LE RETI SALTERANNO PER COLPA DELLA RICARICA DELLE AUTO ELETTRICHE?

InsideEVs US ha condotto un'indagine sul cambiando del fabbisogno energetico: ecco cosa succederà

A volte quando si parla dell'adozione dei veicoli elettrici emergono paura, incertezza e dubbi. Negli Stati Uniti c'è chi teme che l'aumento delle auto elettriche possa mettere ulteriormente a dura prova una rete di energia già tassata e obsoleta. Ma quanto è vero?

L'argomento è stato scelto come tema mensile per la serie EV Myths Discharged in cui i nostri colleghi di InsideEVs US prendono di petto alcune retoriche anti-EV. La verità che emerge, a quanto pare, è ben diversa. Non solo i veicoli elettrici possono contribuire a risolvere il problema, ma i proprietari possono anche trarre profitto dall'aumento della domanda di rete.

Esigenze locali, tendenze globali

Prima di addentrarci nella questione occorre chiarire che è praticamente impossibile dare uno sguardo completo a tutte le tendenze che hanno un impatto sulle reti del Nord America. "Così come tutta la politica è locale, anche tutta la capacità di rete è locale", ha detto a InsideEVs US Chanel Parson, il direttore del settore Energia pulita della Southern California Edison, l'azienda che copre gran parte della California meridionale. 

Per garantire l'affidabilità della rete, una parte significativa si basa sulla previsione della domanda, una scienza estremamente complicata che consiste nel prevedere chi ha bisogno di energia, di quanta energia necessita e quando, tenendo conto anche di fattori imprevedibili, come gli sbalzi di temperatura e le condizioni meteorologiche estreme. 

La situazione è estremamente variabile, ma per cercare di fornire un ampio spettro, i nostri colleghi americani hanno scelto due Stati su coste opposte: la California e New York. Hanno climi diversi, ma entrambi vogliono ridurre in fretta le emissioni. Pertanto, i dati e le prospettive che leggete qui si concentrano in gran parte su queste due aree, ma le tendenze si applicano certamente a tutto il resto del Paese.

Aumento della domanda

Indipendentemente dal luogo in cui si vive, non c'è dubbio che l'aumento dell'uso dei veicoli elettrici comporterà un aumento significativo della domanda di rete, ma in tutti gli Stati Uniti ci sono anche altri nuovi problemi di domanda di elettricità causati da fattori quali la crescita delle aree commerciali e residenziali, l'uso di criptovalute, l'aumento dell'impiego dei condizionatori d'aria e così via. 

Insomma, i trasporti sono una delle principali fonti di aumento della domanda, ma i veicoli leggeri che guidiamo, per lavoro o per svago, sono un pezzo relativamente piccolo del puzzle.

"Il veicolo leggero di tutti i giorni ha un impatto minimo sulla rete e sulla capacità della rete - ha detto Parson -. Stiamo assistendo ad una grande richiesta, e la accogliamo con favore, nei depositi di ricarica per veicoli medi e pesanti, che richiedono 10, 15, 20 megawatt di potenza in un unico punto".

In altre parole, l'auto elettrica è una goccia nel mare rispetto ai piani per il trasporto e l'autotrasporto senza emissioni. Per ricaricare questi camion giganti, avremo bisogno di molta più elettricità di quanta ne consumerà una Ioniq 5, anche durante un viaggio lunghissimo.

Vale la pena notare che questo non è nemmeno un problema specifico dell'estate. Un aumento drastico dell'uso del riscaldamento elettrico comporterà nuove e significative richieste alle reti elettriche anche durante l'inverno.

Le pompe di calore sono altamente efficienti in un'ampia gamma di temperature, ma faticano quando il termometro scende ben al di sotto dello zero, passando a un riscaldamento resistivo inefficiente. Questo non è un problema molto sentito in California, ma nello Stato di New York sì.

Come sa bene chi possiede un veicolo elettrico in un clima freddo le pompe di calore non sono l'unica cosa che perde efficienza. Tutti i veicoli elettrici faticano in qualche misura quando il clima è rigido. Il risultato netto? Le curve di domanda stanno per cambiare in modo significativo. 

Curve mutevoli

Qual è il motivo principale per cui non dovreste preoccuparvi della domanda estiva della rete in un futuro pieno di EV? Perché in futuro le reti vedranno i picchi di domanda in inverno.

Guardate questo grafico messo insieme dal NY Independent System Operator's 2023-2032 Comprehensive Reliability Plan:

Questo spostamento della domanda significa che gli storici picchi estivi saranno di gran lunga surclassati dalle nuove esigenze invernali.

"Anche se in California non fa così freddo come a New York, noi continuiamo ad accendere i nostri riscaldamenti - ha detto Parson -. I nostri clienti stanno passando all'elettricità, che secondo noi sarà più pulita, più efficiente e più conveniente. Vedremo una curva di domanda diversa. E quindi, come a New York, avremo un picco invernale mattutino". 

