Diapositiva 1 - SafeOnline.it

Auto Elettrica…’’Eppur si muove!’’
A cura di:
Nome Cognome
- Nome
Cognome
Nome–Cognome
- Nome Cognome
Alessandra
Baldoni
– Luca- D’Ago
Stefania Marchetti
Andrea Oro Nobili – Marco Piegari
Workshop
WorkshopSafe
Safe
Roma
gg mese
- Luogo Enel
Roma,
6 Luglio
20122009
– Auditorium
Agenda









Percorso normativo
Tipologia di veicoli ed evoluzione batterie
Confronto elettrico/convenzionale
Scenari di diffusione veicoli elettrici
Tariffazione di ricarica
Benefici ambientali
Impatto sulla rete
Solo FER?
Conclusioni
Verso un sistema di trasporti a basso impatto
ambientale
L’obiettivo a lungo termine (2050) dell’UE sulle emissioni di CO2 è una riduzione complessiva
dell’80-95% rispetto al 1990
Obiettivi al 2030:
 - 50% autovetture ‘’tradizionali’’
 Sistema di logistica urbana a
‘’emissioni zero‘’
Obiettivi al 2050:
 -100% autovetture ‘’tradizionali’’
 Piena applicazione ‘’chi inquina
paga’’ e ‘’chi utilizza paga’’
Obiettivi 2020:
 -1% annui GHG
rispetto al 1990
 Biocombustibili per
il trasporto al 20%
COM(2001)264
PACCHETTO
20-20-20
DIRETTIVA
2009/33/CE
2001
2008
2009
Al 2020 energia da
FER nel settore dei
trasporti pari al
10% del consumo
energetico finale
Nuove regole per le
P.A. per promuovere e
stimolare il mercato
dei veicoli puliti e a
basso consumo
energetico
COM (2011) 144
2011
STRATEGIA
TRASPORTI 2050
2011
Entro il 2050:
 Piano Strategico UE
Tecnologia dei Trasporti
(PSTT)
 Circolazione nei centri urbani
dei soli mezzi ecologici
Mercato auto elettrica: stakeholders
Attori impegnati ma ancora non allineati
Utilities di energia elettrica
Società di
produzione
Motivazioni
Incremento
produzione
energia elettrica
Società di
distribuzione
Aumento dei
servizi forniti
Società di
vendita
Fornitura
nuovo
“carburante”
Pubbliche
Case
Amministrazioni automobilistiche
Riduzione
emissioni CO2
Riduzione
dipendenza dal
petrolio
Diversificazione
prodotto
Ripresa
mercato
Installazione
colonnine di
ricarica
Attività
Investimenti per
Produzione
potenziamento Vendita energia
maggior energia
rete di
per ricarica
necessaria per
distribuzione
veicoli
veicoli elettrici
(Smart Grid)
Incentivo
monetario e
fiscale per
acquisto auto
elettrica
Sostegno a
progetti pilota
Sviluppo
tecnologia
Studi su
riduzione tempi
di ricarica
Produttori di
batterie
Sviluppo
mercato batterie
per auto elettrica
Studi su batterie
con maggiori
capacità e minor
peso e
dimensioni
Clienti finali
Riduzione
inquinamento
locale
Risparmio
economico
Utilizzo auto
elettrica in
progetti pilota
Studi sul
"discharging
mode"
Coinvolgimento
Basso
Medio
Alto
Molto alto
Dall’ibrido all’elettrico puro
IBRIDI (PHEV/HEV)
EXTENDED RANGE (EREV)
Rete Elettrica
Rete Elettrica
Electric
Motor
Battery
ELETTRICI (EV)
Electric
Motor
Battery
Rete Elettrica
Battery
Electric
Motor
 Motorizzazione termica ed elettrica
 Full Hybrid: motore elettrico a bassa velocità
e
motore termico a velocità elevate.
