La ricarica dei veicoli elettrici non distruggerà la rete elettrica

Lavoro sulla ricarica dei veicoli elettrici dal 2014 e da allora ho sentito alcune opinioni profondamente strane sulla ricarica dei veicoli elettrici e sui vari modi in cui distruggerà la rete.

Esistono tre classi principali di stranezze della ricarica dei veicoli elettrici; problemi energetici, problemi di capacità e problemi tecnici. Inizierò con gli aspetti tecnici perché c'è solo un esempio importante:

All’inizio, i fornitori di servizi di rete di distribuzione (DNSP, come Essential Energy nel NSW) avrebbero esaminato le nostre applicazioni di connessione e per lo più le avrebbero presentate come un altro grosso carico.

Ma ogni tanto l'applicazione finiva sulla scrivania di qualcuno un po' più curioso, che si chiedeva perché 500kVA fossero collegati a un parcheggio abbandonato e andava a cercare maggiori dettagli.

I grandi caricabatterie CC hanno grandi raddrizzatori e qualsiasi ingegnere elettrico degno di questo nome sa che i (vecchi) raddrizzatori producono distorsioni armoniche.

Ciò modifica la forma della curva della tensione CA, spesso riflettendo onde più piccole attraverso la rete, da cui la parte armonica del termine.

Invece di una bella e perfetta curva sinusoidale, qualcosa potrebbe riflettere una curva sinusoidale a 100 Hz, anziché a 50 Hz, quindi le onde si sommano alcune volte e si sottraggono altre volte. La rete viene influenzata dal modo in cui il dispositivo utilizza l'alimentazione.

L'esempio più classico di qualcosa che introduce distorsione armonica è un asciugacapelli economico.

A piena potenza l'asciugacapelli assorbe quanta più corrente possibile e la trasforma in calore, con il motore e il riscaldatore in perfetta sincronia con la rete. Ma fa un po' caldo, quindi c'è metà della potenza anche sull'asciugacapelli.

Per ottenere metà della potenza, questo interruttore inserisce un diodo nel circuito di alimentazione, il che significa che l'asciugatrice ora utilizza solo metà dell'onda sinusoidale.

Invece di utilizzare l’intera curva, sopra e sotto lo zero, utilizza solo la parte sopra lo zero, come una serie di dossi.

Se l'asciugatrice utilizza solo il positivo, dove va a finire il negativo?

Ritorniamo alla griglia, come distorsione armonica.

50 anni fa gli unici grandi raddrizzatori producevano energia per le linee ferroviarie e tramviarie e gli ingegneri sapevano che era necessario prendere precauzioni per gestirli.

In genere proverebbero a isolare le armoniche utilizzando un trasformatore, che smorza quei bordi più strani trasformando la curva tra le bobine.

Le forniture ferroviarie sono gestibili perché sono siti grandi e dedicati con tutti gli accessori tecnici.

Cosa succederà quando inizieranno a piazzare grandi raddrizzatori ovunque, avvelenerà la curva sinusoidale per tutti gli altri?

Fortunatamente, i produttori di caricabatterie hanno riscontrato questo problema e hanno implementato correzioni e test per mostrare le loro prestazioni di distorsione armonica.

Di solito è un problema che si risolve da solo; se il grande raddrizzatore è separato dal resto della rete da un trasformatore, ad esempio un trasformatore di distribuzione dedicato da 500 kVA, la distorsione sarà in gran parte limitata a quella piccola parte della rete e nessun problema per gli altri utenti.

Alcuni produttori includono un trasformatore di isolamento nella progettazione del caricabatterie, separato da qualsiasi potenziale trasformatore di distribuzione. E tutti ora eseguono test di "Distorsione armonica totale" come standard e possono emettere rapporti che dicono che "THD <5%" se qualcuno inizia a fare domande.

Ma penso che l'industria abbia colto questo problema in parallelo, perché non mi vengono poste domande sul THD ormai da alcuni anni.

"Da dove verrà tutta questa elettricità? Dovremo quadruplicare la generazione! E comunque è tutta carbone!"

A partire dal carbone, sì, è un problema il fatto che produciamo ancora molta elettricità dal carbone, ma possiamo risolverlo parallelamente all’introduzione dei veicoli elettrici passando all’energia pulita per la nostra elettricità.

Anche con l’attuale tecnologia energetica, i veicoli elettrici rappresentano un risultato migliore per il clima e continueranno a migliorare nel tempo.

Per me lo studio gold standard su questo argomento è di Auke Hoekstra, utilmente riassunto e collegato in questo articolo di RenewEconomy.