Un'infrastruttura scricchiolante minaccia di mandare in corto circuito la "rivoluzione dei veicoli elettrici"

Con l'intenzione di mettere in produzione almeno 30 veicoli elettrici a batteria entro la metà del decennio, le case automobilistiche sanno che i potenziali clienti dovranno essere sicuri di poter trovare posti dove collegarsi, specialmente se vivono in un appartamento o in una casa dove non possono installare un caricabatterie privato.

All'inizio di questo mese, General Motors ha annunciato l'intenzione di installare 40,000 caricabatterie pubblici negli Stati Uniti, molti nelle comunità rurali dove tali dispositivi rimangono pochi e rari. E GM non è solo. Ford, Volkswagen, Tesla e una serie di altre case automobilistiche hanno lavorato per espandere la rete di ricarica pubblica, che attualmente conta solo circa 57,000 prese, così come startup di società di ricarica come EVgo, Electrify America e ChargePoint.

Le vendite di veicoli elettrici sono aumentate dall'1% del mercato dei veicoli nuovi negli Stati Uniti alla fine del 2019 a quasi il 7% negli ultimi mesi. E questo potrebbe superare il 20% entro la metà del decennio, secondo lo studio Car Wars pubblicato da Bank of America Research durante l'estate. Ma mentre la creazione di una rete di caricabatterie facilmente accessibile sarà fondamentale per supportare la "rivoluzione dei veicoli elettrici", bisogna guardare più a monte e porsi una domanda ancora più critica ma fondamentale: l'infrastruttura elettrica della nazione è pronta a gestire i milioni di batterie? veicoli elettrici che dovrebbero percorrere le nostre strade negli anni a venire?

Ansia da portata

L'ansia da autonomia è stata tradizionalmente una delle maggiori preoccupazioni per i potenziali acquirenti di veicoli elettrici. Ma, con i modelli più recenti che offrono 250, 350, persino 500 miglia per carica, trovare un posto dove collegarsi sta diventando il problema più rilevante, secondo John McElroy, analista veterano e conduttore del programma di streaming video Autoline Detroit.

Tra i lati positivi, il disegno di legge bipartisan sulle infrastrutture approvato dal Congresso nel 2021 ha stanziato 5 miliardi di dollari per finanziare l'implementazione a livello nazionale, con l'amministrazione Biden che spinge per avere 500,000 stazioni di ricarica pubbliche entro il 2030.

"La crescita della rete di stazioni di ricarica è fondamentale per i veicoli elettrici per ottenere un'adozione diffusa", ha affermato Kelsey Peterson, responsabile dell'elettrificazione dei trasporti per l'utility DTE con sede nel Michigan.

La buona notizia è che il numero di caricabatterie sta crescendo rapidamente. Ce n'erano solo 42,000 in atto a metà del 2021, secondo i dati federali. Ma il rovescio della medaglia è che troppi di quelli ora in atto non funzionano.

Spine rotte

"Ho avuto diversi problemi con i caricabatterie per veicoli elettrici mentre ero in viaggio", ha dichiarato Mercedes Lillienthal, pilota di rally e fan dei veicoli elettrici che si è trovata pericolosamente vicina all'esaurimento degli elettroni durante la ricerca di un caricabatterie che era in servizio in diverse occasioni.

Un recente studio del gruppo di difesa dei veicoli elettrici Plug In America ha rilevato che circa la metà dei suoi intervistati ha riscontrato problemi nell'utilizzo di caricabatterie pubblici, con quelli rotti il ​​reclamo più frequente. Uno studio controverso pubblicato all'inizio del 2022 dall'Università della California Berkley ha stimato che solo il 72.5% dei 657 caricatori rapidi pubblici nella San Francisco Bay Area fosse operativo in un dato momento.

Sebbene gli operatori delle stazioni di ricarica generalmente minimizzino il grado del problema, non negano che l'affidabilità sia un problema. E, se "i proprietari di veicoli elettrici continuano a sperimentare caricabatterie che non funzionano come previsto, ciò rallenterà la rivoluzione dei veicoli elettrici", ha affermato McElroy.

Crescita graduale

Ma i caricabatterie rotti non sono l'unica preoccupazione. La domanda più seria è se gli Stati Uniti hanno una capacità di generazione sufficiente e, in tal caso, se possono portare quell'energia dove i proprietari di veicoli elettrici ne avranno bisogno, che si tratti di casa, lavoro o stazioni di ricarica pubbliche.

