Stazione di ricarica per veicoli elettrici

Una stazione di ricarica per veicoli elettrici è un'infrastruttura costituita da uno o più punti di ricarica per veicoli elettrici e ibridi ricaricabili, comunemente chiamati colonnine di ricarica. Il mercato dei veicoli elettrici è in continua espansione e vi è un crescente bisogno di stazioni di ricarica di pubblico accesso in grado di supportare un sistema di ricarica veloce, con tensioni molto più alte rispetto a quelle erogate da un impianto elettrico domestico. Gran parte delle stazioni di ricarica sono infrastrutture su strada fornite da aziende del settore elettrico ed energetico.

Gli strumenti più frequentemente utilizzati per l'autorizzazione all'erogazione di corrente sono applicazioni per smartphone e tessere RFID.

Tipi di stazioni di ricarica

In base al settore d'utilizzo, le colonnine di ricarica devono soddisfare esigenze diverse. Generalmente possono essere suddivise in due categorie principali: colonnine di ricarica per il settore privato e semipubblico e colonnine di ricarica per il settore pubblico.

Settore privato e semipubblico: Questo campo d'impiego comprende tutte le colonnine allacciate alla rete locale, ovvero al contatore del fornitore di energia. Solitamente questo tipo di stazioni di ricarica richiedono che venga solamente eseguita la connessione alla rete elettrica da parte di un professionista qualificato. I campi di impiego nel settore privato o semipubblico sono: abitazioni, centri commerciali, negozi, ristoranti, hotel, autosaloni con officina, banche/assicurazioni, parcheggi aziendali.

Settore pubblico: Le colonnine di ricarica per il settore pubblico sono installate e controllate da fornitori di energia e gestori di reti elettriche. I campi di impiego per questo settore sono: le strade pubbliche, i parcheggi pubblici situati presso gli aeroporti e le stazioni ferroviarie.

Standard

Modi per la ricarica dei veicoli elettrici

Colonnina di ricarica Enel X a Rovigo

Secondo la normativa IEC 61851-1 relativa alle colonnine di ricarica, sono definite quattro modalità per la ricarica dei veicoli, chiamate Modi. Più precisamente:

Modo 1: ricarica lenta (6-8 h) a 16 A in corrente alternata ammessa solamente in ambiente domestico privato. È possibile utilizzare una semplice presa domestica o una presa industriale fino a 32 A.
Modo 2: ricarica lenta (6-8 h) a 16 A in corrente alternata ammessa in ambiente domestico e pubblico. Sul cavo di alimentazione del veicolo è presente un dispositivo denominato Control Box (sistema di sicurezza PWM) che garantisce la sicurezza delle operazioni durante la ricarica. Le prese utilizzabili sono quelle domestiche o industriali fino a 32 A.
Modo 3: ricarica lenta (6-8 h) a 16 A o mediamente rapida (30 min – 1 h) a 63 A e 400V (modalità con sistema di sicurezza PWM), ammessa in ambiente domestico e pubblico. La ricarica deve avvenire tramite un apposito sistema di alimentazione dotato di connettori specifici.
Modo 4: Ricarica ultra rapida (5-10 min) in corrente continua fino a 200 A e 400 V, ammessa solamente in ambiente pubblico. Con questo sistema è possibile ricaricare i veicoli in alcuni minuti, il caricabatterie è esterno al veicolo. L'associazione che promuove il Modo 4 è nata in Giappone ed è denominata CHAdeMO^[1], nome che è passato ad indicare anche il connettore utilizzato per questo sistema.

È inoltre in corso la sperimentazione di sistemi di ricarica a induzione, tramite impianti a pavimento, in grado di caricare i veicoli senza fili, con tempi di ricarica notevolmente ridotti.

La diffusione di stazioni di ricarica a corrente continua sulle autostrade, che grazie a una capacità di ricarica fino a 50 kW permettono di ricaricare un'auto elettrica in 20-30 minuti, a differenza delle stazioni di ricarica a corrente alternata che impiegano, nel migliore dei casi, circa 1 ora per ricaricare completamente una batteria, sta progressivamente permettendo l'uso delle auto elettriche anche su lunghe distanze.^[2].

