Con la rapida crescita del mercato cinese dei veicoli a nuova energia, l'applicazione della tecnologia Vehicle-to-Grid (V2G) è diventata sempre più importante per la costruzione di strategie energetiche nazionali e reti intelligenti. La tecnologia V2G trasforma i veicoli elettrici in unità di accumulo di energia mobili e utilizza colonnine di ricarica bidirezionali per realizzare la trasmissione di energia dal veicolo alla rete. Grazie a questa tecnologia, i veicoli elettrici possono fornire energia alla rete durante i periodi di carico elevato e ricaricarsi durante i periodi di carico ridotto, contribuendo a bilanciare il carico sulla rete.
Il 4 gennaio 2024, la Commissione nazionale per lo sviluppo e le riforme e altri dipartimenti hanno pubblicato il primo documento di politica interna specificamente rivolto alla tecnologia V2G: "Pareri di attuazione sul rafforzamento dell'integrazione e dell'interazione tra veicoli a nuova energia e reti elettriche". Sulla base dei precedenti "Pareri guida per l'ulteriore sviluppo di un sistema di infrastrutture di ricarica di alta qualità" emessi dall'Ufficio generale del Consiglio di Stato, i pareri di attuazione non solo hanno chiarito la definizione di tecnologia interattiva veicolo-rete, ma hanno anche proposto obiettivi e strategie specifici e pianificato di utilizzarli nel delta del fiume Yangtze, nel delta del fiume delle Perle, nelle regioni di Pechino-Tianjin-Hebei-Shandong, nel Sichuan e Chongqing e in altre regioni con condizioni mature per avviare progetti dimostrativi.
Dati precedenti mostrano che nel Paese sono presenti solo circa 1.000 stazioni di ricarica con funzionalità V2G, mentre attualmente sono 3,98 milioni, pari solo allo 0,025% del numero totale di stazioni di ricarica esistenti. Inoltre, la tecnologia V2G per l'interazione veicolo-rete è relativamente matura e l'applicazione e la ricerca su questa tecnologia non sono rare a livello internazionale. Di conseguenza, vi è ampio margine di miglioramento nella diffusione della tecnologia V2G nelle città.
In qualità di città pilota nazionale a basse emissioni di carbonio, Pechino sta promuovendo l'uso di energie rinnovabili. I suoi enormi veicoli a energia rinnovabile e le infrastrutture di ricarica hanno gettato le basi per l'applicazione della tecnologia V2G. Entro la fine del 2022, la città aveva costruito oltre 280.000 colonnine di ricarica e 292 stazioni di sostituzione delle batterie.
Tuttavia, durante il processo di promozione e implementazione, la tecnologia V2G si trova ad affrontare anche una serie di sfide, principalmente legate alla fattibilità del suo funzionamento effettivo e alla costruzione delle infrastrutture necessarie. Prendendo come esempio Pechino, i ricercatori del Paper Research Institute hanno recentemente condotto un'indagine sui settori dell'energia urbana, dell'elettricità e delle stazioni di ricarica.
Le colonnine di ricarica bidirezionali richiedono elevati costi di investimento iniziale
I ricercatori hanno scoperto che, se la tecnologia V2G venisse diffusa negli ambienti urbani, potrebbe effettivamente alleviare l'attuale problema delle "colonne di ricarica difficili da trovare" nelle città. La Cina è ancora nelle fasi iniziali dell'applicazione della tecnologia V2G. Come ha sottolineato il responsabile di una centrale elettrica, in teoria la tecnologia V2G è simile a quella che permette ai telefoni cellulari di caricare i power bank, ma la sua applicazione concreta richiede una gestione della batteria e un'interazione con la rete più avanzate.
I ricercatori hanno esaminato le aziende di stazioni di ricarica di Pechino e hanno scoperto che attualmente la maggior parte delle stazioni di ricarica di Pechino sono stazioni unidirezionali, in grado di ricaricare solo i veicoli. Per promuovere stazioni di ricarica bidirezionali con funzionalità V2G, ci troviamo attualmente ad affrontare diverse sfide pratiche:
In primo luogo, le città di primo livello, come Pechino, si trovano ad affrontare una carenza di terreni. Costruire stazioni di ricarica con funzionalità V2G, sia in affitto che in acquisto, comporta investimenti a lungo termine e costi elevati. Inoltre, è difficile trovare ulteriore terreno disponibile.
In secondo luogo, la trasformazione delle colonnine di ricarica esistenti richiederà tempo. Il costo di investimento per la costruzione di colonnine di ricarica è relativamente elevato, includendo il costo delle attrezzature, dell'affitto degli spazi e del cablaggio per la connessione alla rete elettrica. Questi investimenti richiedono solitamente almeno 2-3 anni per essere recuperati. Se l'ammodernamento si basa su colonnine di ricarica esistenti, le aziende potrebbero non avere incentivi sufficienti prima che i costi siano recuperati.
