Auto Elettrica ''Eppur si muove - SAFE
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Auto Elettrica…’’Eppur si muove!’’
A cura di:
Alessandra
Nome Cognome Baldoni
- Nome – Luca- D’Ago
Cognome Nome–Cognome
Stefania Marchetti
- Nome Cognome
Andrea Oro Nobili – Marco Piegari
Workshop
WorkshopSafe
Safe
Roma, 6 Luglio
Roma 20122009
gg mese – Auditorium
- Luogo Enel
Agenda Percorso normativo Tipologia di veicoli ed evoluzione batterie Confronto elettrico/convenzionale Scenari di diffusione veicoli elettrici Tariffazione di ricarica Benefici ambientali Impatto sulla rete Solo FER? Conclusioni
Verso un sistema di trasporti a basso impatto
ambientale
L’obiettivo a lungo termine (2050) dell’UE sulle emissioni di CO2 è una riduzione complessiva
dell’80-95% rispetto al 1990
Obiettivi al 2030:
- 50% autovetture ‘’tradizionali’’
Obiettivi 2020: Sistema di logistica urbana a
-1% annui GHG ‘’emissioni zero‘’
rispetto al 1990 Obiettivi al 2050:
-100% autovetture ‘’tradizionali’’
Biocombustibili per
Piena applicazione ‘’chi inquina
il trasporto al 20%
paga’’ e ‘’chi utilizza paga’’
PACCHETTO DIRETTIVA STRATEGIA
COM(2001)264 20-20-20 2009/33/CE COM (2011) 144 TRASPORTI 2050
2001 2008 2009 2011 2011
Nuove regole per le Entro il 2050:
Al 2020 energia da P.A. per promuovere e Piano Strategico UE
FER nel settore dei stimolare il mercato Tecnologia dei Trasporti
trasporti pari al dei veicoli puliti e a (PSTT)
10% del consumo basso consumo Circolazione nei centri urbani
energetico finale energetico dei soli mezzi ecologiciMercato auto elettrica: stakeholders
Attori impegnati ma ancora non allineati
Utilities di energia elettrica
Pubbliche Case Produttori di
Società di Società di Società di Clienti finali
Amministrazioni automobilistiche batterie
produzione distribuzione vendita
Riduzione Riduzione
Diversificazione
emissioni CO2 inquinamento
Incremento Fornitura prodotto Sviluppo
Aumento dei locale
Motivazioni produzione nuovo mercato batterie
servizi forniti Riduzione
energia elettrica “carburante” Ripresa per auto elettrica
dipendenza dal Risparmio
mercato
petrolio economico
Installazione
colonnine di
ricarica Studi su batterie
con maggiori
Investimenti per Incentivo Sostegno a capacità e minor
Produzione
potenziamento Vendita energia monetario e progetti pilota peso e Utilizzo auto
maggior energia
Attività rete di per ricarica fiscale per dimensioni elettrica in
necessaria per
distribuzione veicoli acquisto auto Sviluppo progetti pilota
veicoli elettrici
(Smart Grid) elettrica tecnologia Studi sul
"discharging
Studi su mode"
riduzione tempi
di ricarica
Coinvolgimento
Basso Medio Alto Molto altoDall’ibrido all’elettrico puro
IBRIDI (PHEV/HEV) Rete Elettrica EXTENDED RANGE (EREV) ELETTRICI (EV) Rete Elettrica
Rete Elettrica
Electric
Electric Battery
Battery Motor
Battery Motor
Electric
Motor
Motorizzazione termica ed elettrica Motorizzazione elettrica
Motorizzazione elettrica
Full Hybrid: motore elettrico a bassa velocità Zero emissioni
Batteria ricaricata anche da motore termico
e motore termico a velocità elevate.
