Gli obiettivi sfidanti della transazione energetica mantengono vivo il dibattito su molti fronti. Su quello energetico la discussione è concentrata sulla produzione di energia. Le scelte in campo prevedono l’utilizzo dell’idrogeno e dei mini-reattori nucleari modulari (SMR) per accompagnare le fonti rinnovabili nella sostituzione dei combustibili fossili. Sul fronte della mobilità sostenibile, la soluzione proposta prevede la sostituzione dei veicoli endotermici con veicoli elettrici a batteria plug-in (V1G e V2G), con veicoli elettrici ibridi e con veicoli elettrici a idrogeno.
Tempi e modi di attivazione della transizione e dell’elettrificazione dei consumi sono oggetto di discussioni politiche, accelerate dalla crisi climatica in atto e contrastate dalle tensioni geopolitiche sui prezzi delle materie prime e dei materiali critici. Se n’è discusso anche durante la COP29 di Baku in Azerbaijan.
Per quanto riguarda i trasporti, la mobilità elettrica rappresenta un mezzo per sostituire i combustibili fossili utilizzati nei motori endotermici. Secondo i dati dell’European Environment Agency (https://www.eea.europa.eu/it) il settore dei trasporti è responsabile di un quarto delle emissioni di CO2 (GHG – Greenhouse gas emissions) dell’Unione europea e di queste, nel 2022 il 73,2% è stato prodotto dal trasporto stradale .
L’introduzione dei veicoli elettrici non è l’unica opzione possibile. Infatti, si punta allo sfruttamento dell’idrogeno attraverso l’impiego di celle a combustione nel trasporto ferroviario, in quello navale, nell’aviazione e nel trasporto su gomma pesante. La transizione si è avviata da alcuni anni. In Europa nel 2023 sono stati venduti 1,5 milioni di nuovi veicoli elettrici a batteria (+48,5% rispetto all’anno 2022). In alcuni paesi come la Danimarca, le auto elettriche a batteria rappresentano il 7,1% di tutte le autovetture, in Svezia il 5,9%, in Lussemburgo il 5,1% e nei Paesi Bassi il 5% .
Figura 1: Nuove immatricolazioni di autovetture elettriche a batteria in UE (2013-2023)
Fonte: eurostat
Tecnologie a confronto
Dal punto di vista tecnologico, i veicoli elettrici utilizzano principalmente motori elettrici sincroni a magneti permanenti. Altre tipologie utilizzate sono i motori asincroni collegati a un inverter in grado di convertire la corrente continua proveniente dalle batterie in corrente alternata.
Quando si parla di veicoli elettrici distinguiamo due categorie principali:
• BEV – Battery Electric Vehicle, veicoli elettrici a batteria;
• PHEV – Plug-in Hybrid Electric Vehicle, veicoli elettrici ibridi, categoria cui appartengono anche i veicoli ibridi con motore a combustione e i veicoli elettrici range-estended.
Oltre ai veicoli a quattro ruote, la mobilità elettrica comprende veicoli a due ruote come le e-bike e gli e-scooter, i monopattini elettrici e le minicar elettriche (veicoli elettrici a tre o quattro ruote). Come abbiamo accennato lo sviluppo della mobilità elettrica rientra fra gli obiettivi del Green Deal europeo (neutralità climatica entro il 2050) attraverso la definizione di obblighi vincolanti di riduzione delle emissioni di CO2 anche nel settore dei trasporti. Obiettivi che, in linea con l’Accordo di Parigi sui cambiamenti climatici (2015) mirano a mantenere il riscaldamento globale sotto a 2 °C.
Pro e contro della mobilità elettrica
La transizione verso la mobilità elettrica deve affrontare alcuni limiti tecnologici e alcuni pregiudizi. Fra i detrattori della mobilità elettrica troviamo chi sostiene, a vario titolo che:
• i veicoli elettrici non rappresentano la soluzione alla crisi climatica indotta delle emissioni dei gas prodotti dalla combustione dei combustibili fossili nei veicoli endotermici;
• le batterie non garantiscono la giusta flessibilità nei movimenti e aumentano il rischio d’incendio delle autovetture.
Per quanto riguarda il primo punto, abbiamo accennato che il settore dell’automotive ha ripreso la ricerca di una soluzione tecnologica sicura per garantire la transizione dalle automobili tradizionali già dagli anni successivi alla prima crisi energetica. Nel lungo termine, quindi, non possiamo che aspettarci nuove soluzioni ecocompatibili.