In precedenza, i media avevano affermato che, allo stato attuale, la diffusione della tecnologia V2G nelle città avrebbe dovuto affrontare due sfide importanti: la prima è l'elevato costo iniziale di realizzazione. In secondo luogo, un'interruzione dell'alimentazione elettrica dei veicoli elettrici alla rete potrebbe comprometterne la stabilità.
Le prospettive tecnologiche sono ottimistiche e presentano grandi potenzialità a lungo termine.
Cosa significa l'applicazione della tecnologia V2G per i proprietari di auto? Studi pertinenti dimostrano che l'efficienza energetica dei piccoli tram è di circa 6 km/kWh (ovvero, un kilowattora di elettricità può percorrere 6 chilometri). La capacità della batteria dei piccoli veicoli elettrici è generalmente di 60-80 kWh (60-80 kilowattora di elettricità) e un'auto elettrica può caricare circa 80 kilowattora di elettricità. Tuttavia, il consumo energetico del veicolo include anche l'aria condizionata, ecc. Rispetto alle condizioni ideali, l'autonomia residua sarà ridotta.
Il responsabile della suddetta azienda produttrice di colonnine di ricarica è ottimista riguardo alla tecnologia V2G. Ha sottolineato che un veicolo a nuova energia può immagazzinare 80 kilowattora di elettricità a piena carica e può erogarne 50 alla volta. Calcolato sulla base dei prezzi dell'elettricità di ricarica rilevati dai ricercatori nel parcheggio sotterraneo di un centro commerciale sulla East Fourth Ring Road di Pechino, il prezzo di ricarica nelle ore non di punta è di 1,1 yuan/kWh (i prezzi di ricarica sono più bassi in periferia), mentre nelle ore di punta è di 2,1 yuan/kWh. Supponendo che il proprietario dell'auto ricarichi l'auto ogni giorno nelle ore non di punta e fornisca energia alla rete nelle ore di punta, in base ai prezzi correnti, il proprietario dell'auto può realizzare un profitto di almeno 50 yuan al giorno. "Con possibili adeguamenti dei prezzi da parte della rete elettrica, come l'implementazione di prezzi di mercato nelle ore di punta, i ricavi derivanti dalla fornitura di energia alle colonnine di ricarica dei veicoli potrebbero aumentare ulteriormente."
Il responsabile della centrale elettrica in questione ha sottolineato che, grazie alla tecnologia V2G, è necessario considerare i costi di perdita della batteria quando i veicoli elettrici immettono energia nella rete. Rapporti pertinenti indicano che il costo di una batteria da 60 kWh è di circa 7.680 dollari USA (equivalenti a circa 55.000 RMB).
Per le aziende fornitrici di colonnine di ricarica, con il continuo aumento del numero di veicoli a nuova energia, crescerà anche la domanda di mercato per la tecnologia V2G. Quando i veicoli elettrici trasmettono energia alla rete tramite colonnine di ricarica, le aziende fornitrici di colonnine di ricarica possono applicare una "commissione di servizio di piattaforma". Inoltre, in molte città cinesi, le aziende investono e gestiscono colonnine di ricarica, e il governo erogherà i relativi sussidi.
Le città cinesi stanno gradualmente promuovendo le applicazioni V2G. Nel luglio 2023, la prima stazione di ricarica dimostrativa V2G della città di Zhoushan è stata ufficialmente messa in funzione e il primo ordine di transazione in un parco nella provincia di Zhejiang è stato completato con successo. Il 9 gennaio 2024, NIO ha annunciato l'entrata in funzione ufficiale del suo primo lotto di 10 stazioni di ricarica V2G a Shanghai.
Cui Dongshu, segretario generale della National Passenger Car Market Information Joint Association, è ottimista sul potenziale della tecnologia V2G. Ha affermato ai ricercatori che, con il progresso della tecnologia delle batterie, la durata del ciclo di vita della batteria potrebbe aumentare di 3.000 volte o più, il che equivale a circa 10 anni di utilizzo. Questo è estremamente importante per gli scenari applicativi in cui i veicoli elettrici vengono caricati e scaricati frequentemente.
Ricercatori stranieri hanno raggiunto risultati simili. L'ACT australiano ha recentemente completato un progetto di ricerca biennale sulla tecnologia V2G denominato "Realizing Electric Vehicles to Grid Services (REVS)". Ne emerge che, con lo sviluppo su larga scala della tecnologia, si prevede una significativa riduzione dei costi di ricarica V2G. Ciò significa che, a lungo termine, con la riduzione del costo delle infrastrutture di ricarica, diminuirà anche il prezzo dei veicoli elettrici, riducendo così i costi di utilizzo a lungo termine. I risultati potrebbero inoltre rivelarsi particolarmente utili per bilanciare l'immissione di energia rinnovabile nella rete durante i periodi di picco energetico.