che ne estende l’autonomia
Possibile percorrenza ad emissioni zero
Mild Hybrid: motore elettrico affianca quello
termico
Minimal Hybrid: sistema Start&Stop
Tutti recuperano energia in frenata per ricaricare le batterie
Caratteristiche batterie
Tipo di Capacità Autonomia in Peso Batteria Tempo di ricarica Densità energia
Veicolo Tipo
Batteria batteria [kWh] elettrico [km] [kg] completa * [h] [Wh/kg]
Toyota Prius
PHEV Ioni di Litio 5,2 25 -- 1,5 --
Plug-in
180
Opel Ampera EREV Ioni di Litio 16 40-80 3 90
Smart EV Ioni di Litio 17 140 -- 6-8 --
Nissan Leaf EV Ioni di Litio 24 175 200 8 140
* Ricarica a 220 V e 10-16 AEvoluzione delle Batterie
Pile o Batterie Primarie non ricaricabili
Tipo Anno Potenziale di Cella Caratteristiche
(V)
Pila di Volta 1800 0,76 Molto grande e pesante
Pila Daniell 1836 1,10* Grande dimensione
Pila Grove 1838 1,90 Abbandonata perché tossica
Pila zinco-carbone 1886 1,50* Piccola dimensione, elevata autoscarica
Pila al mercurio 1942 1,30** Piccola dimensione (anche pile a bottone), bassa capacità (ok per piccoli strumenti), tossica
Piccola dimensione (anche pile a bottone), no caduta tensione, buona durata anche se inutilizzata, basso
Pila alcalina 1950 1,50**
costo
Pila al litio 1970 3,00 Piccola dimensione (anche pile a bottone), bassa autoscarica, bassa tossicità, costo elevato
* non costante ** costante
Accumulatori o Batterie Secondarie ricaricabili
Tipo Anno Densità di Energia Durata di vita Tempi di Tensione di Effetto Autoscarica mensile
(Wh/kg) (cicli di carica) ricarica (h) una cella (V) Memoria
Piombo Acido 1859 40 300 8-16 2,40 -- 5%
Nichel-Cadmio 1899 60 1.500 1 1,25 Si 20%
Nichel-Idruri metallici 1880 70 500 2-4 1,25 parziale 30%
Ioni di Litio 1991 150 1.000 2-4 3,70 No 10%
Polimeri di Litio 1996 200 500 2-4 3,70 No 10%
Fonte: Elaborazioni SafeProspettiva delle Batterie
Notevole aumento della densità energetica
negli ultimi 30 anni e riduzione del peso
delle batterie
Densità energetica delle batterie
250
200
+ 180%
150
Si prevede un aumento
Wh/Kg
continuo per le batterie in 100
termini di densità energetica,
in attesa di una scoperta che 50
‘’rivoluzioni’’ il settore
0
1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Prospettive Future:
Envia System mira a raggiungere una densità energetica di 400 Wh/kg con batteria agli ioni di litio
IBM prevede di ottenere al 2020 un’autonomia di 800 km con una sola carica con celle litio-aria a
parità di dimensioni e con densità energetica di 1.000 Wh/kg. Le batterie litio-aria hanno catodi
più leggeri ed il loro principale "carburante" è l'ossigeno disponibile nell'atmosfera.
Fonte: Elaborazioni SafeConfronto auto elettrica/convenzionale
City car * Multispazio * Berlina *
Parametri Elettrica Tradizionale Elettrica Tradizionale Elettrica Tradizionale
Potenza Motore [kW] 55 52 44 55 80 77
Prezzo [€] *
15.900 + batteria 10.058 22.000 + batteria 12.050 31.138 17.168
IVA esclusa
Autonomia [km]
140 660 170 1.100 175 1.445
(v=cost)
Efficienza motore 90% Benzina 28% 90% Diesel 40% 90% Diesel 40%
Recupero energia cinetica SI NO SI NO SI NO
Consumi da fermo NO SI NO SI NO SI
Consumi **
12 41 14 57 15 41
[kWh/100 km]
Emissioni CO2 [gr/km] ***
Mix energetico italiano 49,2 97 * 56,2 137 * 61,5 99 *
Termoelettrico 62,8 97 * 71,7 137 * 78,5 99 *
FER 0 97 * 0 137 * 0 99 *
Tempo rifornimento
1-8h ≈ 2 min 6–8h ≈ 2 min 30 min–8 h ≈ 2 min
completo
COSTO AL KM ****
2,4 9,0 2,6 8,8 2,7 7,0
[c€]
• CITYCAR: Smart fortwo ECO / Smart fortwo coupè passion 71 CV ; MULTISPAZIO: Kangoo ZE Maxi 5 posti / KANGOO 1.5 dCi Compact 75 CV ; BERLINA: Nissan Leaf / Volkswagen Golf 1.6