L'accordo generale è che gli Stati Uniti hanno una capacità di generazione di energia sufficiente per coprire i veicoli elettrici che probabilmente verranno aggiunti alla flotta di veicoli della nazione almeno fino al 2025 e forse al 2030. Ma più andiamo avanti e maggiore è la quota del nuovo mercato dei veicoli I veicoli elettrici diventano, più grande è la sfida. I servizi pubblici locali stanno "accendendo la sfida", afferma Trevor Pawl, Chief Mobility Officer per lo Stato del Michigan. E questo è stato ripreso da un dirigente di Consumers Energy che ha parlato sullo sfondo.

“La cosa importante da aspettarsi è che la crescita dei veicoli elettrici sarà graduale. Arriverà nel tempo il che, fintanto che lo pianifichi, ti consente di essere pronto ", ha affermato Gary Silberg, partner e leader del settore automobilistico globale con KPMG. Detto questo, l'infrastruttura elettrica della nazione viene spinta al limite "anche prima di lanciare veicoli elettrici", ha aggiunto Silberg, e "avrà bisogno di molto lavoro".

La quantità di lavoro varia "da regione a regione, da stato a stato e da utilità a utilità", ha affermato Dave Reuter, chief marketing and communications officer di NextEra Energy, con sede a Jacksonville, in Florida. Senza puntare il dito, Reuter teme che alcuni fornitori semplicemente non si stiano adattando a ciò che è necessario per il futuro.

Fuoco e ghiaccio

Ciò è stato evidenziato da diversi episodi recenti che hanno lasciato all'oscuro milioni di americani, o peggio. In California, durante le ondate di caldo della scorsa estate, i clienti hanno affrontato la prospettiva di continui blackout quando i livelli della domanda hanno sovraccaricato le forniture di energia. In diversi anni precedenti, forti venti hanno portato all'abbattimento di linee elettriche che hanno provocato violenti incendi, uno dei quali è stato accusato di un enorme incendio del 2019 nella contea di Sonoma che ha causato l'evacuazione di 100,000 persone e ha distrutto centinaia di case.

Una tempesta di ghiaccio all'inizio del 2021 in Texas ha fatto crollare la rete elettrica dello stato, lasciando milioni di persone all'oscuro per giorni. Quell'anno il Michigan ha subito così tanti guasti alla rete dovuti a tempeste che il procuratore generale Dana Nessel ha iniziato ad affidarsi a DTE per risolvere i suoi problemi, in particolare aumentando la manutenzione delle sue linee di distribuzione.

Il termine comunemente usato, "infrastruttura", è onnicomprensivo e un po' fuorviante. In realtà, la rete elettrica è costituita da più elementi distinti, a partire dalla generazione di energia, nonché dalla trasmissione dai generatori alle comunità locali, e quindi dalla rete di distribuzione che fornisce energia alle singole abitazioni e alle imprese.

Accensione

Sono chiaramente necessari nuovi investimenti significativi nella generazione di energia e tali strutture devono essere adeguatamente attrezzate e mantenute, sottolineano gli esperti. Ma c'è stata una rapida crescita di generatori di gas naturale che sostituiscono gli impianti di carbone sporco.

E la grande ondata sta arrivando nel settore delle rinnovabili, con eolico, solare e altre alternative pulite che aggiungono gigawatt di capacità. Ford Motor Co. prevede di far funzionare tutte le sue operazioni nel Michigan con fonti rinnovabili entro pochi anni, così come il nuovo complesso di produzione di veicoli elettrici BlueOval City che sta allestendo vicino a Memphis.

Ma, come hanno sottolineato i problemi in California, Texas e Michigan, sono le porzioni di trasmissione e rete della rete che sembrano in condizioni peggiori.

Un sistema di distribuzione obsoleto

"La (rete di trasmissione e distribuzione) è molto vecchia, con un quarto di essa che ha più di 50 anni", ha affermato Christine Oumansour, partner della società di consulenza, lo studio energetico di Oliver Wyman. Tra i lati positivi, la ricerca di Wyman suggerisce che le società di servizi pubblici americani, insieme a fornitori indipendenti che gestiscono la trasmissione e la distribuzione, stanno investendo circa $ 100 miliardi all'anno per recuperare ciò che sarà necessario per l'era dei veicoli elettrici.

Mentre la spesa per qualsiasi cosa, dai nuovi parchi solari ed eolici al mantenimento dei diritti di passaggio del quartiere, sarà fondamentale, gli esperti affermano che le utility devono mettere in atto una rete energetica più tecnologica se vogliono ottenere la massima efficienza in futuro. La rete del futuro dovrebbe essere significativamente diversa da quella che abbiamo oggi.