In funzione del tipo di cavo di alimentazione tra veicolo e colonnina, la normativa individua i seguenti casi:

Caso A: il cavo è collegato stabilmente al veicolo
Caso B: il cavo è scollegato sia dal veicolo che dalla colonnina
Caso C: il cavo è collegato stabilmente alla colonnina di ricarica

Sistemi di comunicazione veicolo/infrastruttura

Colonnine di ricarica Eni Plenitude a Torregrotta

La normativa IEC 61851-1 specifica anche il sistema di comunicazione tra la stazione di ricarica e il veicolo.

Circuito PWM Pulse-width modulation

Dispositivo di sicurezza utilizzato per lo scambio di segnali tra il veicolo elettrico e la colonnina di ricarica. Tale dispositivo è obbligatorio per il modo 3 di ricarica. Per veicoli senza PWM ma con resistenza, il PWM funziona in modo semplificato e limitato a 16A.

Resistor Coding (annex B.5 informative)

Dispositivo di sicurezza presente all'interno della colonnina che valuta se la sezione del cavo di collegamento è idonea a supportare la corrente erogata.

La corrente impostata dal PWM non può prescindere quella determinata dal Resistor Coding.
Nel caso di assorbimenti superiori, la stazione deve interrompere la carica.

Connettori

Nella norma IEC 62196-2 sono previsti tre tipi di connettori per la ricarica dei veicoli elettrici: Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3 (tipo 3A e tipo 3C).

Tipo 1	Tipo 2	Tipo 3a	Tipo 3c	Tipo 4 (CHAdeMO)
Presa tipo 1	Presa tipo 2	Presa tipo 3a	Presa tipo 3c	Presa tipo 4 (CHAdeMO)
Monofase 32A 250Vac 2 contatti pilota IPXXB Connettore solo per lato veicolo	Monofase 16A, 250Vac Trifase 63A, 480Vac 2 contatti pilota IPXXB Obbligo del sistema di ritenuta della spina nella presa	Monofase 16A, 250Vac 1 contatto pilota IPXXD sulla presa Sistema di ritenuta opzionale	Monofase 16A,250Vac trifase 63A, 480Vac 2 contatti pilota IPXXD su presa e spina Sistema di ritenuta opzionale	Tensione 500 V DC e corrente massima 125 A CAN bus IPXXD su presa e spina

La differenza principale tra il connettore Tipo 2 e Tipo 3 è la presenza di dispositivi di protezione contro il contatto accidentale di parti in tensione (IPXXD) su tutti i componenti del sistema: presa e spina.^[1]

Alternative

Lungo un tratto dell'autostrada E20 in Svezia, che collega Stoccolma, Göteborg e Malmö, è stata posizionata sotto l'asfalto una piastra che si interfaccia con le auto elettriche, ricaricandone una bobina ricevente.

Ciò consente una maggiore autonomia dei veicoli e di ridurre la dimensione del vano batterie. È prevista l'implementazione di questa tecnologia lungo 3.000 km di strade svedesi.^[3] La prima tratta elettrificata svedese, e la prima permanente al mondo^[4], collega l'area di Hallsberg e Örebro. Il completamento dell'opera è previsto entro il 2025.^[5]

Interazioni con i dispositivi impiantabili

Dato il potenziale formarsi di disturbi elettromagnetici durante la fase di ricarica, soprattutto per le colonnine veloci, sono stati effettuati diversi test per verificare se questi possono interferire con i dispositivi impiantabili, come il pacemaker, in queste analisi non sono stati rilevati interferenze significativi e nessuna anomalia di funzionamento^[6], i vari test sono stati effettuati cercando la condizione peggiore possibile, anche tenendo il cavo di ricarica sopra i dispositivi impiantabili^[7], ciò nonostante si suggerisce una certa cautela, limitando il tempo in prossimità dei cavi di ricarica, in quanto possono verificarsi eventi molto rari che potrebbero fuggire ai test,^[8] mentre altri studi hanno rilevato come in fase di ricarica in corrente alternata (ricarica ON-OFF) a bassa tensione (220V) sono state rilevate interferenze che potenzialmente possono interrompere la funzionalità dei dispositivi impiantabili.^[9]

