La normativa IEC 61851-1 (International Electrotechnical Commission) prevede 4 “Modi” di ricarica a seconda della potenza impiegata.
3.7.1. Modo di ricarica 1
Ammessa ricarica monofase AC con tensione minore di 250 V e corrente minore di 16 A. Oppure ricarica trifase AC con tensione minore di 480 V e corrente minore di 16A. Tipicamente è la ricarica effettuata tramite una presa a 230 V di tipo comune e corrente fino a 16 A. La presa può essere di formato domestico (ad esempio “schuko”) oppure industriale. Non sono previsti sistemi di protezione specifici, né di dialogo fra il veicolo elettrico e la struttura fissa (è necessario che la presa sia protetta a monte da un interruttore differenziale almeno di tipo A, avente corrente differenziale nominale di 30 mA). Il modo di ricarica 1 è utilizzato per le ricariche lente, per lo più di scooter e minivetture. Il modo di ricarica 1 non è ammesso in alcuni paesi oppure è soggetto a limitazioni. È ad esempio vietato negli Stati Uniti, mentre in Italia è permesso solo in ambiente privato (Figura 3.11) [12][13].
3.7.2. Modo di ricarica 2
Ammessa ricarica monofase AC con tensione minore di 250V e corrente minore di 32A. Oppure ricarica trifase AC con tensione minore di 480V e corrente minore di 32A. Sul cavo di alimentazione è richiesto un dispositivo denominato Control Box
55 (sistema di comunicazione in PWM e di sicurezza) Ammesso l’utilizzo di prese standard e industriali di adeguata portata. È una modalità ibrida tra il modo 1 e il modo 3. È impiegata quando un veicolo normalmente predisposto per la ricarica in modo 3 è ricaricato da una presa di tipo comune, utilizzando l’apposito cavo dotato di un dispositivo per la protezione e il controllo. Si tratta, in sostanza, di una stazione di ricarica portatile normalmente fornita a corredo del veicolo. Questa modalità di ricarica è prevalentemente destinata a ricariche casalinghe, oppure alle ricariche occasionali o di emergenza (Figura 3.11) [12][13].
Figura 3.11 Modi di ricarica 1 e 2
3.7.3. Modo di ricarica 3
Ricarica in monofase e trifase AC con tensione massima di 480V e corrente massima di 63A. Dotato di sistema di comunicazione dati in PWM. Sistema dotato di connessioni specifiche permanentemente collegate alla colonnina. È l’unico metodo in corrente alternata consentito per la ricarica in luoghi pubblici o in luoghi privati con accesso pubblico. Viene solitamente effettuato alla tensione di rete 230/400 V, prevede alcune funzioni di controllo e di comunicazione fra il veicolo elettrico e una stazione di ricarica dedicata. Normalmente questa soluzione è destinata alle ricariche sino a 22 kW. Per la ricarica in modo 3 è necessario almeno un conduttore supplementare fra veicolo e stazione (conduttore pilota): sono quindi necessari prese e spine specifiche dotate di contatti addizionali (norma IEC 62196). La stazione di
56 ricarica, a colonnina o a parete, può essere posta in ambiente privato, pubblico o semipubblico e di solito, include anche i necessari sistemi di protezione (interruttore differenziale e magnetotermico) e un eventuale contatore di energia (Figura 3.12) [12][13].
Figura 3.12 Modi di ricarica 3 e 4
3.7.4. Modo di ricarica 4
Nei modi 1, 2 e 3 il circuito caricabatteria è a bordo del veicolo stesso ed è alimentato direttamente dalla tensione alternata di rete di 230/400 V. Nel modo 4, invece, il circuito caricabatteria è posto a terra nella stazione di ricarica. La vettura, quindi, è caricata in corrente continua all’effettiva tensione di ricarica degli accumulatori. La tensione è regolata dal sistema di controllo della ricarica posto sulla vettura, che è in grado di comandare in remoto il caricabatteria posto a terra, tramite un idoneo protocollo di comunicazione. È la modalità più indicata per le ricariche dai 20 ai 50 kW (Figura 3.12).
Esiste un unico sistema per la ricarica in corrente alternata degli autoveicoli (sia pure basato su connettori diversi ma interoperabili).
Per ciò che riguarda la ricarica veloce o velocissima in corrente continua (modo 4), cioè quella che ricarica un veicolo in poche decine di minuti, i costruttori di automobili adottano due diversi sistemi:
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Il CHAdeMO, il primo a essere installato (Figura 3.13);
Il Combined Charging System (CCS), basato sul connettore “combo-2”, idoneo sia alla ricarica in corrente alternata, sia alla ricarica in corrente continua.
In entrambi i casi, il cavo è fissato permanentemente alla stazione di ricarica.
Nel sistema CHAdeMO il connettore (JEVS G105) è dotato di due contatti di potenza (600 V / 200 A), di un contatto di messa a terra funzionale e di altri cinque contatti ausiliari.
Figura 3.13 Diffusione del sistema CHAdeMO in europa
Nel sistema Combined Charging System il connettore “universale” combo-2 presente sul veicolo prevede l’aggiunta di due contatti di potenza dedicati alla ricarica ultraveloce in continua (850 V / 200 A) ed è in grado di accettare sia il corrispondente connettore mobile, sia il connettore mobile tipo 2 per la ricarica in alternata, può superare la potenza di 100 kW ed è supportato da molte case automobilistiche. Per la ricarica in corrente continua (DC) il cavo è sempre fissato alla stazione di ricarica, non ci sono quindi prese lato stazione di ricarica [12][13]. Di queste ultime due tecnologie e stato scelto dall’unione europea il sistema CCS combo-2 come standard per la ricarica dei veicoli elettrici e quindi come tecnologia
58 da installare nei luoghi pubblici. Oggi la disponibilità di stazioni di ricarica di questo tipo è in costante crescita (Figura 3.14).
Figura 3.14 Diffusione del sistema Combo-2 in europa
I principali veicoli compatibili con questo sistema sono attualmente quelli riportati in Tabella 3.1[14].
Tabella 3.1 Veicoli in commercio compatibili con il connettore Combo-2
Ricarica TIPO 2 Ricarica COMBO-2
Renault Zoe
Renault Kangoo Z.E. 2013 Smart ForTwo E.D
Tesla Model S BMW i3
Volvo V60 Plug-In Hybrid Volkswagen e-up!
Opel Ampera Toyota Prius Plug-in
BMW i3
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RICARICA EVs DA FONTI RINNOVABILI
4.1. Introduzione
Nelle aziende agricole, in parte grazie anche ai contributi statali, si costruiscono sempre più impianti a energie rinnovabili. L’autoconsumo di tale energia sarebbe la soluzione più economica per la ricarica di un trattore elettrico.
Le fonti rinnovabili oggi più diffuse in Italia sono le FRNP (Fonti Rinnovabili Non Programmabili). Questo tipo di impianti tuttavia ha per definizione il difetto di non garantire un funzionamento continuativo, per risolvere il problema si potrebbero utilizzare dei sistemi di storage ma questo comporterebbe dei costi aggiuntivi [15]. Una soluzione alternativa è il Biogas, una risorsa energetica rinnovabile e particolarmente diffusa proprio nel settore agricolo.