani.
"Abbiamo considerato l'intera regione occidentale degli Stati Uniti, perché la California dipende fortemente dalle importazioni di elettricità dagli altri stati occidentali. La ricarica dei veicoli elettrici e tutti gli altri usi dell'elettricità hanno conseguenze per l'intera regione occidentale, data la natura interconnessa della nostra rete elettrica", ha affermato Siobhan Powell, autore principale dello studio di marzo e di quello nuovo.
"Siamo stati in grado di dimostrare che con meno ricariche domestiche e più ricariche diurne, gli Stati Uniti occidentali avrebbero bisogno di meno capacità di generazione e stoccaggio e non sprecherebbero tanta energia solare ed eolica", ha affermato Powell, Ph.D. in ingegneria meccanica. '22.
"E non sono solo la California e gli stati occidentali. Tutti gli stati potrebbero dover ripensare le strutture dei prezzi dell'elettricità man mano che le loro esigenze di ricarica dei veicoli elettrici aumentano e la loro rete cambia", ha aggiunto Powell, che ha recentemente assunto una posizione di ricerca post-dottorato all'ETH di Zurigo.
Una volta che il 50 percento delle auto in circolazione è alimentato da elettricità negli Stati Uniti occidentali, di cui circa la metà della popolazione vive in California, sarebbero necessari più di 5,4 gigawatt di accumulo di energia se le abitudini di ricarica seguissero il loro corso attuale. Questa è la capacità equivalente di 5 grandi reattori nucleari. Un grande passaggio alla ricarica al lavoro anziché a casa ridurrebbe lo spazio di archiviazione necessario per i veicoli elettrici a 4,2 gigawatt.
Cambiamento degli incentivi
Le attuali tariffe relative all'orario di utilizzo incoraggiano i consumatori a passare l'uso dell'elettricità alle ore notturne quando possibile, come ad esempio accendere la lavastoviglie e caricare i veicoli elettrici. Questa struttura tariffaria riflette il periodo precedente a significative forniture di energia solare ed eolica, quando la domanda minacciava di superare l'offerta durante il giorno, soprattutto nel tardo pomeriggio in estate.
Oggi, la California ha un eccesso di elettricità durante la tarda mattinata e il primo pomeriggio, grazie principalmente alla sua capacità solare. Se la maggior parte dei veicoli elettrici dovesse caricarsi durante questi periodi, l'energia a basso costo verrebbe utilizzata anziché sprecata. In alternativa, se la maggior parte dei veicoli elettrici continua a caricarsi di notte, lo stato dovrà costruire più generatori, probabilmente alimentati a gas naturale, o costosi accumulatori di energia su larga scala. L'elettricità che passa prima a una batteria enorme e poi a una batteria EV perde energia dallo stop extra.
A livello locale, se un terzo delle case in un quartiere ha veicoli elettrici e la maggior parte dei proprietari continua a fissare la tariffa per iniziare alle 23:00. oppure ogni volta che le tariffe elettriche scendono, la rete locale potrebbe diventare instabile.
"I risultati di questo documento hanno due profonde implicazioni:la prima è che i segnali dei prezzi non sono allineati con ciò che sarebbe meglio per la rete e per i contribuenti. La seconda è che richiede di prendere in considerazione investimenti in un'infrastruttura di ricarica per le persone lavoro", ha affermato Ines Azevedo, l'altra autrice co-senior del nuovo articolo e professore associato di scienze energetiche e ingegneria presso la Stanford Doerr School of Sustainability, aperta il 1 settembre.
"Dobbiamo muoverci rapidamente verso la decarbonizzazione del settore dei trasporti, che rappresenta la maggior parte delle emissioni in California", ha continuato Azevedo. "Questo lavoro fornisce informazioni su come arrivarci. Assicuriamoci di perseguire politiche e strategie di investimento che ci consentano di farlo in modo sostenibile."
Un altro problema con la progettazione dei prezzi dell'elettricità è l'addebito di tariffe elevate ai clienti commerciali e industriali in base al loro picco di consumo di elettricità. Ciò può disincentivare i datori di lavoro dall'installare caricabatterie, soprattutto quando metà o più dei loro dipendenti hanno veicoli elettrici. Il team di ricerca ha confrontato diversi scenari di disponibilità dell'infrastruttura di ricarica, insieme a diverse tariffe per il tempo di utilizzo residenziale e tariffe per la domanda commerciale. Alcune modifiche alle tariffe hanno peggiorato la situazione a livello di rete, mentre altre l'hanno migliorata. Tuttavia, uno scenario di avere un'infrastruttura di ricarica che incoraggi più ricariche diurne e meno ricariche domestiche ha fornito i maggiori vantaggi, ha rilevato lo studio. + Esplora ulteriormente
