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Le colonnine per la ricarica di auto elettriche

Come funzionano, quali sono le modalità di ricarica, i tempi e i cavi da utilizzare.

Pubblicata il 8 GIUGNO 2020
Una delle incombenze principali per chi utilizza un’auto elettrica è la ricarica delle batterie. Questa può avvenire nella propria abitazione, utilizzando prese domestiche o industriali, una stazione di ricarica che gestisce l’erogazione e un cavo dotato di un sistema di protezione – detto PWM (Pulse Width Modulation) – che garantisce la sicurezza durante l’operazione. Ma se ci si trova in viaggio o lontano da casa è importante trovare e sapere come funzionano le colonnine per la ricarica delle auto elettriche.

Come funzionano le colonnine di ricarica

Di solito questi dispositivi si attivano tramite una card o una app fornite dall’operatore scelto per il servizio. La card (o la app) si usa per avviare la ricarica e poi, al termine, per interromperla. Consente anche di contabilizzare la spesa, di solito suddivisa tra una quota fissa che va all’operatore e una variabile calcolata sui kWh erogati.In base alla destinazione d’uso, le stazioni di ricarica per le auto elettriche hanno strutture differenti: si va da quelle a parete, dette anche wall box, installate nei garage o nei parcheggi sotterranei, fino a quelle a palo o a distributore, sistemate nelle strade e nei luoghi pubblici.
Soluzioni di ricarica domestica

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Per garantire la ricarica della tua auto in massima sicurezza e a condizioni convenienti

Il tempo di ricarica di un’auto elettrica è determinato dalla potenza (kW) a cui questa avviene.Bisogna però tener presente che solo raramente si effettuano ricariche complete, perché il possessore di un’auto elettrica è abituato a farne di parziali, per cui il tempo di reale occupazione della stazione di ricarica è inferiore. I fattori che determinano i tempi di ricarica non sono riferibili alla sola potenza della colonnina, ma dipendono anche dalle caratteristiche del veicolo elettrico, e in particolare da due elementi:

  • dimensione del pacco batteria: le batterie con maggiore capacità necessitano di più tempo per ricaricarsi;
  • potenza massima accettata dal caricabatteria integrato: fino a 22 kW in corrente alternata, fino a 350 kW in corrente continua.

Sistemi a norma di legge

Prima di entrare nel dettaglio di come funziona una colonnina, vediamo brevemente il quadro normativo che regolamenta le infrastrutture di ricarica installate nell’Unione Europea e in Italia. I riferimenti normativi più importanti sono:

 

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Il primo documento (Direttiva AFID) contiene i requisiti che devono essere rispettati per lo sviluppo di un’infrastruttura a servizio dei combustibili alternativi (tra i quali l’elettrico è al primo posto). Il secondo documento (PNIRE) è un insieme di linee guida promosse dal Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti con il fine di orientare lo sviluppo della mobilità elettrica in Italia.

Il focus normativo è posto sui punti di ricarica accessibili al pubblico, che vengono così definiti:

Un punto di ricarica o di rifornimento per la fornitura di combustibile alternativo che garantisce, a livello di Unione, un accesso non discriminatorio a tutti gli utenti. L’accesso non discriminatorio può comprendere condizioni diverse di autenticazione, uso e pagamento.

Le normative citate dividono i sistemi di ricarica in due tipologie, in base alla potenza massima:

  • Punto di ricarica di potenza standard: “Un punto di ricarica che consente il trasferimento di elettricità a un veicolo elettrico di potenza pari o inferiore a 22 kW, esclusi i dispositivi di potenza pari o inferiore a 3,7 kW che sono installati in abitazioni private, o il cui scopo principale non è ricaricare veicoli elettrici, e che non sono accessibili al pubblico”. Il punto di ricarica di potenza standard è dettagliato nelle seguenti tipologie di ricarica:
    • lenta = pari o inferiore a 7 kW;
    • accelerata = superiore a 7 kW e pari o inferiore a 22 kW.
  •  Punto di ricarica di potenza elevata: “Un punto di ricarica che consente il trasferimento di elettricità a un veicolo elettrico di potenza superiore a 22 kW”. Il punto di ricarica di potenza elevata è dettagliato nelle seguenti tipologie di ricarica:
    • veloce = superiore a 22 kW e pari o inferiore a 50 kW;
    • ultra-veloce = superiore a 150 kW.
    • accelerata = superiore a 7 kW e pari o inferiore a 22 kW.

