On-site solar PV and storage make European truck charging stations more affordable and grid-friendly under heterogeneous network tariffs
Questo studio dimostra che l'integrazione di impianti fotovoltaici on-site e sistemi di accumulo energetico nelle stazioni di ricarica per camion di classe megawatt in Europa riduce significativamente i costi di ricarica livellati, mitiga l'impatto economico delle tariffe di rete eterogenee e allevia i vincoli della rete trasformando i carichi passivi in asset controllabili e compatibili con la rete.
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La strada verso un futuro più pulito per il trasporto pesante dipende da un singolo, massiccio cambiamento: sostituire i camion diesel con quelli elettrici. Per i viaggi a lungo raggio, questi veicoli non possono fare affidamento solo sulle batterie; devono ricaricarsi rapidamente mentre i conducenti effettuano le loro pause obbligatorie. Ciò richiede un nuovo tipo di infrastruttura: stazioni di ricarica capaci di erogare energia su una scala paragonabile alla domanda elettrica totale di una piccola città. Tuttavia, la costruzione di queste stazioni deve affrontare una barriera nascosta e complessa. Non si tratta solo del costo dei caricatori in sé, ma del prezzo dell'elettricità che prelevano dalla rete locale. In Europa, le regole su quanto un'azienda paghi per accedere alla rete variano enormemente da una città all'altra. Alcune regioni addebitano in base a quanta energia viene utilizzata, mentre altre in base al picco massimo di potenza prelevata in un singolo momento. Queste diverse regole creano un mosaico di costi che può rendere una stazione di ricarica redditizia in un luogo e un disastro finanziario in un altro, anche se i camion sono identici.
Ricercatori della Chalmers University of Technology, lavorando con partner in Germania e Cina, si sono posti l'obiettivo di mappare questo invisibile panorama di costi attraverso l'intero continente europeo. Hanno costruito una simulazione dettagliata della futura rete di trasporto merci, identificando 2.310 località specifiche dove sarebbero necessari hub di ricarica per supportare i camion elettrici entro il 2034. Hanno poi testato queste località rispetto alle reali regole di prezzo dell'elettricità di 160 diversi operatori di rete locale. Lo studio ha rilevato che la variazione di queste regole di prezzo locali è un fattore enorme e spesso trascurato. In molti casi, la differenza di costo causata semplicemente dal trovarsi in una città invece che in quella vicina poteva essere di ben 0,04 EUR per kilowattora. Questo divario è così grande da rivaleggiare con il costo di costruzione dell'attrezzatura di ricarica stessa. Una stazione che sembra economica da costruire potrebbe finire per essere troppo costosa da gestire semplicemente a causa delle regole di fatturazione locali, mentre una stazione simile nelle vicinanze potrebbe prosperare.
Il team ha scoperto che la soluzione a questa incertezza finanziaria risiede nel portare la fonte di energia direttamente alla stazione di ricarica. Installando pannelli solari sui tetti e sulle aree di parcheggio di questi hub, e abbinandoli a grandi sistemi di accumulo a batteria, gli operatori possono ridurre significamente i loro costi. Lo studio ha simulato tre diversi scenari per quanto spazio solare sia disponibile, spaziando dall'utilizzo dei soli tetti esistenti all'utilizzo di ampie aree a terra. Negli scenari più favorevoli, combinare l'energia solare con le batterie potrebbe ridurre il costo totale della ricarica di almeno il 20 percento in quasi la metà di tutte le località studiate. Ancora più importante, questa configurazione funge da scudo contro le caotiche regole di prezzo. Quando una stazione genera la propria energia e la immagazzina, dipende meno dalla rete durante i momenti di punta costosi. Questa flessibilità riduce l'impatto delle variabili regole locali, livellando efficacemente le differenze di costo tra le località migliori e quelle peggiori. Le batterie permettono alla stazione di immagazzinare l'energia solare economica generata durante il giorno e usarla quando arrivano i camion, evitando le alte tariffe associate al prelievo di enormi quantità di potenza tutte in una volta.
Oltre a risparmiare denaro, questo approccio offre un beneficio crucialo alla rete elettrica stessa. Il maggiore ostacolo alla costruzione di queste stazioni è spesso il tempo necessario per aggiornare le linee elettriche locali per gestire il nuovo, massiccio carico. I ricercatori hanno scoperto che, utilizzando pannelli solari e batterie per gestire i propri bisogni energetici, le stazioni di ricarica possono ritardare la necessità di questi costosi aggiornamenti della rete. Nelle loro simulazioni, l'aggiunta dell'accumulo ha permesso all'hub di ricarica mediano di operare fino a cinque anni in più prima di dover richiedere una connessione più grande alla rete. Questo perché le batterie assorbono il picco di domanda, agendo come un buffer che impedisce alla stazione di prelevare un improvviso e travolgente aumento di elettricità dalle linee locali. Le batterie assicurano anche che l'energia solare generata in loco sia effettivamente utilizzata, anziché essere sprecata. Senza l'accumulo, una parte significativa dell'energia solare potrebbe non essere utilizzata se i camion non stanno caricando in quel preciso momento; con l'accumulo, quell'energia viene catturata e utilizzata in seguito, aumentando l'efficienza dell'intero sistema.
Lo studio evidenzia che l'economia dei camion elettrici non riguarda solo il prezzo dell'elettricità o il costo del camion, ma riguarda il modo in cui questi fattori interagiscono con le regole delle infrastrutture locali. I ricercatori hanno dimostrato che, sebbene il solare e l'accumulo non possano eliminare interamente le differenze di costo, possono comprimerle significativamente, rendendo il caso economico delle stazioni di ricarica più stabile e prevedibile in tutta Europa. Questa stabilità è essenziale per investitori e operatori che devono sapere che i loro progetti rimarranno vitali con l'espansione della rete. I risultati suggeriscono che la strada per l'elettrificazione del trasporto merci non è una linea retta fatta semplicemente di collegare più camion, ma un puzzle complesso che consiste nel far corrispondere le risorse locali con le regole locali. Trattando le stazioni di ricarica come partecipanti attivi che possono generare e immagazzinare la propria energia, invece che come consumatori passivi, l'industria può navigare nel frammentato panorama dei prezzi dell'energia in Europa. Questo approccio trasforma l'hub di ricarica da un carico vulnerabile in un asset gestibile, capace di crescere insieme alla domanda di trasporto merci elettrico senza sovraccaricare immediatamente la rete.
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