Fatti interessanti sui punti di ricarica e colonnine di ricarica per auto elettriche

Chi pensa alla mobilità elettrica e vuole costruire un'auto elettrica deve anche pensare alle possibilità di ricarica. Perché la mobilità elettronica senza energia dalla presa non esiste. Ma ricaricare un'auto elettrica non è assolutamente problematico se si osservano le cose basilari. Vi spiegheremo perché l'alimentazione dalla stazione di ricarica è migliore per la vostra auto rispetto a quella di una presa di corrente a 230 V.

• Cos'è una stazione di ricarica per auto elettriche?

• Perché è necessaria una stazione di ricarica o una colonnina?

• Quali sono i metodi di ricarica?

• Come funziona una stazione di carica?

• Come viene montata una stazione di carica?

• Come si collega una stazione di carica al veicolo?

• La base di ricarica intelligente da portare con sé

• Caricare l'auto elettrica con energia solare

• Documentazione necessaria per le stazioni di ricarica

• Domande frequenti sulle stazioni di ricarica per auto elettriche

 

Cos'è una stazione di ricarica per auto elettriche?

Alcuni anni fa l'elettro-mobilità o la e-mobilità era ancora agli inizi. Ma ora i veicoli elettrici sono in aumento in tutto il mondo. Grazie alla continua evoluzione, le auto elettriche hanno abbastanza energia per percorrere sempre più strada con una carica della batteria.

Ma alla fine anche la batteria più grande si esaurisce e deve essere caricata. Nessun proprietario desidera lasciare la sua nuova auto elettronica in un parcheggio remoto. Anche se c'è una colonna di ricarica gratuita per veicoli elettrici. No, il veicolo deve essere caricato anche all'interno dell'azienda o nel garage interno.

A tale scopo è necessaria una potente stazione di carica. In inglese, una stazione di ricarica a parete privata per veicoli elettrici è anche nota come "Wallbox", "Wall Charging Station", "Home Charging Station" o anche "Wall Connector", da noi più semplicemente conosciuta come colonnina di ricarica. Tuttavia, indipendentemente dalla denominazione, il compito è sempre lo stesso: I Wallbox sono il punto di trasferimento dalla rete energetica al veicolo elettrico.

Con una potenza di carica superiore a 3,7 kW, non è più consigliabile collegare o scollegare semplicemente i connettori sotto carico. Per questo motivo la stazione di carica verifica che il veicolo elettrico sia collegato correttamente e rilascia la tensione all'uscita. In questo modo si garantisce che il processo di carica si esaurisca con la massima sicurezza possibile.

 

Perché è necessaria una stazione di ricarica o una colonnina di ricarica?

La batteria di un'auto elettrica ha una notevole capacità, altrimenti le attuali prestazioni delle moderne auto elettriche non sarebbero possibili. Se una batteria del veicolo ad alta capacità è completamente scarica, potrebbe assorbire una corrente di carica molto elevata.

La presa di corrente come fonte di alimentazione sarebbe rapidamente sovraccarica. Per questo motivo, la corrente di carica deve essere regolata o limitata. Tuttavia, la corrente di carica deve essere sufficientemente elevata per consentire al veicolo elettrico di essere riutilizzato rapidamente. D'altra parte, la rete elettrica o l'impianto elettrico locale non devono essere sovraccaricati.

La quantità di corrente che viene fornita al mezzo elettrico. dipende da quale collegamento di alimentazione è disponibile. Se la stazione di carica è alimentata solo con una tensione alternata di 230 V, può fornire una potenza molto inferiore rispetto a quando viene alimentata con una corrente trifase di 400 V.

Un piccolo esempio di calcolo per illustrare:
Un veicolo elettrico richiede circa 15 - 20 kW per 100 km di autonomia. Con una potenza di carica media di circa 10 kW, sono necessarie circa 2 ore per "ricaricare" l'energia elettrica per 100 km di autonomia. Se la carica avviene solo a circa 3 kW, per la stessa quantità di energia occorrono circa 6 ore.

Ciò indica che per ricaricare un'auto in un periodo di tempo pratico è necessaria una potenza di carica notevolmente superiore a 3,7 kW. 