Al momento le soluzioni dei veicoli BEV e, almeno nella prima fase, dei veicoli PHEV rappresentano la principale risorsa a disposizione per avere trasporti più puliti. Questo in linea con gli obiettivi di ridurre le emissioni di almeno il 55% per le autovetture e del 50% per i furgoni entro il 2030 nonché autovetture e i furgoni nuovi a emissioni zero dal 2035 . A questi obiettivi si aggiungono quelli specifici per gli altri mezzi di trasporto. Obiettivi che riguardano anche la distanza massima – nelle strade principali – tra le infrastrutture di ricarica accessibile al pubblico (60 km). Si propongono di ridurre le emissioni di gas a effetto serra legate ai trasporti del 90% entro il 2050 .
Relativamente all’autonomia delle batterie, la capacità di accumulo delle batterie è in grado di garantire percorrenze superiori ai 300÷500 km, questo a fronte di una media di percorrenza giornaliera inferiore ai cinquanta chilometri, se si escludono le categorie di professionisti che hanno spostamenti di distanza superiore.
Inoltre, secondo l’analisi di mercato di Motus-E i punti di ricarica a settembre 2024 ammontavano a 60.334 di cui il 49% di tipo veloce o ultra-veloce; in autostrada erano presenti 1.057 punti di ricarica (42% delle aree di servizio autostradali) di cui l’86% in corrente continua e il 64% supera la potenza di 150 kW.
Per quanto riguarda, invece, la critica del maggior rischio d’incendio, la Circolare 5 novembre 2018, n. 2 “Linee guida per l’installazione di infrastrutture per la ricarica dei veicoli elettrici” afferma che non risulta «che i veicoli elettrici presentino un livello di rischio di incendio e/o esplosione maggiore rispetto ai veicoli tradizionali». Inoltre, per quanto riguarda l’assoggettabilità ai controlli di prevenzione incendi «le infrastrutture per la ricarica dei veicoli elettrici non sono attività soggette ai controlli di prevenzione incendi in quanto non compresi nell’allegato I del DPR 151/2011, ma la loro installazione, in una di esse, è da considerare modifica alle stesse».
Sistemi di ricarica
Come abbiamo accennato, nei veicoli elettrici è presente un dispositivo per la ricarica. In particolare, secondo quanto indicato dalla Norma CEI EN IEC 61851-1 “Sistema di ricarica conduttiva dei veicoli elettrici. Parte 1: Prescrizioni generali”, la connessione dei veicoli elettrici alla rete può avvenire:
• con un cavo e una spina permanentemente collegati al veicolo (Tipo A);
• con un cavo staccabile da entrambe le estremità (Tipo B);
• utilizzando un cavo e un connettore mobile permanentemente collegati all’infrastruttura di ricarica (Tipo C).
Figura 3: Connessione Tipo A.
Figura 4: Connessione Tipo B.
Figura 5: Connessione Tipo C
A queste tipologie si aggiunge una connessione effettuata mediante un dispositivo di trasferimento dell’energia senza fili installato in modo fisso, come riportato nel commento all’articolo 722.3.2 della Norma CEI 64-8.
Figura 6: Ricarica wireless.
La Norma CEI EN IEC 61851-1 classifica i modi di carica in quattro tipologie:
• Modo di carica 1, quando la connessione alla rete di alimentazione in c.a. del veicolo elettrico è effettuata utilizzando un cavo e una presa a spina con corrente nominale fino a 16 A, privi di contatti supplementari pilota o ausiliari;
• Modo di carica 2: quando la connessione del veicolo elettrico alla rete di alimentazione in c.a. è effettuata utilizzando un’apparecchiatura per la ricarica dotata di una presa a spina con corrente fino a 32 A e di un cavo, con funzioni di controllo pilota e con un sistema di protezione delle persone contro lo shock elettrico, posto tra la spina e il veicolo elettrico;
• Modo di carica 3: quando la connessione del veicolo elettrico è effettuata mediante un’apparecchiatura per la ricarica in c.a. permanentemente connessa alla rete di alimentazione, con una funzione pilota di controllo che si estende dal veicolo elettrico alla stazione di ricarica;
• Modo di carica 4: quando la connessione del veicolo elettrico alla rete di alimentazione in c.a. o c.c. è effettuata utilizzando un’apparecchiatura per la ricarica dei veicoli elettrici in c.c., con una funzione pilota di controllo che si estende dal veicolo elettrico alla stazione di ricarica. In questo caso l’apparecchiatura per la ricarica in c.c. può essere collegata alla rete di alimentazione in modo permanente oppure collegata alla rete elettrica tramite cavo e spina (modo 4 “plug and cable”).