Note

^ ^a ^b Focus normativo internazionale, su ScameOnLine (archiviato dall'url originale il 18 giugno 2013).
^ www.enciclopediadellautomobile.com, http://www.enciclopediadellautomobile.com/ Titolo mancante per url url (aiuto). URL consultato il 26 marzo 2024.
^ Federico Pesce, Addio colonnine, ecco la prima autostrada che ricarica le auto elettriche in movimento, su repubblica.it, Roma, 24 maggio 2023.
^ Sweden is building the world's first permanent electrified road for EVs to charge while driving, su euronews.com.
^ Electric road E20, Hallsberg–Örebro, su bransch.trafikverket.se.
^ Le auto elettriche interferiscono con defibrillatori e pacemaker?
^ Le nuove stazioni di ricarica per auto elettriche interferiscono con pacemaker e defibrillatori?
^ (EN) Carsten Lennerz, Claudia Schaarschmidt, Patrick Blažek, Katharina Knoll, Marc Kottmaier, Tilko Reents, Felix Bourier, Sarah Lengauer, Miruna Popa, Katharina Wimbauer, Fabian Bahlke, Hannah Krafft, Florian Englert, Lena Friedrich, Heribert Schunkert, Gabriele Hessling, Isabel Deisenhofer, Christof Kolb e Matthew O'Connor, High-power chargers for electric vehicles: are they safe for patients with pacemakers and defibrillators?, in Europace, maggio 2023, DOI:10.1093/europace/euad042, PMID 37067822. URL consultato il 23 settembre 2024.
^ (EN) Anmar Salih, Kamil Salam, Tarun Goswami e Abdul Wase, Electromagnetic force from electric vehicles: Potential electromagnetic interference source for subcutaneous implantable defibrillator, in PACE Pacing and Clinical Electrophysiology, vol. 47, n. 7, 3 giugno 2024, pp. 885-892, DOI:10.1111/pace.15019, PMID 38830796. URL consultato il 23 settembre 2024.

Voci correlate

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[scame1-1] Focus normativo internazionale, su ScameOnLine (archiviato dall'url originale il 18 giugno 2013).

[2] www.enciclopediadellautomobile.com, http://www.enciclopediadellautomobile.com/ Titolo mancante per url url (aiuto). URL consultato il 26 marzo 2024.

[3] Federico Pesce, Addio colonnine, ecco la prima autostrada che ricarica le auto elettriche in movimento, su repubblica.it, Roma, 24 maggio 2023.

[4] Sweden is building the world's first permanent electrified road for EVs to charge while driving, su euronews.com.

[5] Electric road E20, Hallsberg–Örebro, su bransch.trafikverket.se.

[6] Le auto elettriche interferiscono con defibrillatori e pacemaker?

[7] Le nuove stazioni di ricarica per auto elettriche interferiscono con pacemaker e defibrillatori?

[8] (EN) Carsten Lennerz, Claudia Schaarschmidt, Patrick Blažek, Katharina Knoll, Marc Kottmaier, Tilko Reents, Felix Bourier, Sarah Lengauer, Miruna Popa, Katharina Wimbauer, Fabian Bahlke, Hannah Krafft, Florian Englert, Lena Friedrich, Heribert Schunkert, Gabriele Hessling, Isabel Deisenhofer, Christof Kolb e Matthew O'Connor, High-power chargers for electric vehicles: are they safe for patients with pacemakers and defibrillators?, in Europace, maggio 2023, DOI:10.1093/europace/euad042, PMID 37067822. URL consultato il 23 settembre 2024.

[9] (EN) Anmar Salih, Kamil Salam, Tarun Goswami e Abdul Wase, Electromagnetic force from electric vehicles: Potential electromagnetic interference source for subcutaneous implantable defibrillator, in PACE Pacing and Clinical Electrophysiology, vol. 47, n. 7, 3 giugno 2024, pp. 885-892, DOI:10.1111/pace.15019, PMID 38830796. URL consultato il 23 settembre 2024.

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