Di conseguenza, è necessario un punto di carica in grado di fornire al veicolo la potenza necessaria in modo sicuro. Il Wallbox, tuttavia, non è il caricabatterie! Il processo di carica effettivo con l'aiuto di un caricabatterie avviene all'interno del veicolo.

 

Quali sono i metodi di ricarica?

La ricarica di un veicolo elettrico può avvenire in diversi modi. Con i diversi concetti di carica è fondamentale quale tensione o fonte di alimentazione è disponibile. Viene caricato tramite corrente alternata (CA) o corrente continua (CC) con diverse potenze.

Ricarica con corrente alternata

La corrente alternata è disponibile su qualsiasi presa di corrente domestica. Tuttavia, con una sola fase con 230 V e max. 16 A, la potenza è max. 3,68 kW.

Ciò che è vagamente sufficiente per i normali consumatori domestici come macchine da caffè, ferri da stiro o termoventilatori è piuttosto debole per un'auto elettrica.

Il processo di carica richiede un po' di dieci o più ore, a seconda della capacità e dello stato di carica della batteria. Se il veicolo si trova in un garage interno per tutta la notte, non è necessariamente un grande problema.

Carica con corrente trifase

Per l'uso domestico, una stazione di carica collegata alla corrente trifase è la soluzione migliore.

A differenza della corrente alternata con una sola fase, con corrente trifase sono disponibili 3 fasi.

Con una capacità di carico di 32 A per fase, ciò produce una potenza di carica di 22 kW.

In questo modo si riduce notevolmente la durata della carica e il veicolo è nuovamente pronto per l'uso dopo un breve periodo di tempo.

Alcuni produttori di veicoli spesso inseriscono nei loro veicoli una scatola di controllo (ICCB in Cable Control Box) per poter effettuare una ricarica su una presa di rete anche al di fuori del garage interno o al di fuori delle colonnine di ricarica pubbliche.

Carica con corrente continua

Durante la ricarica con corrente continua, il caricabatterie è montato direttamente nella colonna di carica. L'alimentazione del caricabatterie avviene sia dalla rete elettrica che dalle batterie tampone di un impianto solare.

Per poter utilizzare questo processo di carica, è necessario disporre di un collegamento di corrente continua sull'auto elettrica. La gestione della batteria nel veicolo comunica con il caricabatterie nella colonna tramite il cavo di ricarica. In questo modo l'intensità di corrente può essere regolata perfettamente e si verifica uno spegnimento quando la batteria è completamente carica.

Con la carica di corrente continua, le prestazioni di carica sono possibili ben oltre i 22 kW e i tempi di carica sono molto brevi. Tuttavia, i prezzi delle stazioni di ricarica a corrente continua sono estremamente elevati, per cui sono piuttosto poco interessanti per l'uso domestico privato. Se la carica rapida con corrente continua ha senso, è utile su colonnine di ricarica pubbliche come ad esempio sulle autostrade. Qui la stazione può essere utilizzata immediatamente per ricaricare completamente la batteria del veicolo in meno di un'ora. Ma anche per le aziende le colonnine di ricarica rapida sono un investimento molto interessante. In particolare quando si pianifica l'acquisto di veicoli elettrici.

Importante! 
Durante la ricarica con corrente alternata e trifase, il caricabatterie si trova in auto elettrica. Per questo motivo, è necessario sapere con precisione quale sia la potenza di carica del caricabatterie integrato. Se il veicolo si ferma solo per 7 o 11 kW max. di potenza di carica, non ha molto senso installare una stazione di carica da 22 kW o più.

 

Come funziona una stazione di carica?

Durante l'installazione di una stazione di carica su corrente alternata o trifase, la colonnina imposta con precisione l'intensità della corrente massima consentita.

L'altezza massima della corrente dipende dalla potenza del collegamento elettrico e non dalle esigenze del veicolo elettrico.

Questa informazione viene trasmessa al caricabatterie del veicolo durante la ricarica. Il caricabatterie nel veicolo regola quindi la corrente di carica in modo che l'installazione elettrica del connettore di alimentazione non sia sovraccaricata.

Con l'aiuto di trasformatori di corrente, la stazione di carica rileva e controlla il valore corrente attuale. Se questo è troppo alto, la stazione di carica può interrompere l'alimentazione del caricabatterie nel veicolo.

