Il nuovo studio della Stanford University riporta che il passaggio ai veicoli elettrici comporterà ingenti costi per la generazione, la trasmissione e l’immagazzinamento di più energia. La stragrande maggioranza dei proprietari di veicoli elettrici erroneamente ricarica la propria auto a casa la sera o durante la notte. Lo spostamento dell’attuale ricarica dei veicoli elettrici da casa al lavoro e dalla notte al giorno potrebbe ridurre i costi e aiutare la rete.
Il team di ricerca lo scorso marzo ha pubblicato nella rivista Applied Energy un documento su un modello creato per la domanda di ricarica che può essere applicato a una serie di popolazioni e altri fattori.
I ricercatori nel nuovo studio, pubblicato il 22 settembre 2022 nella rivista Nature Energy, hanno applicato il loro modello a tutti gli Stati Uniti occidentali e hanno esaminato lo stress che la rete elettrica della regione subirà entro il 2035 a causa dell’aumento del possesso di veicoli elettrici. Hanno scoperto che in poco più di un decennio, la rapida crescita dei veicoli elettrici potrebbe da sola aumentare la domanda di picco di elettricità fino al 25%, ipotizzando una continua predominanza della ricarica residenziale notturna.
I ricercatori della Stanford University per limitare i costi elevati di tutta questa nuova capacità di generazione e stoccaggio dell’elettricità, suggeriscono che gli automobilisti dovrebbero passare alla ricarica diurna sul posto di lavoro o alle stazioni di ricarica pubbliche, riducendo così anche le emissioni di gas serra. La scoperta ha implicazioni politiche e di investimento per la regione e le sue società di servizi, soprattutto perché alla fine dello scorso agosto la California ha deciso di vietare la vendita di auto e camion leggeri a benzina a partire dal 2035.
Ram Rajagopal, professore associato di ingegneria civile e ambientale della Stanford University, coautore dello studio, ha dichiarato:
«Incoraggiamo i responsabili politici a prendere in considerazione tariffe di servizio che incoraggino la ricarica giornaliera e incentivino gli investimenti nelle infrastrutture di ricarica per consentire ai conducenti di spostarsi da casa al lavoro per la ricarica».
Lo scorso febbraio le vendite cumulative di veicoli elettrici in California hanno raggiunto il milione, equivalente a circa il 6% delle auto e dei camion leggeri. Lo Stato ha fissato l’obiettivo di cinque milioni di veicoli elettrici in circolazione entro il 2030.
Ram Rajagopal ha affermato:
«La rete elettrica quando la penetrazione raggiungerà il 30-40% delle auto in circolazione, senza apporre grandi investimenti e cambiamenti nelle abitudini di ricarica, subirà uno stress significativo. La costruzione dell’infrastruttura richiede tempi significativi e non può essere realizzata dall’oggi al domani».
Siobhan Powell, ingegneria meccanica, ricercatrice presso la Stanford University, recentemente ha assunto una posizione di ricerca presso il Politecnico di Zurigo, autrice principale dello studio di marzo e del nuovo studio, ha affermato:
«Abbiamo preso in considerazione 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. Siamo riusciti a dimostrare che con meno ricarica domestica e una maggiore ricarica diurna, gli Stati Uniti occidentali avrebbero bisogno di una minore capacità di generazione e di stoccaggio, e non sprecherebbero tanta energia solare ed eolica. E non si tratta solo della California e degli Stati occidentali. Tutti gli Stati potrebbero aver bisogno di ripensare le strutture dei prezzi dell’elettricità man mano che le loro esigenze di ricarica dei veicoli elettrici aumentano e la loro rete cambia».
È emerso che non appena il 50% delle auto in circolazione sarà alimentato dall’elettricità negli Stati Uniti occidentali (circa la metà della popolazione vive in California), se le abitudini di ricarica seguiranno la tendenza attuale, saranno necessari più di 5,4 gigawatt di accumulo di energia. È l’equivalente della capacità di 5 grandi reattori nucleari; altresì se si passasse alla ricarica sul posto di lavoro invece che a casa, lo stoccaggio necessario per i veicoli elettrici si ridurrebbe a 4,2 gigawatt.
Cambiare gli incentivi
Le attuali tariffe a tempo incoraggiano i consumatori a utilizzare l’elettricità nelle ore notturne, quando possibile, come ad esempio per il funzionamento della lavastoviglie e la ricarica dei veicoli elettrici. Tale struttura tariffaria riflette il periodo precedente alle significative forniture di energia solare ed eolica, quando la domanda rischiava di superare l’offerta durante il giorno, soprattutto nel tardo pomeriggio d’estate.
La California oggi dispone di elettricità in eccesso nelle tarde mattine e nei primi pomeriggi, grazie soprattutto alla sua capacità solare. Se la maggior parte dei veicoli elettrici si ricaricasse in questi orari, l’energia a basso costo verrebbe utilizzata anziché sprecata. In alternativa, se la maggior parte dei veicoli elettrici continuerà a caricarsi di notte, lo Stato dovrà costruire altri generatori – probabilmente alimentati a gas naturale – o costosi accumulatori di energia su larga scala.
L’elettricità a livello locale va prima a una batteria enorme e poi a una batteria EV perde energia a causa della sosta supplementare, se un terzo delle case di un quartiere è dotato di veicoli elettrici e la maggior parte dei proprietari continua a impostare l’inizio della ricarica alle ore 23:00 o quando le tariffe elettriche scendono, la rete locale potrebbe diventare instabile.
Ines Azevedo professoressa associata di scienza e ingegneria energetica presso la Stanford Doerr School of Sustainability, coautrice della nuova ricerca, ha dichiarato:
«I risultati di questa ricerca hanno due profonde implicazioni, la prima è che i segnali di prezzo 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 i luoghi in cui le persone lavorano. Dobbiamo muoverci rapidamente verso la decarbonizzazione del settore dei trasporti, che rappresenta la maggior parte delle emissioni in California. La nuova ricerca fornisce indicazioni su come arrivarci. Assicuriamoci di perseguire politiche e strategie di investimento che ci consentano di farlo in modo sostenibile».
La ricerca ha evidenziato che un altro problema nella progettazione dei prezzi dell’elettricità è l’addebito ai clienti commerciali e industriali di tariffe elevate in base ai picchi di utilizzo dell’elettricità. Ciò può disincentivare i datori di lavoro dall’installare i caricabatterie, soprattutto quando la metà o più dei loro dipendenti possiede un veicolo elettrico.
Il team di ricerca ha confrontato diversi scenari di disponibilità dell’infrastruttura di ricarica, oltre a diverse tariffe residenziali a tempo d’uso e tariffe commerciali a domanda, è emerso che alcune modifiche tariffarie hanno peggiorato la situazione a livello di rete, mentre altre l’hanno migliorata. Tuttavia, secondo lo studio, i maggiori benefici sono stati forniti dallo scenario in cui l’infrastruttura di ricarica incoraggia una maggiore ricarica diurna a una minore ricarica domestica.