Come costruire una rete veloce e flessibile per la ricarica di veicoli elettrici

Autore: Henrik Mannesson, General Manager, Grid Infrastructure at Texas Instruments  

Il passaggio ai veicoli elettrici (EV) appare inevitabile in quanto i governi di tutto il mondo hanno come obiettivo la sostenibilità, mentre l’industria automobilistica prevede di investire oltre 330 miliardi di dollari entro il 2025 per sviluppare l’elettrificazione dei veicoli.
Ma cosa succede quando migliaia di veicoli elettrici di una comunità si collegano contemporaneamente sollecitando la rete elettrica in un modo senza precedenti?
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La ricarica dei veicoli elettrici deve essere veloce, conveniente, sicura e affidabile: fornire un’infrastruttura flessibile in grado di generare, immagazzinare, trasmettere e distribuire l’energia aggiuntiva è fondamentale per proseguire sul percorso verso l’elettrificazione. La tecnologia dei semiconduttori è indispensabile per far sì che la ricarica sia più pratica, conveniente e sostenibile.

Maggiore velocità di ricarica per mettere più veicoli elettrici su strada

Spesso i cambiamenti portano incertezza nei consumatori fino a quando questi non si fidano di un prodotto. I potenziali acquirenti di veicoli elettrici non fanno eccezione: devono potersi fidare dell’autonomia, della disponibilità di stazioni di ricarica e del tempo necessario per rimettere in moto il veicolo e tornare in strada. La comodità e la convenienza sono fondamentali in quanto l’auto di famiglia deve essere sempre pronta per fare un salto al supermercato o per una gita in giornata decisa all’ultimo momento: spetta alle tecnologie all’avanguardia trovare il modo di rendere possibile tutto ciò. La tecnologia di elaborazione embedded, come i nostri microcontroller C2000™ in tempo reale, collabora alla perfezione con i nostri driver del gate isolati e con i dispositivi di alimentazione al nitruro di gallio (GaN) completamente integrati al fine di aumentare l’efficienza di ricarica.
Le dimensioni sono importanti quando si tratta di aumentare l’efficienza: pertanto, ridurre le dimensioni dei caricabatterie portatili in CC, come una wallbox in CC, può tradursi in enormi vantaggi e in una maggiore convenienza. Grazie alla possibilità di funzionare a frequenze di commutazione più elevate in topologie di alimentazione multilivello, la tecnologia GaN rende possibile una ricarica più rapida ed efficiente rispetto ai tradizionali materiali a base di silicio. In pratica, gli ingegneri possono progettare magneti più piccoli per i propri sistemi di alimentazione, riducendo quindi il costo dei componenti che utilizzano il rame e altre materie prime. Inoltre, le topologie multilivello possono essere più efficienti e ridurre quindi l’energia necessaria per la dissipazione del calore (raffreddamento). Tutto questo contribuisce a ridurre il costo totale di proprietà per i proprietari di veicoli elettrici.
Inoltre, nel frattempo la capacità delle stazioni di ricarica rapida in CC è aumentata sensibilmente. Dove lo standard precedente erano i 150 kilowatt, ora si assiste ad un aumento della capacità a 350 kW e oltre, e i miglioramenti sono continui. La ricarica dei veicoli elettrici sarà quindi più rapida e i caricabatterie smetteranno di essere il collo di bottiglia che impedisce di aumentare il numero di veicoli elettrici in circolazione.

La tecnologia per eliminare il fastidio della ricarica

A livello più generale, la distribuzione ottimale dell’energia e la condivisione del carico sono indispensabili per assicurare la flessibilità dell’infrastruttura durante i picchi di utilizzo. Le tecnologie intelligenti e la ricarica bidirezionale aiuteranno a gestire queste problematiche regolandosi in base alle abitudini dei consumatori in tempo reale.
Poiché la maggior parte delle persone è a casa dopo il lavoro, è necessario gestirne le esigenze di ricarica simultanee. La tecnologia dei semiconduttori può consentire una maggiore flessibilità di gestione della distribuzione dell’energia grazie alla misurazione intelligente dell’energia che elimina i fastidi legati alla ricarica.
La maggiore affidabilità della tecnologia per il rilevamento di corrente e tensione contribuisce alla connettività con la rete in modo da ottimizzare il consumo di energia. In modo analogo ai termostati intelligenti sensibili alle condizioni meteo, la misurazione intelligente dell’energia tramite gli standard Wi-Fi® e Sub-1 GHz come nel caso della Wi‑SUN® permette di seguire in tempo reale le variazioni dei prezzi dell’energia e prendere decisioni migliori in termini di gestione dell’energia. Negli Stati Uniti e in Europa si prevede che le case alimentate a energia solare diventino una componente importante dell’equazione per lo stoccaggio dell’energia e per la ricarica di veicoli elettrici.
La ricarica bidirezionale, inoltre, permetterà ai consumatori di reimmettere in rete l’energia in eccesso. La tecnologia di misurazione dell’energia di TI è in grado di misurare i flussi di distribuzione dell’energia tra i veicoli elettrici, le batterie dei consumatori e la rete. Le stazioni di ricarica bidirezionali dotate di misurazione intelligente dell’energia possono rappresentare una rivoluzione nei moderni luoghi di lavoro, in quanto i veicoli elettrici rimangono inutilizzati mentre i loro proprietari sono al lavoro, e permettono quindi agli operatori di rete di legare la produzione di energia solare ed eolica alla domanda.

Fare il pieno con l’elettrico

Il tempo è prezioso ed è quindi importante accorciare il processo di ricarica, ossia ridurre i tempi per la ricarica su strada e renderla il più possibile comoda. Da tempo gli automobilisti sono abituati a fare il pieno presso i distributori di carburante e pagare con una transazione rapida e semplice. La tecnologia è in grado di offrire un’analoga comodità per il pagamento e per il collegamento anche ai possessori di veicoli elettrici. I processori Sitara di TI con software Linux supportano il protocollo OCPP (Open Charge Point Protocol) e l’interfaccia di comunicazione standard ISO 15118 tra veicolo e rete, che permette di effettuare transazioni perfette e di scambiare informazioni tra veicoli elettrici, stazioni di ricarica e fornitori di servizi.
In definitiva, i consumatori sapranno apprezzare la comodità e la disponibilità offerte dalle stazioni di ricarica, che contribuiranno a ridurre l’ansia da autonomia e permetteranno di sviluppare ulteriormente la domanda di veicoli elettrici. La tecnologia dei semiconduttori proposta dalla nostra azienda sarà quindi un elemento fondamentale per l’infrastruttura di ricarica che guiderà il passaggio all’elettrificazione andando ad aumentarne l’accessibilità, la praticità e la convenienza.

Una versione di questo articolo è stata pubblicata originariamente su EDN.

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