Per consentire alla stazione di carica e al caricabatterie di interagire tra di loro nel veicolo, nel cavo di ricarica sono presenti due linee di collegamento aggiuntive con l'etichetta CP (Contact Pilot) e PP (Proximity Pilot o Plug Present).

Grazie a una modifica della resistenza sul collegamento PP, la stazione di carica riconosce il collegamento del cavo di ricarica all'auto elettrica.

I rispettivi stati di abilitazione della carica vengono rilevati tramite le variazioni di resistenza sul connettore CP.

Allo stesso tempo, la stazione di carica emette un segnale modulato a larghezza di impulsi sul connettore CP per trasmettere la corrente di carica massima consentita al caricabatterie del veicolo.

Poiché la stazione di carica rileva l'assorbimento di corrente senza interruzioni, è possibile rilevare immediatamente le interferenze e i malfunzionamenti. In casi estremi, la stazione di carica interrompe il processo di carica e scollega il collegamento all'auto elettrica. 

Allo stesso modo, la stazione di carica può anche garantire l'autorizzazione di accesso dell'utente. Ciò può essere realizzato tramite interruttore a chiave, codice pin o tecnologia RFID. Ma anche valutazioni complete per la gestione dell'energia o il monitoraggio in tempo reale sono possibili con molte stazioni di ricarica.

 

Come viene montata una stazione di carica?

Definire la posizione di montaggio

Le posizioni di montaggio adatte devono essere quindi preferibilmente selezionate nel garage. In ambienti esterni, una stazione di carica deve resistere alle condizioni meteorologiche. Per questo motivo è consigliabile l'area protetta dalle intemperie.

Per le stazioni di ricarica completamente libere, il grado di protezione IP deve essere alto di conseguenza.

 

Collegamento elettrico

Se la posizione di montaggio è fissa, il collegamento elettrico deve essere effettuato. In molti casi si tratta di un massiccio intervento nell'installazione elettrica. Per questo motivo l'installazione deve essere eseguita da un elettricista che abbia familiarità con le norme e le procedure applicabili.

Non collegare altri dispositivi o prese alla linea elettrica che collega la scatola fusibili alla stazione di carica. Oltre alla posa dei cavi necessaria, è necessario installare anche un fusibile di linea (interruttore LS) e un interruttore di protezione da corrente residua (interruttore FI tipo A EV o tipo B). Se la stazione di carica dispone già di un sensore di corrente di guasto CC, è sufficiente un interruttore di corrente di guasto standard (FI tipo A).

Importante!
Se una stazione di carica ha una potenza di carica superiore a 12 kW, prima dell'installazione o della messa in servizio è necessario ottenere l'approvazione del gestore di rete.

 

Programmazione della stazione di carica

Molte stazioni di ricarica dispongono di ampie possibilità di regolazione, programmazione e lettura.

La corretta impostazione è importante tanto quanto il collegamento professionale alla rete elettrica.

Solo in questo modo si garantisce che il veicolo elettrico venga caricato rapidamente senza sovraccaricare l'impianto elettrico.

 

Come si collega una stazione di carica al veicolo?

Per i cavi di ricarica sono disponibili diversi sistemi di connettori che si sono più o meno fortemente definiti a seconda del produttore e del paese. Per questo motivo, prima di acquistare una colonnina di ricarica o una stazione di ricarica, è necessario sapere quale spina di carica è necessaria per il veicolo.

Spina di carica tipo 1

La spina di carica di tipo 1 è ampiamente utilizzata nella zona dell'Asia e in Nord America.

La spina di carica con i suoi cinque contatti è progettata per una potenza di carica fino a 7,2 kW.

Per i veicoli venduti in Germania con sistema a spina di tipo 1 è generalmente presente un cavo di collegamento adatto alle stazioni di ricarica con presa a spina di tipo 2.

La spina di carica di tipo 1 è dotata di 3 contatti grandi, assegnati con fase (L1), conduttore zero (N) e conduttore di protezione (PE). I due contatti più piccoli sono per le linee di segnale CP e PP.

Spina di carica tipo 2

Il collegamento noto anche come spina Mennekes è supportato da tutti i principali produttori di auto.