Possibile percorrenza ad emissioni zero
 Mild Hybrid: motore elettrico affianca quello
termico
 Minimal Hybrid: sistema Start&Stop
 Motorizzazione elettrica
 Batteria ricaricata anche da motore termico
che ne estende l’autonomia
 Motorizzazione elettrica
 Zero emissioni
Tutti recuperano energia in frenata per ricaricare le batterie
Caratteristiche batterie
Veicolo
Tipo
Tipo di
Batteria
Toyota Prius
Plug-in
PHEV
Ioni di Litio
Opel Ampera
EREV
Ioni di Litio
16
40-80
Smart
EV
Ioni di Litio
17
140
Nissan Leaf
EV
Ioni di Litio
24
175
* Ricarica a 220 V e 10-16 A
Capacità
batteria [kWh]
5,2
Autonomia in
elettrico [km]
Peso Batteria
[kg]
Tempo di ricarica
completa * [h]
Densità energia
[Wh/kg]
25
--
1,5
--
3
90
--
6-8
--
200
8
140
180
Evoluzione delle Batterie
Pile o Batterie Primarie  non ricaricabili
Tipo
Anno
Potenziale di Cella
(V)
Caratteristiche
Pila di Volta
1800
0,76
Molto grande e pesante
Pila Daniell
1836
1,10*
Grande dimensione
Pila Grove
1838
1,90
Abbandonata perché tossica
Pila zinco-carbone
1886
1,50*
Piccola dimensione, elevata autoscarica
Pila al mercurio
1942
1,30**
Piccola dimensione (anche pile a bottone), bassa capacità (ok per piccoli strumenti), tossica
Pila alcalina
1950
1,50**
Piccola dimensione (anche pile a bottone), no caduta tensione, buona durata anche se inutilizzata, basso
costo
Pila al litio
1970
3,00
Piccola dimensione (anche pile a bottone), bassa autoscarica, bassa tossicità, costo elevato
* non costante ** costante
Accumulatori o Batterie Secondarie  ricaricabili
Tipo
Anno
Densità di Energia
(Wh/kg)
Piombo Acido
1859
40
300
Nichel-Cadmio
1899
60
1.500
Nichel-Idruri metallici
1880
70
Ioni di Litio
1991
Polimeri di Litio
1996
Fonte: Elaborazioni Safe
Durata di vita
(cicli di carica)
Tempi di
ricarica (h)
Tensione di
una cella (V)
Effetto
Memoria
Autoscarica mensile
8-16
2,40
--
5%
1
1,25
Si
20%
500
2-4
1,25
parziale
30%
150
1.000
2-4
3,70
No
10%
200
500
2-4
3,70
No
10%
Prospettiva delle Batterie
 Notevole aumento della densità energetica
negli ultimi 30 anni e riduzione del peso
delle batterie
Densità energetica delle batterie
250
 Si prevede un aumento
continuo per le batterie in
termini di densità energetica,
in attesa di una scoperta che
‘’rivoluzioni’’ il settore
Wh/Kg
200
+ 180%
150
100
50
0
1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Prospettive Future:
 Envia System mira a raggiungere una densità energetica di 400 Wh/kg con batteria agli ioni di litio
 IBM prevede di ottenere al 2020 un’autonomia di 800 km con una sola carica con celle litio-aria a
parità di dimensioni e con densità energetica di 1.000 Wh/kg. Le batterie litio-aria hanno catodi
più leggeri ed il loro principale "carburante" è l'ossigeno disponibile nell'atmosfera.
Fonte: Elaborazioni Safe
Confronto auto elettrica/convenzionale
City car *
Berlina *
Parametri
Elettrica
Tradizionale
Elettrica
Tradizionale
Elettrica
Tradizionale
Potenza Motore [kW]
55
52
44
55
80
77
15.900 + batteria
10.058
22.000 + batteria
12.050
31.138
17.168
140
660
170
1.100
175
1.445
Efficienza motore
90%
Benzina 28%
90%
Diesel 40%
90%
Diesel 40%
Recupero energia cinetica
SI
NO
SI
NO
SI
NO
Consumi da fermo
NO
SI
NO
SI
NO
SI
12
41
14
57
15
41
Mix energetico italiano
49,2
97 *
56,2
137 *
61,5
99 *
Termoelettrico
62,8
97 *
71,7
137 *
78,5
99 *
FER
Tempo rifornimento
completo
COSTO AL KM ****
[c€]
0
97 *
0
137 *
0
99 *
1-8h
≈ 2 min
6–8h
≈ 2 min
30 min–8 h
≈ 2 min
2,4
9,0
2,6
8,8
2,7
7,0
Prezzo [€] *
IVA esclusa
Autonomia [km]
(v=cost)
Consumi **
[kWh/100 km]
Emissioni CO2 [gr/km] ***
•
Multispazio *
CITYCAR: Smart fortwo ECO / Smart fortwo coupè passion 71 CV ; MULTISPAZIO: Kangoo ZE Maxi 5 posti / KANGOO 1.5 dCi Compact 75 CV ; BERLINA: Nissan Leaf / Volkswagen Golf 1.6