Ma a prescindere dalla tempistica, la domanda annuale complessiva sarà enormemente superiore a quella attuale. Secondo i rapporti del NYISO, che proiettano la domanda su un arco di 30 anni, lo Stato di New York vedrà l'utilizzo totale di energia annua da parte dei veicoli elettrici passare dai 1.124 gigawattora di quest'anno ai 42.092 GWh del 2054. Si tratta di un aumento di quasi quaranta volte.

Ma il contesto è importante. Nello stesso periodo, il consumo energetico dello Stato di New York passerà da circa 150.000 GWh a una cifra compresa tra 210.000 e 340.000 GWh nel 2054. Anche la California registrerà una crescita massiccia, con Edison che prevede un aumento dell'80% entro il 2045, anno in cui lo Stato si è prefissato di essere neutrale dal punto di vista delle emissioni di carbonio. 

Per soddisfare questa domanda è ovvio che sarà necessario un sistema di rete molto più efficiente di quello attuale.

Aumentare la produzione

Per far fronte a un'impennata senza precedenti della domanda di energia elettrica sarà necessario immettere nella rete molti più elettroni che in passato. Aumentare la produzione in modo rinnovabile è una sfida enorme, ma gli Stati si stanno preparando.

La rete elettrica di New York è particolarmente sollecitata dalle iniziative volte a ridurre la dipendenza dalle centrali di picco, o peaker, che sono fornitori locali di elettricità su richiesta che possono essere attivati con breve preavviso in caso di necessità. Sono veloci e pratici, ma terribilmente inefficienti. Una di queste iniziative riguarda il Champlain Hudson Power Express, o CHPE, una linea sotterranea ad alta tensione che parte dal Quebec e scende lungo l'Hudson. Una volta completato nel 2026, questo gasdotto porterà a New York 1.250 megawatt di energia eolica e idroelettrica canadese rinnovabile. 

"Non sta ancora fornendo nulla, ma quando si collegherà sarà un'aggiunta significativa. Ci saranno megawatt che verranno iniettati direttamente nella città di New York e che contribuiranno a colmare il vuoto causato dai pensionamenti dei peaker", ha detto ad InsideEVs US Kevin Lanahan, il vicepresidente degli affari esterni e delle comunicazioni aziendali dell'Independent System Operator dello Stato di New York, che gestisce e garantisce l'affidabilità della rete elettrica newyorkese.

Il problema di molte di queste fonti rinnovabili riguarda però la loro affidabilità. I sistemi solari producono la maggior quantità di energia quando c'è il sole. I parchi eolici producono gigawatt quando c'è vento. E le pause intermedie? 

La potenza delle batterie

La salute di una rete non si misura solo in base alla sua capacità di picco, ma anche alla sua capacità di fornire energia costante e affidabile. La crescente dipendenza da fonti imprevedibili richiede una protezione, che sempre più spesso si traduce in batterie.

"L'accumulo di batterie su scala pubblica è cresciuto in modo esponenziale negli ultimi quattro anni e cerchiamo di inserire nel sistema un maggior numero di batterie di accumulo su scala pubblica per sostenere alcuni di questi picchi", ha detto ad InsideEVs US Parson di SCE. 

Questo tipo di installazioni non solo sono più ecologiche, ma anche economicamente più valide dei peaker per gestire carichi estremi. Ma ci sarà bisogno di più, ed è qui che i veicoli elettrici potrebbero diventare parte della soluzione. Un modo è la ricarica gestita, che garantirebbe che i veicoli elettrici si ricarichino solo quando c'è capacità di rete. 

Con la ricarica bidirezionale, i veicoli elettrici potrebbero effettivamente contribuire a bilanciare il carico. Sebbene pochi veicoli elettrici offrano attualmente la possibilità di alimentare intere abitazioni o di immettere energia nella rete - e quelli che lo fanno richiedono apparecchiature costose - questa funzione si sta rapidamente diffondendo. Un giorno potrebbe trasformare qualsiasi EV in una sorta di batteria mobile in grado di supportare la rete secondo le necessità, mentre tutta l'energia potenziale di un'auto a gas rimane nel serbatoio finché non è il momento di andare. 

"I veicoli passeggeri vengono guidati solo per una o due ore al giorno e restano fermi per il resto del tempo. In questo modo si hanno 22-23 ore al giorno di carico flessibile, in cui le batterie possono caricarsi e scaricarsi in modo flessibile", ha detto Parson.

L'idea è quella di dedicare una percentuale della batteria alla rete, consentendo all'auto di contribuire alle situazioni di picco. E non si tratterebbe di un'opera di beneficenza. 

"Abbiamo recentemente inviato al nostro ente regolatore, la California Public Utilities Commission, una proposta di tariffa per l'integrazione nella rete di veicoli che consentirà ai nostri clienti di essere pagati per l'uso della batteria del veicolo", ha dichiarato Parson.

Così, proprio come i pannelli solari sul tetto possono far guadagnare soldi in una giornata di sole, un veicolo elettrico con una grande batteria nel garage potrebbe compensare il pagamento del canone di locazione.

Aumentare la capacità

Non molto tempo fa la rete funzionava fondamentalmente in una sola direzione. L'energia passava dai grandi produttori attraverso i grandi cavi, per poi filtrare verso i piccoli consumatori. Ora, con elementi come l'energia solare residenziale e la generazione distribuita da parchi eolici e solari, c'è molto più dare e avere.