TDI 105 CV
** Valori ottenuti per l’equivalenza: 1 lt di benzina = 9,6 kWh - 1lt di gasolio= 10,9 kWh
*** Dati ISPRA 2010: mix energetico ITA: 410 gr CO2/kWhe, termoelettrico: 523,4 gr CO2/kWhe, FER: 0 gr CO2/kWhe
Fonte: Elaborazioni Safe su dati costruttori, Ispra, SQ
**** Prezzo benzina pari a 1,799 €/lt . Prezzo gasolio di 1,691 €/lt. Per auto elettrica prezzo e.e. considerato è di 0,2 €/kWh [Dati aggiornati al 02 07-2012]Futuro dell’auto ‘’fossile’’ e scenari dell’auto elettrica
Scenari di diffusione al 2030
Sostituzione Sviluppo spontaneo
S10 10% del mercato
3 Milioni
Sostituzione Ipotesi incentivi
S20 20% media UE*
6 Milioni
Sostituzione Incentivazione
S30 30% ‘’spinta’’
9 Milioni
* Proposta di legge Bipartisan – Maggio 2012: incentivi acquisto fino a 5.000 € per il periodo 2013-2015 (70 M€ per
infrastrutture di ricarica; 70 M€ per acquisto Veicoli Elettrici)
Miglioramento efficienza motori e
diffusione biocarburanti
Parco auto totale in circolazione in aumento e
km annui percorsi in calo = sempre più auto
per brevi percorsi
- benzina e gasolio
+ Gpl, metano, elettrica, ibrida
Veicoli Gasolio > Veicoli Benzina tra il 2025 e
il 2030
Fonte: Elaborazione Safe su dati Unione Petrolifera, CIVESL’energia per la ricarica quanto costerà?
Diminuzione
Variazione Diminuzione Energia di Aumento Costo ‘meno
Variazione Gasolio entrate
Scenari Benzina 2030 entrate Stato ricarica entrate Stato carburante’
2030 [kton] effettive
[kton] [Milioni €]* [GWh]** [Milioni €]*** [c€/kWh]
[Milioni €]
S10 - 520 - 915 1.050 4.905 72 978
S20 - 1.041 - 1.830 2.100 9.810 144 1.956 20
S30 - 1.561 - 2.745 3.150 14.715 215 2.935
* Componente fiscale al 28/05/2012: Benzina 101,2 c€/l; Gasolio 88,4 c€/l
** Per consumi pari a 0,15 kWh/km e per km annui percorsi al 2030 pari a 10.900
*** Considerando accisa energia ricarica=1,21 c€/kWh e IVA al 21%
Base case
Componente Fiscale [c€/kWh] 7,6
Componenti base della tariffa
Energia In base al mercato*
Tariffa specifica monomia 15,22**
[c€/kWh]
Prezzo servizio di ricarica Fissato dal service provider***
Worst case
Componente fiscale IPOTESI
Costo ’meno carburante’ [c€/kWh] 20
* Per utenze non domestiche in bassa tensione è pari a 10,1 c€/kWh
** TDM+OGS, perequazione (aggiornamento al II semestre 2012)
*** Considerato pari a 4,1 c€/kWh
Fattore determinante del prezzo di ricarica sarà
la strategia dello Stato per il recupero delle
mancate entrate
Best case
Il prezzo di ricarica incide sulla sostenibilità DEFISCALIZZAZIONE
dell’investimento da parte dell’utilizzatore finale
del veicolo
Fonte: Elaborazione SAFE su dati Unione Petrolifera, Nissan, AEEGFattibilità economica
Leasing Costo Costo Costo
Costo acquisto Costo Bollo**
Parametri batteria manutenzione* Assicurazione ‘’Strisce blu’’
[€] [€]
[€] [€/km] [€] [€]
Elettrica 19.239 784 0,012 580 0 0
Tradizionale 12.170 0 0,035 580 134 840
• Considerando 10.900 km/anno
** Valori per i primi 5 anni. Dopo i 5 anni si prevede un pagamento del 25% del bollo per auto tradizionali
Non abbiamo considerato benefici indiretti quali l’ingresso libero nelle aree ZTL. Far
pagare l’entrare alle ZTL (vedi Ecopass) alle auto convenzionali potrebbe essere un
introito re-investibile nell’incentivazione dell’auto elettrica
City car
Elettrica Tradizionale
Base case
8,2
Ricarica = COSTO AL KM
4,5 9,0
37c€/kWh [c€]
4,5
Worst case
10,3
Ricarica = COSTO AL KM
6,0 9,0
49c€/kWh [c€]
5,5
Best case
7,3
Ricarica = COSTO AL KM
3,6 9,0
29c€/kWh [c€]
4,0
Fonte: Elaborazione Safe su dati costruttori, Unione Petrolifera, CIVES, ACI, GeneraliVantaggi ambientali: CO2 & co.
