Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema elettrico: come coglierne le opportunità - WEC Italia
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La mobilità sostenibile nel contesto della transizione energetica: sfide e opportunità per l’Italia
Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema
elettrico: come coglierne le opportunità CONFIDENTIAL
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GIANLUCA MARINI
Director
Consulting, Solutions & Services Division
Milano, 27.05.2019
CESI is an innovative, world-leading technical consulting and engineering company
for the electric power sector
CONFIDENTIAL
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Washington D.C. , Knoxville TN,
USA USA Berlin, Germany
DESK – Bogotà,
Colombia Mannheim, Germany
DESK – Santiago,
Rio de Janeiro, Brazil Milan, Italy Dubai, U.A.E.
Cile
Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema elettrico
CESI Milan - 27/05/2019 2
CESI Consulting
Top Ongoing Projects
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Italy
Microgrids Planning Study Operational studies E-Mobility Laboratory Design Digital Metering
USA
Italy
Italy
Uzbekistan
Grid Modernization
KSA
USA Northern LatAm
USA
Demand Response
Brasil
UAE Philippines
Arab Countries
Brasil
Cybersecurity PV Generation HVDC Regional Interconnections RES Connection Network Assesments
Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema elettrico
CESI Milan - 27/05/2019 3
Integrazione di punti di ricarica degli EV nel sistema elettrico:
come trasformare questa azione in opportunità
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La proposta di Piano Nazionale Integrato per l’Energia e il Clima (PNIEC) presentato dal MiSE a inizio 2019
prevede circa 6 milioni di veicoli ad alimentazione elettrica al 2030
L’impatto di una mobilità elettrica diffusa sul sistema elettrico sarà decisamente rilevante, in termini di consumi elettrici
ma soprattutto in termini di utilizzo di capacità di trasporto di elettricità delle infrastrutture.
Ad esempio 6 milioni di veicoli potrebbero portare a circa 18-24 TWh di domanda aggiuntiva* (pari a circa il 7% della
domanda complessiva in Italia) e a picchi di assorbimento di 4 GW** (circa la potenza equivalente a 10 centrali a ciclo
combinato)
Questo potrebbe rappresentare, se non affrontato per tempo e in modo adeguato, una sfida importante per il sistema
elettrico (sovraccarichi), soprattutto nella rete di distribuzione, ma anche di trasmissione (non solo sovraccarichi ma
adeguatezza dell’intero sistema)
COME AFFRONTARE QUESTE SFIDE COGLIENDONE TUTTE LE OPPORTUNITA’?
* Fonte: elaborazione CESI Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema elettrico
CESI ** Fonte: elaborazione CESI Milan - 27/05/2019 4
Veicoli elettrici e VGI
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Modalità di utilizzo del veicolo da parte di utenti domestici*
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Il veicolo elettrico è
un asset che per la
maggior parte del
tempo non è
utilizzato per la
funzione primaria
(trasporto) e in quel
periodo potrebbe
essere sfruttato per
funzioni secondarie
come la fornitura di
servizi di rete.
Ad esempio i veicoli
ad uso domestico
rimangono
inutilizzati per circa
il 95% del tempo
Fase di non utilizzo del veicolo
*FONTE: National Household Travel Survey, USA Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema elettrico
CESI Milan - 27/05/2019 5
Veicoli elettrici e VGI
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Predisposizione del veicolo elettrico a demand response* Flessibilità dei veicoli
per uno spostamento
della ricarica nel
tempo per
minimizzare i loro
costi di ricarica e
massimizzare i
benefici della rete
(anche con la
semplice ricarica
monodirezionale da
rete a EV – V1G)
…ma possibilità di
utilizzo delle batterie
dei veicoli per servizi
di rete anche in fase
di scarica grazie a
sistemi di ricarica
bidirezionale (Vehicle
to Grid – V2G)
* FONTE: eMotorWerks, USA Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema elettrico
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La mobilità elettrica nel contesto del piano energetico nazionale
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La transizione verso la mobilità elettrica avviene in un più ampio contesto di transizione di tutto il sistema energetico
verso un sistema decarbonizzato.
Con una adeguata gestione regolatoria e tecnologica la mobilità elettrica potrebbe rappresentare un’opportunità per
facilitare la transizione verso un sistema a elevata penetrazione di fonti non programmabili.
Quota rinnovabile delle fonti energetiche* Capacità installata per tecnologia [GW]*
*FONTE: Terna Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema elettrico
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Il piano energetico nazionale e le esigenze di flessibilizzazione del sistema elettrico
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La crescita delle rinnovabili è basata in gran parte su fonti non programmabili che impatteranno sulla gestione del
sistema elettrico e richiederanno ulteriori risorse flessibili e capacità di accumulo.
La flessibilità di un sistema elettrico esprime la misura in cui la produzione o il consumo di elettricità può essere
modificato in risposta alla variabilità e imprevedibilità di carico e generazione
Esempio di carico residuo con elevata penetrazione rinnovabile
Simulazione 2030*
Rampe fino a 10.000 MW/h nel 2030
Fino a 15÷20 GW di produzione rinnovabile
andrebbe tagliata in molte ore se non ci fosse la
possibilità di accumulo di energia
*FONTE: Terna Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema elettrico
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Utilizzo della capacità di accumulo di energia dei veicoli elettrici
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Per raggiungere i target del PNIEC, occorre aumentare sostanzialmente la flessibilità del sistema elettrico e lo
storage ne rappresenta una componente fondamentale
Per le batterie degli EV, a differenza delle batterie «utility scale» dedicate esclusivamente ai servizi di regolazione,
l’investimento è stato sostenuto per un utilizzo diverso, la mobilità, e quindi il costo marginale per fornire servizi di
flessibilità verso la rete può assumere valori contenuti a seconda delle necessità di utilizzo nel tempo dell’EV*.