Per prima cosa, ci sarà la sfida del livellamento del carico di energia da fonti rinnovabili. I venti non soffiano sempre ei pannelli solari sono inutili di notte. Ecco perché NextEra Energy ha installato diversi anni fa un sistema di accumulo di batterie da 945 megawatt nella contea di Manatee, in Florida. Quindi il sistema più grande del suo genere al mondo, è in grado di gestire una potenza sufficiente per coprire le richieste di carico di picco per un massimo di quattro ore.

Una rete più intelligente

A un livello più locale, probabilmente vedremo sistemi di archiviazione più piccoli, forse fino a poche centinaia di kilowatt che forniscono backup per i singoli quartieri. GM, per esempio, lo è stato sperimentando le cosiddette batterie di “seconda vita”.. Tirate fuori quando i veicoli come la Chevrolet Bolt vengono rottamati, si prevede che molte batterie per auto manterranno fino al 70% della loro capacità. Impila alcuni in un'unità di riserva delle dimensioni di un capannone e potresti mantenere un quartiere in funzione mentre le squadre di riparazione si mettono al lavoro sulle linee abbattute.

Allo stesso tempo, la rete dovrà diventare molto più "intelligente", secondo l'analista Oumansour e altri esperti. Dovrà imparare a rilevare i guasti, persino a prevederli prima che si verifichi un guasto. Sarà in grado di reindirizzare l'energia quando e dove è più necessario. E questo coprirà tutto, dalle grandi linee elettriche ad alta tensione fino ai singoli punti di distribuzione.

A livello locale, man mano che sempre più veicoli diventano elettrici, "dovremo essere in grado di monitorare" e regolare il modo in cui funzionano i caricabatterie in una struttura di parcheggio, ha affermato RJ Juliano, vicepresidente esecutivo di Parkway Corp., l'azienda con sede a Filadelfia che è il più grande operatore di parcheggi e strutture della nazione. Nelle grandi città, dove le case autonome sono meno comuni, i proprietari di veicoli elettrici dovranno fare affidamento sulla ricarica pubblica, che si tratti di caricabatterie rapidi o sistemi di livello 2 più lenti in strutture come quelle gestite da Parkway.

Ma ci saranno dei limiti alla quantità di energia che può essere erogata in molti quartieri più vecchi, ha detto Juliano. Per compensare, aziende come Parkway avranno bisogno di sistemi di gestione del carico e caricabatterie in grado di comunicare tra loro per vedere come vengono utilizzati. Possono rallentare collettivamente o individualmente se superano l'alimentazione disponibile.

Veicolo da caricare

Quei caricabatterie potrebbero finire per aiutare a mantenere la rete senza intoppi, sfruttando la tecnologia "da veicolo a carico" di cui sono capaci molti nuovi veicoli elettrici, come il Ford F-150 Lightning. Il pacco batteria del camion può fornire energia a una casa in caso di blackout, osserva Ford. E, nei prossimi anni, potrebbe anche reinserire l'energia nella rete quando c'è un picco di domanda, essenzialmente usando la sua batteria come riserva di rete.

E i proprietari di veicoli potrebbero essere pagati per fornire quel potere. I proprietari possono già impostare un limite alla quantità di energia che può essere prelevata dalle loro batterie Lightning in modo da non ritrovarsi con un pacco morto. Quando la domanda diminuisce, nel frattempo, il veicolo ricomincerebbe automaticamente a ricaricarsi.

Il software per gestire la tecnologia vehicle-to-grid è ancora in fase di sviluppo, ma si prevede che diventi una caratteristica importante per aiutare la rete energetica di domani a soddisfare la crescente domanda man mano che milioni di nuovi veicoli diventano elettrici.

Sforzo del sistema

Ciò che è chiaro è che l'avvento dell'era dei veicoli elettrici metterà a dura prova e trasformerà l'infrastruttura energetica nazionale. A breve termine, la maggior parte degli esperti ritiene che la rete esistente sia in grado di gestire ciò che dovrebbe essere collegato ad essa. A lungo termine, tuttavia, saranno necessari aggiornamenti significativi.

Ci sarà bisogno di nuova capacità di generazione, soprattutto da fonti rinnovabili. E sia le reti di trasmissione che quelle di distribuzione dovranno diventare più intelligenti e robuste. Se il governo e l'industria iniziano a lavorare insieme ora, sostengono i sostenitori, la transizione dovrebbe essere agevole. In caso contrario, la rivoluzione dei veicoli elettrici potrebbe essere scollegata.

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• Fonte: https://www.thedetroitbureau.com/2022/12/a-creaky-infrastructure-threatens-to-short-circuit-the-ev-revolution/