EV charger: sistemi di ricarica elettrica per case, condomini e parcheggi

Un EV Charger, Electric Vehicle Charger, è un dispositivo di ricarica di veicoli elettrici ad uso domestico o privato. Consente agli utenti di caricare i loro veicoli elettrici con una potenza fissa mentre l’energia proviene il più possibile dal fotovoltaico, l’energia mancante verrà poi prelevata dalla rete.

Come funziona la ricarica EV Charger

Gli EV Charger sono alla base della mobilità elettrica o e-Mobility, ovvero la pratica di utilizzare forme di trasporto ecologiche, alimentate ad energia elettrica anziché a benzina. Ogni aspetto dei sistemi di ricarica EV Charger viene regolamentato da una precisa normativa di riferimento, la IEC 61851-1. Essa definisce 4 modi di ricarica degli EV Charger, ovvero 4 standard identificati universalmente come Modo 1, Modo 2, Modo 3 e Modo 4. La norma stabilisce inoltre quali sono le diverse tipologie di prese di ricarica.

• Ricarica Modo 1: è utilizzata per la ricarica lenta in corrente alternata AC, tipicamente per veicoli quali biciclette, scooter elettrici, minivetture. La ricarica modo 1 non è adatta per le auto e, in Italia, è consentita esclusivamente in ambito privato. Nei sistemi di ricarica in modo 1 il caricabatterie è a bordo del veicolo.
• Ricarica Modo 2: è dedicata esclusivamente alla ricarica lenta, in contesti privati. Avviene in corrente alternata AC tramite collegamento a una presa di corrente domestica o industriale. Come per il modo 1, anche per il modo 2 il caricabatterie è a bordo del veicolo. A differenza del modo 1, dove la ricarica avviene tramite un semplice cavo elettrico, nel il modo 2 è previsto un cavo dedicato, equipaggiato con un dispositivo di protezione e controllo.
• Ricarica Modo 3: in Italia, è l’unico consentito per la ricarica dei veicoli elettrici in ambito pubblico, in corrente alternata. È il modo di ricarica utilizzato dai sistemi di ricarica permanenti, come le Wallbox domestiche e nelle colonnine di ricarica pubbliche. Il modo 3 è adatto sia per la ricarica lenta sia per la ricarica veloce. La stazione di ricarica è in grado di calcolare continuativamente la disponibilità di corrente massima, in funzione della rete e del cavo di connessione e di trasmettere questo dato al veicolo che si adatta di conseguenza. Il veicolo, attraverso un segnale in tensione, comunica il proprio stato alla stazione di ricarica.
• Ricarica Modo 4: corrisponde al sistema di ricarica veloce FAST DC, in corrente continua, con potenze comprese tra i 20 e i 50 kW. Il modo 4 consente di effettuare la ricarica completa di un veicolo elettrico nel giro di qualche minuto. Nel modo 4 il caricabatterie è esterno al veicolo ed è parte integrante della colonnina. Siccome la ricarica in modo 4 avviene in corrente continua, è necessaria la presenza di un convertitore di corrente esterno al quale collegare il veicolo, per questo motivo sono generalmente più ingombranti.

Tipologie di stazioni di ricarica EV Charger

Esistono differenti tipologie di EV Charger. Si distinguono in:

• In relazione alla destinazione d’uso: colonnine di ricarica ad uso domestico e pubblico. La differenza principale tra le colonnine di ricarica pubbliche e le colonnine di ricarica domestiche è rappresentata essenzialmente dalla potenza massima disponibile nella struttura che ospita il punto di ricarica. Altra differenza è rappresentata dal design del dispositivo: generalmente i dispositivi domestici sono di dimensioni più ridotte, e quindi con funzionalità più modeste, rispetto a dispositivi utilizzati in ambito pubblico. Per caricare l’auto elettrica a casa è sufficiente installare una stazione di ricarica AC, cioè con corrente alternata, rappresentata tipicamente da una Wallbox. Dotarsi di una stazione di ricarica per veicoli elettrici in casa è un grosso vantaggio, in quanto permette di ricaricare la propria auto mentre è in sosta in garage. Le colonnine di ricarica pubbliche sono invece quelle che si possono trovare nei parcheggi pubblici, nelle strade, negli aeroporti, nelle stazioni ferroviarie oppure in prossimità di supermercati, negozi o altre attività commerciali. La stazione di ricarica pubblica tendenzialmente presenta potenze in AC più elevate e può essere anche alimentata in DC, cioè a corrente continua, che garantisce una carica con potenza e velocità ancora più elevate;

• In base alla corrente: è necessario fare una distinzione tra ricarica AC e DC, ovvero ricarica in corrente alternata e corrente continua. Le batterie funzionano in corrente continua DC, ma quella erogata dalla rete elettrica nazionale è corrente alternata AC. È doverosa la presenza di un convertitore che trasformi la corrente alternata in continua per poterla trasferire alle batterie del veicolo elettrico. Nella ricarica di tipo AC, la rete elettrica alimenta il caricabatterie integrato nel veicolo, che converte la corrente alternata in continua. Lo spazio messo a disposizione del veicolo è limitato e così la sua capacità di fornire energia alla batteria. Per questo motivo la ricarica in AC è una ricarica lenta. Mentre nella ricarica DC, la corrente viene convertita da AC a DC nella colonnina e alimenta direttamente la batteria del veicolo. Non esistono vincoli di dimensioni e quindi il caricabatterie può essere più performante e offrire tempi di ricarica rapidi;

• In funzione della potenza: ricarica lenta, ricarica accelerata, ricarica veloce e ricarica ultraveloce. Per quanto riguarda il tipo di ricarica, gli EV Charger si suddividono in due classi di potenza, standard ed elevata, a seconda che la potenza disponibile per il processo di carica sia inferiore o superiore a 22 kW.

I punti di ricarica standard, a loro volta, si suddividono in ricarica lenta se la potenza è inferiore a 7 kW e in ricarica accelerata se la potenza è superiore a 7 kW (ma comunque inferiore a 22 kW). I punti di ricarica con potenza elevata si suddividono invece nelle classi veloce (o fast), con livelli di potenza compresi tra 22 kW e 50 kW, e ultraveloce (o ultra-fast) con potenze superiori a 50 kW. Le colonnine con potenza elevata (superiore a 22 kW) utilizzano un sistema di carica in corrente continua, con tensioni comprese tra 200V e 400V, mentre le colonnine con potenza standard possono utilizzare sia la corrente alternata che quella continua.

Quanti kW servono per una Wallbox

Una stazione di ricarica domestica in genere si definisce Wallbox, perché per installarla viene fissata a una parete. L’impianto domestico monofase opera a una tensione di 230 Volt, la scelta per le Wallbox da 3,7 kW e 7,4 kW è quasi naturale, soprattutto sulla prima, essendo molti contratti domestici limitati a 3 kW. In questo caso, si può approfittare dell’aumento gratuito a 6 kW nelle ore notturne e nei festivi. In alternativa, si può passare a un impianto trifase con tensione a 400 Volt per avere potenze fino a 22 kW. Seguendo questa ipotesi, il tempo di ricarica dell’auto elettrica a casa è analogo a quello che si otterrebbe con la ricarica a corrente alternata su suolo pubblico. Le colonnine su suolo pubblico operano in genere con tensione a 400 Volt (quelle più veloci anche a 800 Volt) e con potenze massime da 22 kW a salire. Le colonnine a corrente alternata con presa Tipo 2 operano in genere a fino 22 kW, ma si possono raggiungere anche potenze di 43 kW quando il cavo è collegato all’infrastruttura di ricarica. ... leggi tutto