Le flotte elettriche di delivery e di trasporto pubblico potrebbero rappresentare uno strumento particolarmente vantaggioso per lo stoccaggio di energia prodotta dal fotovoltaico
di Angelo Bonfitto e Alberto Ponso
Per via della posizione geografica e delle caratteristiche meteorologiche, il sud dell’Europa rappresenta un bacino ideale per la produzione di energia fotovoltaica. Tuttavia, a livello continentale, l’Italia si piazza lontana dal podio in termini di nuove installazioni, venendo superata da Germania, Spagna, Polonia, Paesi Bassi e Francia. Un’inversione di tendenza è auspicabile e per certi versi necessaria, considerando la centralità della produzione di energia solare nell’attuazione di pratiche per la sostenibilità ecologica, anche se pone sfide non indifferenti alla rete elettrica nazionale nel sostenerne i picchi di produzione.
Per via della natura incostante della loro produzione, i pannelli solari non possono provvedere interamente e in maniera autonoma al fabbisogno energetico di nessun paese. Allo stesso tempo, l’aumento della potenza fotovoltaica installata porta ad un’elevata produzione di elettricità nelle ore centrali della giornata, che non sempre la rete è in grado di assorbire, come evidenziato dall’andamento della produzione e dei prezzi del Mercato del Giorno Prima (MGP) in Figura 1. Per lunghi tratti della giornata, parte dell’energia prodotta non viene accumulata, dato che i pannelli vengono disconnessi dalla rete portando a un sotto-utilizzo delle capacità degli impianti.
Figura 1: in verde, il costo dell’energia per fascia oraria, in blu l’output di un impianto fotovoltaico in relazione alla sua potenza massima. I dati si riferiscono al mese di Aprile 2024 e sono consultabili sul sito del Gestore Mercati Energetici (GME).
Ciò avviene quando si raggiunge il limite di energia accumulabile nei sistemi di accumulo bidirezionali stazionari a batteria, le cui capacità variano da pochi kWh per gli impianti domestici a decine di MWh per le installazioni a sostegno dei parchi fotovoltaici. Secondo i dati più recenti rilasciati dall’osservatorio ANIE (Associazione Nazionale Industrie Elettrotecniche), a marzo 2023 erano presenti in Italia sistemi di accumulo stazionari per un totale di poco superiore a 4 GWh, con una potenza complessiva di circa 2.4 GW. Sebbene questi numeri possano sembrare notevoli, essi sono ancora insufficienti se confrontati con i dati forniti da Terna sulla rete fotovoltaica installata in Italia, che nel 2023 ha generato complessivamente 30.6 TWh e la cui potenza è aumentata di 2.2 GW nel solo primo quadrimestre del 2024.
Ne consegue che la continua crescita del solare come fonte di energia elettrica rappresenta senza dubbio un fattore positivo da un punto di vista ambientale, ma che al momento non è utilizzato al massimo della sua potenzialità perché non ancora accompagnato da un adeguato sviluppo parallelo delle infrastrutture.
Se da una parte l’infrastruttura non è ancora allineata con la capacità di produzione solare, dall’altra la crescente penetrazione nel mercato automobilistico di veicoli elettrici pone una sfida nella possibilità di soddisfare il fabbisogno legato alla mobilità su strada. L’elettrificazione dei veicoli è sì un passo fondamentale per rendere sostenibile un settore che pesa per un quarto sulle emissioni UE di gas serra, ma l’aumento della capacità installata e della potenza necessaria per garantire la ricarica rapida hanno ricadute negative sulle reti di trasmissione e distribuzione. Basti pensare che il tipico caricatore pubblico da 22 kW assorbe una potenza superiore a quella media di numerose utenze domestiche, per non menzionare le colonnine per la ricarica ultra-rapida, con potenze fino a 300 kW, il cui numero di installazioni è in aumento sul territorio nazionale.
Nell’ambito della mobilità elettrica, un particolare sotto-caso è costituito dalla gestione delle flotte di autobus e di veicoli commerciali per consegne in ambito urbano e raccolta dei rifiuti. Per via delle sempre più stringenti norme di accesso ai centri cittadini, questi campi di applicazione costituiscono il mercato più promettente per l’elettrificazione. La transizione green dei servizi di logistica urbana e dei mezzi pubblici rischia però di essere un boomerang per le città, dato che le potenze di ricarica correlate a questi mezzi sono superiori a quelle necessarie per le auto private: per gli operatori logistici è necessario ridurre la dimensione della flotta e pertanto il tempo di ricarica rappresenta un fattore da minimizzare.