Vantaggio dell’utilizzo dello storage nei veicoli*
Costo
€ /kWh ESEMPLIFICATIVA
Storage
Demand
Storage e
Tecnologie
alternative
pompaggi
1st use
2nd use
Batteria EV
Potenza
MW
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CESI
* FONTE: CESI, ZfES, DB Research, AEE; ipotizzando che la resa del servizio causi un degrado trascurabile della
batteria dell’EV Milan - 27/05/2019 9
Utilizzo dei veicoli elettrici come risorse di flessibilità
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Stima del potenziale impatto degli
EV in termini di flessibilità [GW]*
Ad esempio ipotizzando che 6 milioni di veicoli siano disponibili a variare
la propria potenza di ricarica si avrebbero a disposizione 4 GW per servizi
di rete
I servizi abilitati da VGI estraggono valore da un veicolo in ricarica e
inutilizzato per fini di mobilità creando contemporaneamente un
beneficio al sistema e riducendo il Total Cost of Ownership (TCO)**
dell’auto per il guidatore
Schema di funzionamento di un sistema di ricarica bidirezionale
Volumi di flessibilità aumentabili
ulteriormente con sistemi di
ricarica bidirezionale (V2G).
La flessibilità è sempre
disponibile (non solo in fase di
ricarica).
*FONTE: Terna. Ipotesi di potenza di ricarica 7.4 kW e Fattore di contemporaneità (FC) 10%. FC rappresenta la percentuale di Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema elettrico
CESI veicoli in fase di ricarica in un determinato istante ed il cui consumo può essere quindi ridotto o azzerato.
** Con TCO si intende il totale dei costi sostenuti durante la vita utile del veicolo (acquisto, manutenzione, elettricità, ecc..)
Milan - 27/05/2019 10VGI e possibili servizi di rete
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I servizi approvvigionati dal gestore di rete per la gestione in sicurezza del sistema elettrico sono molteplici. Tra questi i
più ‘’maturi’’ dal punto di vista regolatorio e tecnologico sono:
Servizi di • Regolazione Primaria
• Riserva Secondaria e Terziaria Ciascun servizio è caratterizzato
Bilanciamento • Bilanciamento
da:
Requisiti tecnici (tempi di
risposta, durata, ecc..)
Modalità di remunerazione
Demand Response • Interrompibilità
(mercato, prezzo regolato,
ecc..)
Volumi richiesti (capacità e/o
energia)
Capacità* • Capacity market
CESI, insieme a Motus-E, sta studiando la struttura attuale dei servizi di rete per valutare le barriere regolatorie e/o
tecniche per la fornitura di questi servizi
Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema elettrico
CESI
* Modalità di approvvigionamento già definite da Terna/ARERA e approvate dalla commissione europea a
febbraio 2018. In attesa di decreto attuativo per l’effettiva implementazione Milan - 27/05/2019 11VGI e possibili servizi di rete
Aspetti tecnici e complessità gestionale
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Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema elettrico
CESI Milan - 27/05/2019 12Milan • Berlin • Mannheim • Dubai • Abu Dhabi • Rio de Janeiro • Washington DC
Esempi di applicazione commerciale di funzionalità VGI
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Case 1 (California)
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Inizio a ottobre 2018
Applicazione nel mercato del giorno prima e
realtime
30 MW – 70 MWh di unità virtuale ottenuta
aggregando 6000 punti di ricarica
Case 2 (Italia)
Inizio a settembre 2018
Applicazione in MSD per Risoluzione
congestioni, riserva terziaria e bilanciamento
nell’ambito del progetto UVAM
Partecipazione di parte della flotta di car
sharing elettrico ad uso interno dell’azienda
* FONTE: eMotorWerks Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema elettrico
CESI Milan - 27/05/2019 1Primo passo per valutare l’impatto sui servizi di rete – Creazione degli aggregati
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Potenziale Storage Virtuale
MW
Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema elettrico
CESI
FONTE: Elaborazioni CESI | Immagini: Tesla; Nissan; Mitsubishi; ENEL website
Milan - 27/05/2019 2«Use Case» identificati per cogliere i possibili comportamenti di differenti segmenti
di utilizzatori
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Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema elettrico
CESI Milan - 27/05/2019 3La soglia minima di riserva definisce il potenziale di sfruttamento degli EV per i
servizi in funzione di use case e infrastruttura
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Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema elettrico
CESI Milan - 27/05/2019 4Potenziale di storage virtuale EV da offrire sul mercato dei servizi
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Low
High
Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema elettrico
CESI Milan - 27/05/2019 5Partecipazione ai Mercati degli aggregati di EV
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Integrazione dei veicoli elettrici nel sistema elettrico
CESI Milan - 27/05/2019 6Milan • Berlin • Mannheim • Dubai • Abu Dhabi • Rio de Janeiro • Washington DC
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