La potenza di carica massima per le colonne a muro private è di 22 kW, con una trasmissione fino a 43 kW nelle stazioni di carica pubbliche.

Il connettore di carica di tipo 2 dispone di 5 contatti grandi, assegnati alle fasi L1, L2 e L3 e al conduttore zero (N) e al conduttore di protezione (PE). Le linee di segnale CP e PP vengono collegate tramite i due contatti più piccoli.

Spina CCS

Il connettore combinato Charging System è un'evoluzione del connettore di carica tipo 2. Grazie a due contatti aggiuntivi nella parte inferiore del connettore è possibile una carica rapida con corrente continua (DC+ e DC-).

La presa di carica sul veicolo è quindi progettata in modo che sia possibile collegare una spina di carica di tipo 2 o una spina CCS. Nel frattempo, la spina CCS2 si è affermata in Europa. Negli Stati Uniti viene utilizzata la combinazione CCS1, in cui un connettore di carica di tipo 1 viene ampliato con contatti a corrente continua.

Le stazioni di ricarica rapida con collegamenti CCS supportano una potenza di carica fino a 125 kW.

Cavo di ricarica modalità 2

Un cavo di ricarica Mode 2 viene spesso fornito con i veicoli elettrici e consente la ricarica su una presa di rete da 230 V disponibile in commercio.

Tuttavia, i tempi di carica sono di conseguenza lunghi. La comunicazione con il caricabatterie del veicolo avviene tramite una scatola di controllo (ICCB in Cable Control Box) integrata nel cavo. In questo modo si garantisce che il caricabatterie dell'auto elettrica non sovraccarichi il collegamento di alimentazione.

Cavo di ricarica modalità 3

Per il collegamento del veicolo a una stazione di ricarica pubblica è necessario un cavo di ricarica modalità 3.

Non è necessaria una scatola di controllo integrata (ICCB), in quanto il caricabatterie del veicolo comunica direttamente con la stazione di carica.

I cavi di ricarica della modalità 3 sono dotati in Europa di due spine di carica di tipo 2.

Cavo di ricarica modalità 4

I cavi di ricarica della modalità 4 vengono utilizzati quando si carica con corrente continua e grande potenza. A causa delle elevate correnti di carica, questi cavi sono collegati saldamente alla stazione di carica. Sul lato del veicolo del cavo di ricarica è montato un connettore CSS.

 

La base di ricarica intelligente da portare con sé

Una stazione di carica mobile combina la massima potenza di carica con la massima flessibilità. La funzione è identica a quella di un cavo di ricarica modalità 2, ma la potenza di carica possibile è notevolmente superiore.

A seconda del tipo di presa di rete, è possibile una potenza di carica di 3,7 kW fino a 22 kW. In questo modo i conducenti di auto elettriche possono "ricaricarsi" praticamente a qualsiasi presa elettrica.

Per un collegamento senza problemi della presa sono disponibili i più svariati adattatori. E grazie alla codifica degli adattatori per spine, la stazione di carica rileva automaticamente l'altezza del collegamento di alimentazione disponibile.

Nel garage interno, la stazione di carica mobile viene semplicemente agganciata al supporto a parete e collegata a una presa CEE. Ora funziona in modo rapido e affidabile, come una colonnina fissa.

 

Caricare l'auto elettrica con energia solare

I costi in costante aumento e i costi di alimentazione sempre più bassi si riducono a causa dell'efficienza economica degli impianti fotovoltaici.

Invece di vendere l'energia elettrica autoprodotta agli operatori di rete a un prezzo ridotto, l'energia solare a basso costo dovrebbe essere utilizzata meglio per l'uso proprio.

In questo modo è possibile caricare un'auto elettrica. Oltre al fatto che la produzione di energia per il funzionamento di un'auto elettrica è assolutamente priva di emissioni, si può anche risparmiare. 

Ecco un piccolo esempio di calcolo:

Con una potenza di guida annuale di circa 25.000 km e un consumo medio di energia dell'auto elettrica di 16 kWh/100 km, questo produce un consumo annuo di energia di circa 4.000 kWh.

I costi energetici per l'alimentazione di rete (26 - 30 ct/kWh) sono quindi di 1.040,- fino a 1.200,- Euro.