Secondo quanto indicato dalla Norma CEI 64-8 (commento all’articolo 722.3.2) «i modi di carica 3 e 4 con installazione fissa necessitano di una stazione di ricarica ovvero di un’apparecchiatura per la ricarica collegata permanentemente alla rete di alimentazione che incorpora i circuiti di controllo e di comunicazione» mentre «i modi di carica 1, 2 e il modo di carica 4 “plug and cable”, possono essere realizzati alimentando un veicolo elettrico tramite prese fisse […] per usi domestici o similari oppure prese per uso industriale».
In accordo con l’articolo 722.55.101.2, «tutte le prese o i connettori per veicoli devono essere posizionati il più vicino possibile alla zona di parcheggio» del veicolo elettrico da alimentare.
Secondo la potenza nominale, le stazioni di ricarica possono definirsi:
• Standard, con potenza ≤ 22 kW;
• Fast, con potenza compresa fra 22 kW e 100 kW;
• Ultra fast, con potenza superiore a 100 kW.
Generalmente le stazioni di ricarica fast e ultra fast ricaricano il veicolo elettrico direttamente in corrente continua.
Infine, per quanto riguarda la ricarica dei veicoli troviamo veicoli:
• V1G (Vehicle to grid), in cui è possibile modificare i parametri di ricarica del veicolo elettrico. Questa modalità è spesso definita ricarica intelligente;
• V2G (Vehicle to grid), in cui è possibile modificare i parametri di ricarica e scarica degli accumulatori del veicolo elettrico. Un veicolo V2G è in grado di cedere l’energia accumulata nelle batterie alla rete. Questa modalità è spesso definita ricarica intelligente bidirezionale.
Altre tipologie possibili sono i V2H (Vehicle to home) o V2L (Vehicle to local) che consentono di alimentare i carichi attraverso l’energia accumulata nelle batterie del veicolo elettrico.
Alimentazione dei veicoli elettrici
Le prescrizioni relative ai circuiti previsti per alimentare i veicoli elettrici ai fini della carica e ai circuiti previsti per trasferire l’energia accumulata dai veicoli elettrici verso la rete sono contenute nella Sezione 722 della Norma CEI 64-8.
Le prescrizioni si applicano fino al punto di connessione del veicolo elettrico ovvero al punto terminale dell’impianto elettrico fisso nel quale l’energia è trasferita al veicolo elettrico o da questo alla rete. Alla luce delle diverse tipologie di connessione, un punto di connessione può essere costituito da:
• una presa fissa che non è parte della stazione di ricarica installata in modo fisso;
• una presa fissa che è parte della stazione di ricarica installata in modo fisso;
• un connettore mobile per il veicolo che è parte della stazione di ricarica installata in modo fisso;
• un dispositivo di trasferimento dell’energia senza filo che è parte della stazione di ricarica installata in modo fisso.
È possibile anche il trasferimento di energia senza fili installando un dispositivo ad hoc e adottando misure contro le influenze elettromagnetiche al fine di garantire un livello di sicurezza e preservare il funzionamento dell’impianto elettrico.
Dal punto di vista impiantistico, per alimentare il punto di connessione è necessario realizzare un circuito dedicato. In particolare, nel caso di un punto di connessione in corrente alternata, ai fini della protezione mediante interruzione automatica dell’alimentazione (protezione contro i contratti indiretti), ciascun punto di connessione dovrà essere protetto individualmente mediante l’installazione di un «interruttore differenziale (RCD) con corrente differenziale nominale di intervento non superiore a 30 mA» a meno di «stazioni di ricarica in corrente continua nelle quali sono installati convertitori AC/DC». I dispositivi di protezione (RCD di tipo A) contro le sovracorrenti possono essere incorporati nelle stazioni di ricarica.
