La “smart city” è un modello di città che ha come scopo ultimo il miglioramento della qualità della vita. Come? Grazie all’aumento dell’efficienza energetica e all’ottimizzazione dei consumi, alla riduzione di emissioni inquinanti, al miglioramento della mobilità e dei trasporti di merci e di passeggeri. Perché la e-mobility è una realtà e non un’utopia.
di Silvio Della Casa
Responsabile dell’Informazione Tecnico-Scientifica
di ABB SpA – ABB SACE Division
Le questioni che maggiormente preoccupano per il futuro, a livello globale, non richiedono ormai molte parole per essere richiamate e descritte. Più o meno tutti, anche se con livelli diversi di consapevolezza e al di là delle reazioni puramente emotive, sappiamo a quali rischi si andrà incontro a causa della mancata tutela dell’ambiente, dell’inquinamento, del depauperamento delle riserve di materie prime e della progressiva insufficienza dell’energia prodotta da fonti tradizionali. Quel che è certo è che il superamento di questi problemi richiederà un graduale ma determinante cambiamento nel modo di vivere e agire; ciò implica anche lo sviluppo di progetti assolutamente innovativi che, sfruttando le opportunità rese disponibili dalle tecnologie sempre più evolute, possano integrare tra loro anche aspetti, tecnici e non, fino ad oggi tradizionalmente a sé stanti e apparentemente poco correlati. Il concetto di “smart city” rientra in questo nuovo modo di intendere le realtà in cui viviamo quotidianamente. La “smart city” è un modello di città che ha come scopo ultimo, ovviamente, il miglioramento della qualità di vita dei cittadini e che, per ottenere questo risultato, rivolge l’attenzione verso molteplici obiettivi tra cui, in particolare, l’aumento dell’efficienza energetica e l’ottimizzazione dei consumi a ogni livello, la riduzione di emissioni inquinanti, il miglioramento della mobilità e, in generale, dei trasporti sia di merci che di passeggeri.
ESIGENZE E INTERVENTI PER UNA "SMART CITY"
L’efficienza energetica è, chiaramente, l’esigenza fondamentale di una “smart city” e condiziona sensibilmente, migliorandoli, anche gli altri aspetti sopra ricordati, come la tutela dell’ambiente e la mobilità sostenibile. Il miglioramento dell’efficienza coinvolge, anzitutto, gli edifici, sia residenziali che terziari e industriali, e si realizza mediante diversi tipi di intervento, come il differimento di specifici consumi verso fasce orarie che consentono di livellare il carico elettrico globale e l’applicazione dei sistemi di building automation, con i quali si possono ottenere risparmi che vanno dal 30 al 60 percento in funzione di vari fattori, tra cui le caratteristiche costruttive e le effettive modalità di utilizzo degli immobili, l’area geografica in cui sono collocati e la loro esposizione ai fattori climatici. Un ulteriore contributo può venire dalle tecnologie di autoproduzione dell’energia e dall’integrazione in rete dell’energia proveniente da impianti di generazione distribuita di taglia media e piccola che sfruttano, in particolare, le fonti rinnovabili. Queste ultime, data la loro possibile discontinuità, richiedono anche una particolare attenzione ai sistemi di accumulo (energy storage). Se poi la città è dotata di attività portuali, un ulteriore interessante campo di intervento è quello dell’elettrificazione delle banchine, a partire dalla distribuzione in media tensione, per fornire l’energia elettrica necessaria alle navi all’ormeggio, senza che queste debbano mantenere i motori accesi durante la sosta. ABB è in grado di fornire soluzioni ad alta tecnologia per tutte queste esigenze che caratterizzano una “smart city”, non ultime quelle correlate con la e-mobility, che è un approccio essenziale per apportare miglioramenti e benefici al problema della mobilità cittadina.