I costi energetici per l'energia solare (11 - 14 ct/kWh) sono quindi pari a 440,- fino a 560,- Euro.

Ciò consente un risparmio annuo di circa 600 euro!

L'acquisto di un'auto elettrica è ancora più interessante se l'impianto solare esistente è già in funzione da molto tempo e il contratto per le tariffe di alimentazione è scaduto o scadrà nel prossimo futuro. In questo caso, l'impianto fotovoltaico si è ammortizzato e i costi di manutenzione e manutenzione sono ancora minimi. Di conseguenza, l'energia solare è quasi a un prezzo zero.

Ricarica bidirezionale e unidirezionale

Durante la ricarica unidirezionale, il flusso di energia solare dall'impianto fotovoltaico passa attraverso la stazione di carica all'auto elettrica. Quindi, se l'impianto solare genera più corrente di quella necessaria in casa, la corrente in eccesso fluisce nella batteria del veicolo.

Nei sistemi di ricarica bidirezionali, l'energia immagazzinata nella batteria del veicolo può essere utilizzata per alimentare i consumatori in casa la sera o la notte. La batteria del veicolo funge quasi da accumulatore intermedio e non è necessario acquistare la costosa energia di rete. Tuttavia, le stazioni di ricarica bidirezionali sono ancora in fase di sviluppo o di test.

Per ulteriori informazioni sul caricamento elettronico, abbiamo creato per voi la nostra pagina di consigli sulle tecnologie sostenibili per la disinstallazione degli edifici.

 

Documentazione per le stazioni di ricarica

Per la creazione di punti di ricarica pubblici nei parcheggi dei clienti, è necessario richiedere autorizzazioni ai servizi di gestione. Per ulteriori informazioni interessanti sugli attuali programmi consultare localmente le autorità preposte.

 

Domande frequenti sulle stazioni di ricarica per auto elettriche

Perché l'ultimo 20% dura molto più a lungo durante la ricarica?

Il motivo è la limitazione della tensione di carica. Per le batterie al litio, la tensione di carica non deve superare un determinato valore per cella. In caso contrario, le batterie potrebbero danneggiarsi. Durante la ricarica rapida di una batteria scarica, la tensione aumenta continuamente per consentire una corrente di carica costantemente elevata. Quando viene raggiunta la tensione di carica massima, le batterie non sono ancora completamente cariche. La tensione di carica viene ora mantenuta stabile al valore massimo e la corrente di carica diminuisce lentamente. La corrente di carica non è più determinata dal caricabatterie, ma dalla batteria ricaricabile. Solo quando la corrente di carica ha raggiunto un valore minimo con una tensione di carica massima, la batteria al litio è carica al 100%.

La carica lenta è migliore per la batteria rispetto a una carica rapida in 30 minuti?

Un processo di ricarica, in cui l'80% viene caricato nella batteria in 30 minuti, carica la batteria molto più di un processo di ricarica di 2-4 ore. D'altra parte, una carica a bassa corrente superiore a 12 o più ore non è ottimale. La temperatura della batteria è sempre importante durante la ricarica. Nell'intervallo da 20 a 40 °C, le batterie al litio si sentono più a proprio agio. Durante la ricarica rapida, senza una gestione razionale della batteria e della temperatura, la temperatura della batteria°può superare rapidamente il valore di 40 C.

Cosa causa un invecchiamento prematuro delle batterie del veicolo?

Le batterie ricaricabili con le quali un produttore può equipaggiare i suoi veicoli sono facilmente in grado di assorbire e fornire elevate prestazioni. Tuttavia, le batterie ricaricabili sono soggette a un certo invecchiamento. Un altro criterio è la frequenza di utilizzo e la durata tra gli utilizzi. Tuttavia, la maggiore influenza negativa ha prestazioni molto elevate a temperature molto basse e molto alte.

Dove posso trovare punti di ricarica pubblici?

L'infrastruttura di carica è sempre più estesa, in modo che i proprietari di veicoli elettrici possano trovare punti di rifornimento di energia su tutta la superficie. Nel frattempo, sono disponibili anche app per lo smartphone, dove tutti i punti di ricarica di una regione vengono visualizzati in modo chiaro.