Nel caso di spine, prese fisse, connettori e gruppi di cavi assemblati destinati ad essere utilizzati nei sistemi di ricarica conduttiva dei veicoli elettrici con tensione nominale in c.a. fino a 690 V, frequenza compresa tra 50 Hz e 60 Hz e corrente nominale non superiore a 250 V o tensione nominale in c.c. non superiore a 1 500 V e corrente nominale non superiore a 800 A il punto di connessione deve essere protetto contro le correnti di guasto in c.c. mediante:
• RDC di tipo B; oppure
• RDC di tipo A, insieme a un dispositivo di rilevamento della corrente continua differenziale (RDC-DD) conforme alla CEI IEC 62955;
• RCD di tipo F, insieme a un dispositivo di rilevamento della corrente continua differenziale (RDC-DD) conforme alla CEI IEC 62955.
Inoltre, se il punto di connessione è accessibile al pubblico, dovrà essere prevista anche la protezione contro le sovratensioni transitorie. Il circuito di alimentazione del punto di connessione deve essere «protetto con un dispositivo limitatore di sovratensioni (SPD) anche nel caso di punti di connessione non accessibili al pubblico».
Altre prescrizioni
Nel caso di apparecchiature installate all’esterno, la Norma CEI 64-8 prescrive un grado di protezione contro gli spruzzi d’acqua (AD4) e contro l’ingresso di piccoli oggetti (AE3) minimo IP4X; inoltre quelle installate in aree aperte al pubblico devono essere protette contro i danni meccanici, (urti molto violenti – AG3):
• posizionando l’apparecchiatura in modo da evitare danni prodotti a seguito di un qualsiasi urto ragionevolmente prevedibile;
• prevedendo una protezione meccanica locale o generale dell’apparecchiatura;
• scegliendo e installando un’apparecchiatura con un grado di protezione minima contro gli urti meccanici esterni, conforme alle prescrizioni per IK08 della CEI EN 62262.
Ai fini autorizzativi l’installazione di punti di ricarica in immobili e aree private anche aperte a uso pubblico, è considerata attività libera non soggetta ad autorizzazione o segnalazione certificata di inizio di attività se:
• il punto di ricarica non richiede modifica all’impianto elettrico esistente;
• il punto di ricarica è conforme agli standard tecnici di sicurezza e conforme alle certificazioni antincendio;
• l’installazione del punto di ricarica è effettuata da un soggetto abilitato e nel rispetto delle norme di sicurezza elettriche (Dichiarazione di conformità DM 37/2008).
Nel caso di circuiti previsti per trasferire l’energia accumulata dai veicoli elettrici verso la rete (stazioni di ricarica bidirezionali) oltre alle prescrizioni della Sezione 722 della Norma CEI 64-8 si applicano anche le prescrizioni della Parte 551 e della Parte 8-2. Per l’alimentazione dei veicoli V1G e per i veicoli con modalità di ricarica V2G (che trasferiscono energia verso la rete pubblica), inoltre, si applicano le prescrizioni contenute nella Norma CEI 0-21.
In particolare, nel caso di funzionamento V1G deve essere previsto un Controllore di infrastruttura di ricarica (CIR) in grado di:
• ottimizzare la potenza destinata alla ricarica dei veicoli elettrici, in funzione dell’assorbimento degli altri carichi utilizzatori presenti nell’utenza, nonché di eventuale produzione in loco;
• rendere disponibili risorse di modulazione affinché il RO possa offrire/richiedere servizi ancillari;
• contribuire alla sicurezza del sistema elettrico fornendo i servizi di rete in condizioni di sotto-frequenza.
Le infrastrutture di ricarica di veicoli elettrici che prevedono l’interazione tra il veicolo e il sistema elettrico per lo scambio di potenza in assorbimento e immissione in rete (modalità “V2G”) sono considerati sistemi di accumulo. Come indica la nota 1 alla definizione in 3.76 « Nel caso V2G, il concetto di sistema di accumulo si riferisce solo al convertitore (bidirezionale) inserito nella infrastruttura di ricarica in quanto il relativo sottosistema di accumulo è installato nel veicolo elettrico».
Figura 7: Infrastruttura di ricarica V2G.
Infrastrutture di ricarica in ambito domestico
Quando parliamo di un impianto elettrico in ambiente residenziale, solitamente ci riferiamo a un impianto elettrico di bassa tensione in corrente alternata collegato in parallelo con la rete di distribuzione di energia elettrica. Oltre agli apparecchi utilizzatori, in questo impianto possono essere compresi sistemi locali di produzione di energia elettrica (tipicamente impianti fotovoltaici) e sistemi di accumulo.
