E-Mobility: una nuova era per la mobilità su strada

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Green Mobility

Le emissioni derivate dall’uso di combustibili fossili per il trasporto su strada, costituiscono una delle principali cause di inquinamento nelle aree urbane e di accrescimento dell’effetto serra.

Non stupisce, dunque, che le autorità in tutto il mondo, stiano attivando restrizioni alla circolazione delle automobili che non rispettano precisi parametri di circolazione, spingendo l’industria automobilistica e di conseguenza i fornitori di energia, a orientarsi alla mobilità elettrica.

Tipologie di auto

Nel corso degli anni, l’industria automobilistica ha sviluppato diverse soluzioni per la realizzazione motori elettrici; tra le varie tipologie, due sono quelle che hanno trovato migliore riscontro sul mercato:

PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) = hanno un motore a combustione e uno elettrico con potenza elettrica sufficiente da garantire una buona autonomia senza l’utilizzo di carburante. Inoltre, si possono caricare da una sorgente di energia elettrica tramite cavo.
BEV (Battery Electric Vehicle) = vetture dotate esclusivamente di un motore elettrico, ricaricabili tramite cavo.

Queste due tipologie di motore consentono, infatti, di sfruttare appieno l’apporto dell’energia elettrica anche su tragitti medio/lunghi, rispetto ad altre soluzioni che consentono solo il supporto per pochi chilometri o per le fasi di accelerazione.

Modi di ricarica

Per provvedere alle necessità di approvvigionamento, sono disponibili, ad oggi, diverse modalità di ricarica:

1. domestica: utilizza prese di corrente e spine normali con il veicolo collegato direttamente alla presa. È adatta a veicoli leggeri (bici e alcuni scooter) e non è applicabile alle auto elettriche.
2. sicura domestica/aziendale: è analoga alla modalità precedente, ma sul cavo di alimentazione è presente un dispositivo di controllo che garantisce la sicurezza delle operazioni.
3. ambienti pubblici: metodo per grossi impianti e stazioni di ricarica pubbliche. Utilizza prese di corrente plug e sistemi di sicurezza appositi.
4. diretta in corrente continua: utilizza un caricatore che è fuori bordo alla vettura, l’alimentazione in AC è convertita in DC nella stazione di conversione. Esistono due standard di connessione CHAdeMo e CCS Combo.

Integrazione Smart Grid e Fonti Rinnovabili

Per la E-Mobility saranno fondamentali l’integrazione con le smart grid e l’uso di energia da fonti rinnovabili, soprattutto eolico e solare. La rete sarà totalmente collegata, interconnessa e monitorata, in modo da essere parte integrante del sistema denominato smart city: dalle stazioni di ricarica ai dispositivi di fornitura, tutto sarà supervisionato, per una rete più efficiente e per riparare in tempi brevi guasti o addirittura per attivare manutenzione predittiva.

L’accumulo di energia elettrica nelle stazioni di ricarica, in genere di tipo elettrochimico con batterie, è utile per le soluzioni in bassa tensione senza l’utilizzo di cabine di conversione, per aiutare la rete nella distribuzione di energia alle varie colonnine, in presenza di più veicoli in carica.

L’energy storage perciò è l’anello di congiunzione tra l’impianto eolico o solare e la stazione di ricarica e funge da compensazione della disponibilità di generazione da parte di fonti rinnovabili non programmabili (es. variabilità presenza vento, sole). Inoltre gestisce le fluttuazioni settimanali/stagionali, i servizi di regolazione e il bilanciamento della rete, i peak shaving o i sistemi isolati.

Scenari per il Futuro

La necessità di maggior potenza richiede la presenza di sempre più dispositivi all’interno della stazione di energia, che deve però rimanere di dimensioni contenute. L’ottimizzazione dello spazio genera però una maggiore densità dei componenti elettronici di controllo, aggravando dal punto di vista termico le condizioni del sistema, che deve essere ulteriormente protetto dal surriscaldamento per poter garantire la continuità di servizio. È necessario perciò, e lo sarà maggiormente in futuro, trovare soluzioni di raffreddamento che intervengano sui vari dispositivi presenti nella infrastruttura di ricarica.

Quale parte dell‘infrastruttura è necessario raffeddare?

I trasformatori solitamente riescono ad operare in condizioni di alta temperatura e mantengono elevati rendimenti sfruttando il solo ricircolo dell’aria esterna. In alcune applicazioni, con potenze erogate elevate e/o in presenza di temperature esterne alte e/o aria troppo sporca (polvere, sabbia), è invece necessario raffreddare i cabinet per i trasformatori, in modo da mantenere una temperatura di funzionamento accettabile.

I cabinet al cui interno sono alloggiati gli inverter necessitano di essere condizionati, dato che devono lavorare a temperature non superiori ai 35°C, perchè gli inverter subiscono un notevole declassamento di rendimento con l’aumentare della temperatura.
Le batterie di accumulo lavorano a temperature ancora più basse, nell’ordine dei 25°C. L’innalzamento della temperatura porta ad un inevitabile invecchiamento del dispositivo, con un rilevante accorciamento della vita utile di esercizio.
Le turbine eoliche sono caratterizzate alla base da una sezione di gestione e controllo con quadri elettrici interni, che devono essere raffreddati.
Infine, sempre maggior potenza installata direttamente sulla colonnina della stazione di ricarica può portare alla necessità di un flusso d’aria con l’esterno, per lo smaltimento del calore prodotto, garantendo però al tempo stesso un’adeguata protezione dagli agenti esterni.

Cosa offrono i prodotti Cosmotec

Cosmotec offre un’ampia gamma di soluzioni adatte al raffreddamento dei diversi elementi indispensabili al corretto approvvigionamento di energia elettrica per la E-Mobility.

Elemento da condizionare ProblematicheNecessità Prodotto CosmotecVantaggi soluzione
Cabinet per Trasformatori- Potenze elevate
- Alte temperature esterne
- Aria con detriti e polvere
Mantenere Temperatura di funzionamento corretta Condizionatore: Protherm Outdoor-Ampio range di potenze frigorifere
-Ampio range di alimentazioni elettriche
-Massima resa in termini di efficienza
Cabinet per InverterDeclassamento di rendimento ad alte temperature Mantenere la temperatura inferiore ai 35°C Condizionatore: Protherm Outdoor- Ampio range di potenze frigorifere
- Ampio range di alimentazioni elettriche
- Massima resa in termini di efficienza
Batterie di Accumulo Le alte temperature portano ad accorciare la vita utile di esercizioMantenere la temperatura inferiore a 25°C Condizionatori: Protherm Outdoor, Predator- Alimentazione in DC fino a 770W (CVO) e da 1 a 2 kW (PRT)
- Affidabilità
- Continuità operativa
Turbine eolicheSezione con quadri elettrici di controllo in spazi ristrettiMantenere la temperatura di funzionamento corretta Condizionatori: Slim IN CDE, Top II ETE- Ingombri contenuti e ridotta sporgenza dal quadro (CDE)
- Montaggio su tetto (ETE)
Colonnine di ricaricaSempre maggiore potenza installata - Smaltimento calore
- Protezione da agenti esterni
Griglia: Kryos3 GSV- Ridotta profondità per installazione su ogni tipo di quadro