E c'è anche molto più flusso di energia. Alcune tecnologie consentono alla rete americana esistente di trasportare più corrente e in modo più efficiente, come il rating dinamico delle linee, che spinge maggiore corrente attraverso i vecchi cavi quando il tempo è favorevole. 

Che ci si creda o no, la velocità del vento ha un impatto significativo sulla resistenza di un determinato cavo aereo e i modelli meteorologici più avanzati di oggi ne tengono conto.

Ma nessuna scienza riuscirà a rendere la vecchia rete elettrica all'altezza delle esigenze di domani, servono soldi. Un recente studio dell'Università della California, Davis, ha analizzato l'utilizzo dei veicoli in California tenendo conto degli obiettivi aggressivi di assenza di emissioni dello Stato.

Lo studio ha stabilito che la rete elettrica avrebbe bisogno di aumenti sostanziali per evitare il tipo di fallimento che molti prevedono. Secondo gli autori dello studio, i gestori della rete californiana devono investire tra i 6 e i 20 miliardi di dollari per soddisfare questa esigenza. 

In apparenza, sembra una cifra enorme, tale da far lievitare drasticamente le tasse di tutti i californiani, indipendentemente dal tipo di auto che guidano. Ma, ancora una volta, la prospettiva è tutto. Nell'ultimo decennio, le aziende di servizi pubblici hanno investito miliardi in infrastrutture energetiche critiche, ha dichiarato Parson di SCE. "Nell'ultimo decennio le utility nel loro complesso, e solo nel 2023, hanno investito quasi 168 miliardi di dollari per rendere la rete più forte, intelligente, pulita, dinamica e sicura".

In effetti, lo studio della UC Davis ha dimostrato che i costi complessivi delle utenze in California diminuirebbero tra 0,01 e 0,06 dollari per kWh entro il 2045. In altre parole, ricaricare il proprio Hummer EV a casa potrebbe costare 12 dollari in meno rispetto a oggi.

Lo studio indica che le bollette elettriche complessive saranno più alte di prima a causa della maggiore dipendenza, ma c'è anche un lato positivo: "Il costo dovrebbe essere compensato da una riduzione della spesa per la benzina, dall'aumento dell'efficienza energetica e dalla riduzione delle emissioni, eccetera", ha detto Yanning Li, dottoranda presso la UC Davis e uno degli autori dello studio.

Dobbiamo essere preoccupati? 

I politici e i fornitori di servizi sanno che il fabbisogno energetico sta cambiando e che la rete elettrica americana deve cambiare con esso. Nei prossimi decenni, la rete subirà la trasformazione più significativa da quando Thomas Edison iniziò a stendere fili intorno a Lower Manhattan nel 1880. L'aumento della domanda sembra impossibile, ma la cosa più importante da sapere è che le aziende che gestiscono e alimentano queste reti non sono rimaste inattive. Si sono preparate. 

Nel 2019, SCE ha pubblicato un libro bianco intitolato "Pathway to 2045" (Percorso verso il 2045) che illustrava tutto ciò che la California avrebbe dovuto fare per raggiungere gli obiettivi di neutralità delle emissioni di carbonio nel 2045. Nel 2023, ha pubblicato una versione aggiornata chiamata "Conto alla rovescia per il 2045", con obiettivi rivisti che comprendono il passaggio all'elettrico del 90% di tutti i veicoli leggeri e medi, dell'80% degli autobus e del 54% dei veicoli pesanti (complessivamente, per raggiungere l'obiettivo del 2045, il 91% dei veicoli pesanti dovrebbe generare zero emissioni grazie a motori elettrici a batteria o a idrogeno).

Questi numeri, in parte, hanno portato al previsto aumento dell'80% dell'utilizzo di cui sopra. "Per soddisfare questa domanda di elettricità dell'80%, la rete elettrica californiana avrà bisogno di alcuni aggiornamenti e ne avrà bisogno a un ritmo mai visto prima", ha detto Parson, che però non è preoccupata. "Alla Southern California Edison - ha aggiunto - siamo molto attenti a garantire che la rete sia pronta, affidabile e resiliente per tutta l'elettrificazione. È una cosa che ci sta molto a cuore, e abbiamo fatto dati e analisi che dimostrano che questo è il modo più efficiente, efficace e conveniente per arrivare al nostro futuro di energia pulita. Quindi siamo tutti d'accordo".

Anche Li, uno degli autori dello studio dell'UC Davis, non è preoccupato. "Personalmente ritengo che gli obiettivi siano abbastanza realistici. Secondo il nostro studio, la rete è in grado di accogliere l'aumento dell'adozione dei veicoli elettrici, a patto che si facciano le giuste stime, si abiliti la gestione della ricarica e si predispongano gli aggiornamenti".

"Tutti dovrebbero essere entusiasti della transizione e della trasformazione. C'è una grande quantità di opportunità e possibilità", ha aggiunto Lanahan del NYISO.

Quindi, se i professionisti non sono preoccupati, forse non dovremmo esserlo nemmeno noi.

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