ENEA calcola invecchiamento batterie delle stazioni di ricarica per veicoli elettrici

Un team di ricercatori ENEA ha calcolato, insieme all’Università di Cassino, l’invecchiamento dei sistemi di accumulo a batteria agli ioni di litio nelle stazioni di ricarica per veicoli elettrici e il conseguente impatto sui costi di realizzazione e gestione di una colonnina stradale dotata di impianto fotovoltaico. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista open access Energies e si basano sui dati raccolti per un anno in undici stazioni pubbliche di ricarica installate nell’area metropolitana di Barcellona, nell’ambito del progetto europeo sulla mobilità del futuro USER-CHI.
“Abbiamo confrontato l’impatto sui costi operativi e di investimento con l’uso di due semplici modelli per l’invecchiamento di un pacco batterie”, spiega Natascia Andrenacci del Laboratorio ENEA di Sistemi e tecnologie per la mobilità sostenibile. Un modello tiene conto solo della quantità di energia scambiata dalla batteria, mentre l’altro considera anche la profondità di scarica. Implementando i due approcci nel sistema di gestione delle risorse della stazione di ricarica, si ottengono risultati diversi. “Da una parte – prosegue Andrenacci – il modello che tiene conto della profondità di scarica permette di sfruttare meglio l’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico, con relativo vantaggio economico. D’altra parte, questo porta a un degrado più rapido della batteria, che è un evidente svantaggio”.
Ad esempio, se la batteria ha una durata di vita di 2.500 cicli completi, considerando la profondità di scarica nel modello di invecchiamento il sistema di accumulo arriva al 60% della sua capacità iniziale dopo 14 anni. Viceversa, se si considera il costo del degrado del sistema di accumulo proporzionale all’energia scambiata, la batteria non raggiunge la condizione di fine vita per l’intero orizzonte di investimento di 15 anni. Questo significa che nel primo caso è necessario acquistare un secondo pacco di batterie, annullando così il profitto ottenibile dal maggiore utilizzo dell’energia rinnovabile.
“In questo modo dimostriamo come l’utilizzo di differenti modelli di calcolo per l’invecchiamento della batteria può influenzare e modificare in modo netto la determinazione dei reali flussi di energia, con conseguenze dirette sia sull’utilizzo che sulla durata stessa del sistema di accumulo dell’infrastruttura di ricarica. E la scelta di quale modello implementare per la gestione della batteria dipende da diversi fattori, tra cui il costo della batteria: se il prezzo di acquisto è alto, risulta maggiormente conveniente il modello di utilizzo più conservativo per la batteria. Viceversa, se i prezzi di acquisto si abbattono (per incentivi, ad esempio), allora conviene sfruttare la batteria più intensamente e si può quindi utilizzare il modello di gestione operativa più ‘aggressivo”, sottolinea la ricercatrice ENEA.
L’uso sempre più diffuso di veicoli elettrici richiede, infatti, una corretta pianificazione delle infrastrutture di ricarica. Oltre all’identificazione della posizione ottimale, serve un dimensionamento accurato rispetto al fabbisogno energetico e alla gestione del flusso di potenza. In particolare, se consideriamo la presenza di una fonte di energia rinnovabile e di un sistema di storage, è sempre più importante identificare strategie per massimizzare l’uso di energia rinnovabile e, quindi, del sistema di accumulo, riducendo al minimo i costi di acquisto dalla rete elettrica.

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