TDI 105 CV
** Valori ottenuti per l’equivalenza: 1 lt di benzina = 9,6 kWh - 1lt di gasolio= 10,9 kWh
*** Dati ISPRA 2010: mix energetico ITA: 410 gr CO2/kWhe, termoelettrico: 523,4 gr CO2/kWhe, FER: 0 gr CO2/kWhe
**** Prezzo benzina pari a 1,799 €/lt . Prezzo gasolio di 1,691 €/lt. Per auto elettrica prezzo e.e. considerato è di 0,2 €/kWh
Fonte: Elaborazioni Safe su dati costruttori, Ispra, SQ
[Dati aggiornati al 02 07-2012]
Futuro dell’auto ‘’fossile’’ e scenari dell’auto elettrica
Scenari di diffusione al 2030
S10
Sostituzione
10%
Sviluppo spontaneo
del mercato
3 Milioni
S20
Sostituzione
20%
Ipotesi incentivi
media UE*
6 Milioni
S30
Sostituzione
30%
Incentivazione
‘’spinta’’
9 Milioni
* Proposta di legge Bipartisan – Maggio 2012: incentivi acquisto fino a 5.000 € per il periodo 2013-2015 (70 M€ per
infrastrutture di ricarica; 70 M€ per acquisto Veicoli Elettrici)
 Miglioramento efficienza motori e
diffusione biocarburanti
 Parco auto totale in circolazione in aumento e
km annui percorsi in calo = sempre più auto
per brevi percorsi

- benzina e gasolio
+ Gpl, metano, elettrica, ibrida
 Veicoli Gasolio > Veicoli Benzina tra il 2025 e
il 2030
Fonte: Elaborazione Safe su dati Unione Petrolifera, CIVES
L’energia per la ricarica quanto costerà?
Variazione Gasolio
2030 [kton]
Diminuzione
entrate Stato
[Milioni €]*
Energia di
ricarica
[GWh]**
Aumento
entrate Stato
[Milioni €]***
Diminuzione
entrate
effettive
[Milioni €]
- 520
- 915
1.050
4.905
72
978
S20
- 1.041
- 1.830
2.100
9.810
144
1.956
S30
- 1.561
- 2.745
3.150
14.715
215
2.935
Scenari
Variazione
Benzina 2030
[kton]
S10
* Componente fiscale al 28/05/2012: Benzina 101,2 c€/l; Gasolio 88,4 c€/l
** Per consumi pari a 0,15 kWh/km e per km annui percorsi al 2030 pari a 10.900
*** Considerando accisa energia ricarica=1,21 c€/kWh e IVA al 21%
Componenti base della tariffa
Energia
In base al mercato*
Tariffa specifica monomia
15,22**
[c€/kWh]
Prezzo servizio di ricarica
Fissato dal service provider***
Componente fiscale
IPOTESI
* Per utenze non domestiche in bassa tensione è pari a 10,1 c€/kWh
** TDM+OGS, perequazione (aggiornamento al II semestre 2012)
*** Considerato pari a 4,1 c€/kWh
 Fattore determinante del prezzo di ricarica sarà
la strategia dello Stato per il recupero delle
mancate entrate
 Il prezzo di ricarica incide sulla sostenibilità
dell’investimento da parte dell’utilizzatore finale
del veicolo
Fonte: Elaborazione SAFE su dati Unione Petrolifera, Nissan, AEEG
Costo ‘meno
carburante’
[c€/kWh]
20
Base case
Componente Fiscale [c€/kWh]
7,6
Worst case
Costo ’meno carburante’ [c€/kWh]
Best case
DEFISCALIZZAZIONE
20
Fattibilità economica
Parametri
Costo acquisto
[€]
Leasing
batteria
[€]
Costo
manutenzione*
[€/km]
Costo
Costo
Costo Bollo**
Assicurazione
‘’Strisce blu’’
[€]
[€]
[€]
Elettrica
19.239
784
0,012
580
0
0
Tradizionale
12.170
0
0,035
580
134
840
• Considerando 10.900 km/anno
** Valori per i primi 5 anni. Dopo i 5 anni si prevede un pagamento del 25% del bollo per auto tradizionali
 Non abbiamo considerato benefici indiretti quali l’ingresso libero nelle aree ZTL. Far
pagare l’entrare alle ZTL (vedi Ecopass) alle auto convenzionali potrebbe essere un
introito re-investibile nell’incentivazione dell’auto elettrica
City car
Elettrica
Tradizionale
Base case
8,2
Ricarica =
37c€/kWh
COSTO AL KM
[c€]
4,5
9,0
4,5
Worst case
10,3
Ricarica =
49c€/kWh
COSTO AL KM
[c€]
6,0
9,0
5,5
Best case
Ricarica =
29c€/kWh
COSTO AL KM
[c€]
7,3
3,6
Fonte: Elaborazione Safe su dati costruttori, Unione Petrolifera, CIVES, ACI, Generali
9,0
4,0
Vantaggi ambientali: CO2 & co.