Il maggiore beneficio si ricava se
Variazione CO2 l’e.e. di ricarica è prodotta da sole
S10 S10 S20 S20 S30 S30 FER
MIX
MIX
MIX S30: I valori di riduzione di CO2
-1.412 FER
FER
MIX risultano essere il 9,9% dell’Obiettivo
-2.824 MIX
-3.423 Pacchetto Clima – Energia in caso
-4.235
FER
FER «ricarica da FER»; del 4,2% in caso di
Obiettivo «ricarica da mix energetico
-6.846
ITALIA nazionale»
20-20-20 FER
FER
kton -10.268
Una riduzione dei composti, quali i
Il ΔCO2 tiene conto di: emissioni veicoli* ;produzione carburanti**; generazione e.e. di
-104.000 ricarica*** PM10, comporta un abbattimento
* Emissioni benzina 2,38 kgCO2/l ; gasolio 2,65 kgCO2/l
** Dati di emissione medi Direttiva 2009/30/CE
dell’inquinamento locale delle
*** Valore mix energetico nazionale: 0,41 kg CO 2/kWhe metropoli (non sarebbero più
MIX: ricarica da mix elettrico nazionale FER: ricarica da sole FER necessarie azioni come blocco del
traffico)
Fonte: Elaborazioni Safe su dati Ispra, Unione Petrolifera, Quattroruote, Direttiva 2009/30/CE (Direttiva Fuel), Regolamento UE 715/2007Carichi sulla rete elettrica per lo scenario S30
N⁰ auto Potenza di ricarica (kW) Fascia oraria
Ipotesi di 2/3 3 19.00 - 7.00
ricarica* 1/3 43 10.00 - 17.00
* Ipotizzando un’energia media giornaliera di ricarica di 12 kWh
Nello scenario S30 il carico medio richiesto sulla rete è:
6 GW (fascia oraria notturna)
5 GW (fascia oraria diurna)
La situazione attuale di overcapacity copre l’incremento di energia necessaria per la ricarica del veicolo elettrico
L’ aumento del carico nella fascia diurna e in quella serale (18-22) contribuirebbe ad innalzare il livello di picco per la rete di
distribuzione creando problemi alle componenti di rete
Sono necessarie infrastrutture intelligenti (SMART GRID) che modulino il carico al fine di ottenere una distribuzione uniforme
nel tempo dell’aumento della domanda
Fonte: Elaborazione SAFE su dati TernaAuto elettrica e FER
L’aumento di energia da FER al 2030 è in grado di coprire la domanda derivante dalla
diffusione delle auto elettriche?
Produzione FER 2010 Produzione FER 2030
Scenario Politiche Correnti Scenario Road Map
Fonte: Elaborazione Safe su dati Terna , ENEA Aumento FER= 58,1 TWh Aumento FER= 76,1 TWhSì, si puo’ fare
ΔFER f,m,o = (ΔFERf 2030-2010) x K
Produzione tot FERf 2010
Media mese maggiore produzione FER 2010 Media mese minor produzione FER 2010
(Maggio) (Settembre)
MWh MWh
MWh MWh
Fonte: Elaborazione SAFE su dati TernaConclusioni
Necessario coordinamento tra diversi attori coinvolti nel mercato dell’auto
elettrica
Diffusione dell’auto elettrica legata allo sviluppo delle infrastrutture di ricarica
e delle batterie
Sostenibilità economica dell’auto elettrica possibile, allo stato attuale, con
politiche incentivanti da parte delle amministrazioni pubbliche
Necessità di una gestione intelligente della rete di distribuzione (Smart Grid)
Auto elettrica più green se ricaricata da “sole FER”
Diversa concezione della mobilità e cambiamento delle abitudini sociali
Ci sono voluti tre secoli prima che venisse riconosciuta la validità delle teorie di Galileo.
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