MOBILITA' ELETTRICA E RETI DI DISTRIBUZIONE
Un’ampia diffusione dei veicoli elettrici per la mobilità individuale implica inevitabilmente la necessità di una presenza abbastanza capillare di punti di rifornimento connessi alle reti pubbliche di distribuzione dell’energia. La casualità e la contemporaneità di numerose auto poste in ricarica potrebbero provocare ingenti picchi di carico per le reti stesse; di conseguenza per non generare un aumento dei costi di produzione e distribuzione e, soprattutto, per evitare sovraccarichi sui dispositivi di rete, per esempio i trasformatori, con possibili black out in aree più o meno estese, occorre creare una gestione dei sistemi di ricarica che consenta di mantenere entro limiti accettabili il carico sulle reti di distribuzione. Ciò si ottiene, in particolare, sfruttando i periodi di minore richiesta di energia, tipicamente le ore notturne in cui la produzione delle centrali è sottoutilizzata, in un contesto di gestione integrata di reti intelligenti, le cosiddette “smart grid”.
L’adozione dei veicoli elettrici può anche contribuire a risolvere i già citati problemi di accumulo dell’energia nei periodi in cui la produzione è superiore alla richiesta, per esempio sfruttando le batterie dei veicoli parcheggiati nelle autorimesse delle aziende pubbliche. Le stesse batterie, giunte al livello di vita non più utile per l’efficienza delle auto, potrebbero essere ancora utilizzate per lo stoccaggio di energia.
I SISTEMI DI RICARICA
La batteria, cioè l’elemento fondamentale che per quasi un secolo ha rappresentato una limitazione decisiva al successo dei veicoli elettrici, non rappresenta più un ostacolo significativo al diffondersi dell’e-mobility, grazie alle moderne batterie agli ioni di litio e agli ulteriori sviluppi tecnologici in corso per questi prodotti. Il problema più importante è ora quello di garantire la ricarica delle batterie attraverso sistemi pratici, convenienti e sicuri e che, come detto, non creino problemi alle reti di distribuzione dell’energia. ABB sta già fornendo supporto a diversi progetti di e-mobility tramite la fornitura dei componenti necessari per i sistemi di ricarica e la realizzazione di questi ultimi nelle tre differenti tipologie che, a regime, caratterizzeranno queste applicazioni: soluzioni a ricarica lenta, semirapida, rapida/ultrarapida. Le soluzioni a ricarica lenta sono dedicati alle applicazioni residenziali. Efficienti e a bassa potenza, sono progettate per ricaricare le batterie nel corso della notte, quando le tariffe dell’energia sono ridotte perché in periodi di minore richiesta.
I sistemi semirapidi sono destinati alle stazioni pubbliche di ricarica e possono ricaricare una batteria nel giro di poche ore. Si prevede possano essere installati in generale nei parcheggi (aziendali, centri commerciali, edifici pubblici) per essere utilizzati da utenti che vi lasciano fermo il veicolo per alcune ore. La soluzione rapida/ultrarapida utilizza convertitori di elevata potenza e consente di ricariche particolarmente veloci: con le batterie esistenti sono già in grado di ricaricare una batteria all’80% in meno di 25 minuti, ma in sinergia con le batterie di ultima generazione si può ipotizzare per il futuro tempi ancora inferiori, dell’ordine di pochi minuti, paragonabili a una sosta per un pieno di benzina. L’utilizzo dei sistemi a ricarica rapida/ultrarapida sarà, specificatamente, lungo strade e autostrade. Grazie alla propria ampia gamma di apparecchiature elettroniche di potenza, ABB sta sviluppando vari modelli di questo tipo in funzione delle richieste specifiche degli utenti. In Italia, in particolare, ABB sta sviluppando sistemi per la ricarica lenta residenziale e per la ricarica semirapida. Il prodotto residenziale sarà disponibile a breve, poiché già esistono i prototipi funzionanti e certificati secondo la normativa vigente. I sistemi di ricarica semirapida richiedono anche uno studio di configurazione e design in funzione delle diverse situazioni applicative, nello specifico per ciò che riguarda la metodologia di addebito: con carte di credito, a parchimetro con emissione di biglietto che all’uscita dal parcheggio consente di addebitare sia il costo della sosta che della eventuale ricarica, mediante immissione di codice con gestione di addebito a livello centralizzato. Anche per questo si sta lavorando per avere disponibili adeguate soluzioni tecnologiche nel corso del corrente anno.