Richiede la cooperazione della rete elettrica e una soluzione orientata al mercato.
A livello tecnico, il processo di immissione dei veicoli elettrici nella rete elettrica aumenterà la complessità del funzionamento complessivo.
Xi Guofu, direttore del Dipartimento per lo Sviluppo Industriale della State Grid Corporation of China, ha affermato che ricaricare i veicoli a nuova energia comporta "carico elevato e bassa potenza". La maggior parte dei proprietari di veicoli a nuova energia è abituata a ricaricare tra le 19:00 e le 23:00, che coincide con il periodo di picco del carico elettrico residenziale. Questo orario può raggiungere l'85%, intensificando il picco di carico e con un impatto maggiore sulla rete di distribuzione.
Da un punto di vista pratico, quando i veicoli elettrici immettono energia elettrica nella rete, è necessario un trasformatore per regolare la tensione e garantirne la compatibilità con la rete. Ciò significa che il processo di scarica del veicolo elettrico deve essere compatibile con la tecnologia del trasformatore della rete elettrica. Nello specifico, la trasmissione di energia dalla stazione di ricarica al tram comporta il passaggio di energia elettrica da una tensione più alta a una più bassa, mentre la trasmissione di energia dal tram alla stazione di ricarica (e quindi alla rete) richiede un aumento della tensione da una tensione più bassa a una più alta. Dal punto di vista tecnologico, la conversione della tensione è più complessa, poiché implica la stabilità dell'energia elettrica e il rispetto degli standard di rete.
Il responsabile della centrale elettrica in questione ha sottolineato che la rete elettrica deve gestire in modo preciso l'energia per i processi di carica e scarica di più veicoli elettrici, il che non rappresenta solo una sfida tecnica, ma comporta anche l'adeguamento della strategia di funzionamento della rete.
Ha affermato: "Ad esempio, in alcuni luoghi, i cavi della rete elettrica esistente non sono abbastanza spessi da supportare un gran numero di colonnine di ricarica. Questo è equivalente alla rete idrica. La tubazione principale non riesce a fornire acqua a sufficienza a tutte le diramazioni e deve essere ricablata. Ciò richiede un notevole lavoro di ricablaggio, con costi di costruzione elevati". Anche se le colonnine di ricarica vengono installate in qualche punto, potrebbero non funzionare correttamente a causa di problemi di capacità della rete.
Sono necessari ulteriori lavori di adattamento. Ad esempio, la potenza delle colonnine di ricarica a ricarica lenta è solitamente di 7 kilowatt (7 kW), mentre la potenza totale degli elettrodomestici di una famiglia media è di circa 3 kilowatt (3 kW). Collegando una o due colonnine di ricarica, il carico può essere completamente caricato e, anche se l'energia viene utilizzata nelle ore non di punta, la rete elettrica può essere resa più stabile. Tuttavia, se vengono collegate un numero elevato di colonnine di ricarica e l'energia viene utilizzata nelle ore di punta, la capacità di carico della rete potrebbe essere superata.
Il responsabile della centrale elettrica in questione ha affermato che, in prospettiva di un'energia distribuita, si può esplorare la commercializzazione dell'elettricità per risolvere il problema di promuovere la ricarica e lo scarico dei veicoli a nuova energia nella rete elettrica in futuro. Attualmente, l'energia elettrica viene venduta dalle società di produzione di energia elettrica alle società di rete elettrica, che poi la distribuiscono a utenti e imprese. La circolazione multilivello aumenta il costo complessivo dell'approvvigionamento energetico. Se utenti e imprese potessero acquistare elettricità direttamente dalle società di produzione di energia elettrica, si semplificherebbe la catena di approvvigionamento energetico. "L'acquisto diretto può ridurre i collegamenti intermedi, riducendo così i costi operativi dell'elettricità. Potrebbe anche incoraggiare le società di stazioni di ricarica a partecipare più attivamente alla fornitura di energia e alla regolamentazione della rete elettrica, il che è di grande importanza per il funzionamento efficiente del mercato elettrico e la promozione della tecnologia di interconnessione veicolo-rete".
Qin Jianze, direttore del Centro Servizi Energetici (Centro di Controllo dei Carichi) di State Grid Smart Internet of Vehicles Technology Co., Ltd., ha suggerito che, sfruttando le funzioni e i vantaggi della piattaforma Internet of Vehicles, le colonnine di ricarica per beni sociali possono essere collegate alla piattaforma per semplificare le operazioni degli operatori sociali. È possibile costruire la soglia, ridurre i costi di investimento, raggiungere una cooperazione reciprocamente vantaggiosa con la piattaforma Internet of Vehicles e costruire un ecosistema industriale sostenibile.
Susie
Sichuan Green Science & Technology Ltd., Co.
0086 19302815938
Data di pubblicazione: 10 febbraio 2024