A questi impianti si applicano le prescrizioni addizionali contenute nel Capitolo 37 che prevede, tra l’altro, il dimensionamento dell’impianto elettrico in funzione delle esigenze impiantistiche del committente e del livello qualitativo dell’unità immobiliare, secondo tre livelli prestazionali:
• Livello 1: livello minimo;
• Livello 2: per unità immobiliari con una maggiore fruibilità degli impianti, tenuto anche conto delle altre dotazioni impiantistiche presenti;
• Livello 3: per unità immobiliari con dotazioni impiantistiche ampie e innovative (domotica).
Al di là degli obblighi normativi di installazione dei sistemi di ricarica dei veicoli elettrici la Norma CEI 64-8 (articolo 37.5.1) consiglia di «predisporre la canalizzazione che colleghi il quadro dell’unità abitativa o il quadro alla base del montante, all’eventuale area individuale destinata al parcheggio degli autoveicoli in modo da consentire la ricarica di veicoli elettrici (vedi la Sezione 722). Tale canalizzazione deve permettere la posa dei cavi di potenza e di eventuali cavi di comunicazione elettronica in canali separati».
Anche la Guida CEI 64-53 (Allegato C) fornisce indicazioni per l’alimentazione dei punti di ricarica per veicoli elettrici negli edifici residenziali che «può avvenire utilizzando i contatori (POD) dell’edificio comune alle altre utenze elettriche, collettivi o individuali, oppure utilizzando contatori dedicati alla ricarica dei veicoli e alle eventuali pompe di calore».
In particolare (C.2), i punti di ricarica a uso collettivo possono essere alimentati da un POD condominiale dedicato o dal contatore condominiale per i servizi comuni.
Nel primo caso si tratterà di realizzare «una linea di alimentazione che parte dal locale contatore»; nel secondo caso di realizzare «circuiti dedicati che partono da un quadro condominiale».
Anche i punti di ricarica individuali possono essere alimentati dal contatore corrispondente all’unità abitativa, realizzando «una linea di alimentazione dedicata che parte dal quadro sottocontatore» oppure «un circuito dedicato che parte dal quadro principale dell’unità abitativa», oppure da un contatore dedicato mediante una linea «che parte dal locale contatore».
Quali sono i vantaggi fra una linea che parte dal locale contatore (Figura 8) e un circuito dedicato che parte dal quadro principale dell’unità abitativa (Figura 9)?
Dipende dalla struttura dell’edificio (ad esempio condominio verticale piuttosto che unità abitativa singola) e da scelte impiantistiche.
Nel caso della linea che parte dal locale contatore, ad esempio, in accordo con le prescrizioni della Norma CEI 0-21, per alimentare direttamente la stazione di ricarica è possibile utilizzare uno dei tre DGL (Dispositivo Generale Linea) installato a protezione della singola linea d’utenza (Figura 10).
Diversamente, il circuito dedicato sarà alimentato dal quadro principale posto nell’unità abitativa.
Figura 8: Alimentazione dedicata dal quadro sottocontatore.
Figura 9: Circuito dedicato che parte dal quadro principale dell’unità abitativa.
Figura 10: Uso di DGL per la protezione dell’impianto dell’Utente in alternativa al DG.
Incentivi per la mobilità sostenibile
Per favorire la mobilità sostenibile è attivo l’ecobonus, misura che si applica alle persone fisiche per il trasporto di persone (categorie M1, M1 usato, Le), alle PMI e alle Società di noleggio (Categorie N1 e N2).
Invece, per l’acquisto e la posa in opera di infrastrutture di ricarica per veicoli alimentati ad energia elettrica in ambito domestico è previsto un contributo fino all’80% delle spese ammissibili e nel limite massimo € 1.500 per richiedente (elevato a € 8.000 in caso di posa in opera sulle parti comuni degli edifici condominiali) per:
• acquisto e messa in opera delle infrastrutture di ricarica, comprese le spese per l’installazione, gli impianti elettrici, le opere edili, gli impianti e i dispositivi per il monitoraggio;
• progettazione, direzione lavori, sicurezza e collaudi;
• costi per la connessione alla rete elettrica, tramite attivazione di un nuovo POD.
Questi si aggiungono alle misure previste dal PNRR (Missione 2, Componente 2, Investimento 4.3) per sostenere gli investimenti per la realizzazione di nuove infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici realizzate nei centri urbani e nei centri extra-urbani.
Questo articolo è stato scritto da Antonello Greco.