Una proposta sorge quindi spontanea: perché non combinare le problematiche descritte relative alla produzione da fotovoltaico e alla ricarica di veicoli elettrici rendendole una la soluzione dell’altra?
La programmazione della ricarica delle flotte elettriche di delivery e di trasporto pubblico è infatti oggetto di ricerca da tempo e potrebbe rappresentare un potenziale strumento per lo stoccaggio di energia prodotta dal fotovoltaico (Hu, Junjie, et al. “Electric vehicle fleet management in smart grids: A review of services, optimization and control aspects.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 56 (2016): 1207-1226. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.014). L’utilizzo di questo tipo di veicoli viene infatti pianificato con largo anticipo, e ciò rende le operazioni di ricarica circoscritte in un intervallo di tempo ben preciso, a differenza di quanto avviene con i veicoli privati, il cui utilizzo è prevedibile solo a livello di flussi, ma non programmabile per il singolo mezzo.
Pianificare la ricarica dei veicoli elettrici delle flotte nelle ore in cui i pannelli fotovoltaici hanno il loro picco di produzione è particolarmente vantaggioso per le aziende di trasporti pubblici, da un punto di vista sia economico che operativo. Le ore più soleggiate sono infatti quelle centrali della giornata, in una fascia oraria in cui il numero di mezzi impiegati è contenuto, con decine di bus fermi ai depositi, perché compresa fra i due picchi di utilizzo, cioè 7-9 e 17-19. Considerando che la capacità delle batterie impiegate su questo genere di veicoli è dell’ordine di 200-400 kWh, appare evidente come la pianificazione della ricarica rapida nelle ore del primo pomeriggio trasformi una flotta di un centinaio di bus elettrici nell’equivalente di un sistema di accumulo su ruote da decine di MWh, sufficiente per assorbire la potenza di picco generata da pannelli solari che coprono un’area di circa 13.5000 m2, pari a 20 campi da calcio.
Un discorso analogo può essere fatto per le flotte di furgoni per il delivery. I consumatori, infatti preferiscono evitare le consegne nel primo pomeriggio, apprezzando maggiormente le consegne in mattinata o verso sera, stando ai dati provenienti dai servizi di e-commerce che permettono di selezionare gli orari preferiti (Amorim, Pedro, et al. “Customer preferences for delivery service attributes in attended home delivery.” Management science (2024). https://doi.org/10.1287/mnsc.2020.01274). In questo contesto, la creazione di due turni separati permette da un lato alle aziende logistiche di ricaricare a basso prezzo le batterie del proprio parco mezzi e dall’altro di venire incontro sia alle esigenze degli utenti che della rete elettrica, che non avrebbe modo di utilizzare la potenza proveniente dagli impianti solari.
Sebbene minore rispetto a quella dei bus, la taglia delle batterie dei furgoni elettrici è comunque nell’ordine dei 60-100 kWh, con potenze di ricarica fino a 150 kW, che permettono di riprendere il viaggio in mezz’ora. Il bisogno di minimizzare i tempi morti fa sì che gli operatori di van elettrici ricorrano prevalentemente alla ricarica rapida, trasformando di fatto un deposito con una decina di mezzi in un sistema di accumulo da centinaia di kWh con picchi di richiesta di potenza dell’ordine dei MW.
Infine, è necessario sottolineare come la maggiore capacità in kWh rappresenti uno svantaggio per i trasportatori, dato che batterie più grandi occupano più spazio e incrementano il peso del furgone, diminuendo la quantità di merci che può essere trasportata in un singolo viaggio. Di conseguenza, la programmazione delle consegne sulla base di un turno mattutino e uno pomeridiano, con una ricarica rapida durante le ore di maggiore produzione fotovoltaica permetterebbe di ridurre l’autonomia necessaria, a beneficio dello spazio di carica.
È pertanto evidente come la sinergia tra la fase di progettazione dei veicoli per le consegne, la programmazione dei loro viaggi e la gestione e progettazione della rete elettrica possa offrire un contributo decisivo nella decarbonizzazione non solo del traffico, ma delle città in generale.
In conclusione, sarebbe semplicistico vedere nell’elettrificazione della mobilità e nell’incremento della produzione fotovoltaica la panacea di tutti i mali, data la grande quantità di sfide che entrambe queste innovazioni si portano dietro singolarmente. È però vero che una stretta collaborazione tra gli attori in gioco permetterebbe non solo di sopperire a queste problematiche, ma di trasformarle nella soluzione ai problemi che l’altra parte si trova ad affrontare, agevolando la strada al futuro della mobilità e della logistica sostenibili.