 Il maggiore beneficio si ricava se
l’e.e. di ricarica è prodotta da sole
FER
Variazione CO2
S20 S20
S10 S10
S30 S30
MIX
-1.412
FER
FER
-3.423
MIX
MIX
MIX
MIX
-2.824
FER
FER
Obiettivo
ITALIA
20-20-20
-6.846
FER
FER
kton
-104.000
-4.235
-10.268
Il ΔCO2 tiene conto di: emissioni veicoli* ;produzione carburanti**; generazione e.e. di
ricarica***
* Emissioni benzina 2,38 kgCO2/l ; gasolio 2,65 kgCO2/l
** Dati di emissione medi Direttiva 2009/30/CE
*** Valore mix energetico nazionale: 0,41 kg CO 2/kWhe
MIX: ricarica da mix elettrico nazionale
 S30: I valori di riduzione di CO2
risultano essere il 9,9% dell’Obiettivo
Pacchetto Clima – Energia in caso
«ricarica da FER»; del 4,2% in caso di
«ricarica
da
mix
energetico
nazionale»
FER: ricarica da sole FER
Fonte: Elaborazioni Safe su dati Ispra, Unione Petrolifera, Quattroruote, Direttiva 2009/30/CE (Direttiva Fuel), Regolamento UE 715/2007
 Una riduzione dei composti, quali i
PM10, comporta un abbattimento
dell’inquinamento locale delle
metropoli (non sarebbero più
necessarie azioni come blocco del
traffico)
Carichi sulla rete elettrica per lo scenario S30
Ipotesi di
ricarica*
N⁰ auto
Potenza di ricarica (kW)
Fascia oraria
2/3
3
19.00 - 7.00
1/3
43
10.00 - 17.00
* Ipotizzando un’energia media giornaliera di ricarica di 12 kWh
 Nello scenario S30 il carico medio richiesto sulla rete è:
 6 GW (fascia oraria notturna)
 5 GW (fascia oraria diurna)
 La situazione attuale di overcapacity copre l’incremento di energia necessaria per la ricarica del veicolo elettrico
 L’ aumento del carico nella fascia diurna e in quella serale (18-22) contribuirebbe ad innalzare il livello di picco per la rete di
distribuzione creando problemi alle componenti di rete
 Sono necessarie infrastrutture intelligenti (SMART GRID) che modulino il carico al fine di ottenere una distribuzione uniforme
nel tempo dell’aumento della domanda
Fonte: Elaborazione SAFE su dati Terna
Auto elettrica e FER
L’aumento di energia da FER al 2030 è in grado di coprire la domanda derivante dalla
diffusione delle auto elettriche?
Produzione FER 2010
Fonte: Elaborazione Safe su dati Terna , ENEA
Produzione FER 2030
Scenario Politiche Correnti
Scenario Road Map
Aumento FER= 58,1 TWh
Aumento FER= 76,1 TWh
Sì, si puo’ fare
ΔFER f,m,o = (ΔFERf 2030-2010) x
Media mese maggiore produzione FER 2010
K
Produzione tot FERf 2010
Media mese minor produzione FER 2010
(Settembre)
(Maggio)
MWh
MWh
MWh
MWh
Fonte: Elaborazione SAFE su dati Terna
Conclusioni
 Necessario coordinamento tra diversi attori coinvolti nel mercato dell’auto
elettrica
 Diffusione dell’auto elettrica legata allo sviluppo delle infrastrutture di ricarica
e delle batterie
 Sostenibilità economica dell’auto elettrica possibile, allo stato attuale, con
politiche incentivanti da parte delle amministrazioni pubbliche
 Necessità di una gestione intelligente della rete di distribuzione (Smart Grid)
 Auto elettrica più green se ricaricata da “sole FER”
 Diversa concezione della mobilità e cambiamento delle abitudini sociali
Ci sono voluti tre secoli prima che venisse riconosciuta la validità delle teorie di Galileo.
Con il giusto impegno la diffusione dell'auto elettrica può essere più veloce.