 

La prima categoria (potenza standard) comprende tutti i sistemi di ricarica in corrente alternata (AC - Modo 3 secondo CEI EN 61851) e i sistemi di ricarica in corrente continua di potenza fino a 22 kW (DC - Modo 4 secondo CEI EN 61851).

La seconda categoria (potenza elevata) comprende tutti i sistemi di ricarica in corrente continua di potenza superiore a 22 kW (DC - Modo 4 secondo CEI EN 61851).

I modi per ricaricare l’auto elettrica

Le modalità di ricarica delle auto elettriche sono uguali in tutta Europa. Per quanto riguarda la ricarica presso le colonnine pubbliche, ci sono due diverse modalità  consentite:

  • Ricarica in corrente alternata (AC) o Modo 3:
    • è obbligatorio per tutti gli ambienti pubblici o privati a uso pubblico, come il parcheggio di un centro commerciale o di un hotel;
    • è basato sullo standard di sicurezza PWM, come quello domestico;
    • prevede due tipi di ricarica: una lenta, monofase (a 16 A e 230 V), e una rapida, trifase (a 32 A e 400 V);
    • consiste nel fornire alimentazione al caricabatteria interno al veicolo (la colonnina quindi è un semplice erogatore);
    • il cavo di ricarica è una dotazione del veicolo elettrico, pertanto la colonnina non dispone dei cavi per collegare le diverse auto elettriche.
  • Ricarica in corrente continua (DC) o Modo 4:
    •  consiste nel fornire alimentazione direttamente alla batteria del veicolo (la colonnina è quindi un vero e proprio caricabatteria esterno);
    •  consente di superare i limiti del caricabatteria interno al veicolo, che nel Modo 3 costituiscono un limite alla potenza e quindi ai tempi di ricarica, erogando corrente a 200 A e 400 V, per ricariche ultrarapide;
    • le stazioni di ricarica in corrente continua hanno il cavo direttamente collegato alla colonnina, un po’ come le pompe di benzina;
    • in Europa esistono due standard differenti, a cui corrispondono altrettanti tipi di connettori: CHAdeMO e CCS Combo 2.

I cavi per la ricarica delle auto elettriche

Esistono diverse tipologie di cavi per la ricarica di un veicolo elettrico. Ogni modello di auto ha solitamente in dotazione un cavo con una spina che si collega alla presa della stazione di ricarica e un connettore che si collega all’inlet (o presa) dell’auto.

La ricarica dei veicoli in ambito domestico avviene tipicamente in corrente alternata (AC) in Modo 2. In ambito pubblico la ricarica può avvenire in corrente alternata in Modo 3 o in corrente continua (DC) in Modo 4.

Per la ricarica delle auto elettriche in corrente alternata (Modo 2 e Modo 3) è prevista una tipologia principale di connettore:

  • Tipo 2 (o Mennekes) è lo standard che si è imposto in Europa.

Guida alla ricarica di veicoli elettrici

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Per la ricarica dei veicoli elettrici in corrente continua (Modo 4) sono disponibili due standard:

  • CHAdeMO (CHArge de MOve) è lo standard per la ricarica veloce in corrente continua più diffuso al mondo.
  • CCS (Combined Charging System) è un sistema che consente, oltre alla ricarica rapida in corrente continua, anche la ricarica lenta in corrente alternata. In Europa il CCS è realizzato a partire dal connettore di Tipo 2, per cui il sistema ha preso il nome di Combo 2.

 

Con l’acquisto o il noleggio di un’auto elettrica vengono dati in dotazione anche uno o due cavi di ricarica. Nel caso se ne vogliano acquistare altri, bisogna tener conto del livello di potenza del caricabatteria interno (inutile acquistare un cavo da 22 kW se l’auto può ricaricare al massimo a 7,4 kW) e della lunghezza più adatta: dovrebbe essere almeno la somma della larghezza e della lunghezza dell’auto. Ma se il cavo è troppo lungo, oltre a essere più costoso e pesante da maneggiare, aumenta anche la sua resistenza elettrica e quindi la dispersione di corrente.

 

*Il calcolo è effettuato considerando una vettura con batteria da 40kWh, da 0% a 100%.

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