"Si ma se tutti avessero l'auto elettrica..."

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“Si ma se tutti avessero l’auto elettrica, altro che Fukushima…”

Questa è una delle tante risposte che mi propinano gli scettici della mobilità elettrica. Ma ha senso un’obiezione del genere? La produzione energetica e la rete elettrica sarebbero in grado di supportare un repentino cambio di abitudini?
Se tutti passassero all’auto elettrica dall’oggi al domani, a quali inconvenienti potremmo andare incontro?

Ancora una volta la risposta è complicata, richiede calcoli e spiegoni…
E a noi piacciono gli spiegoni!

1,21 gigawatt aerospazio energia tecnologia domanda energetica mobilità elettrica — il blackout del 2003 fu dovuto ad una massiccia ed improvvisa richiesta di energia istantanea

Per prima cosa dobbiamo capire, non tanto quante auto ci sono, ma quanti km vengono percorsi in un anno. Come sempre facciamo un po’ di conti tagliati grossi, giusto per renderci conto dell’ordine di grandezza.
All’inizio del 2020 in Italia c’erano 39,2 milioni di patentati che percorrono mediamente 12.522 Km l’anno (il dato è un po’ vecchio ma consideriamo che nel 2020 la pandemia ha influito parecchio anche sulla mobilità, quindi è un periodo che non fa testo). Per cui facciamo un semplice prodotto: 490.862.400.000 km percorsi in un anno solo in Italia.

Quanti Kwh servono per percorrere un km? Facciamo una media tra i modelli più venduti e tiriamo fuori 15 KWh per 100Km, quindi 0,15 KWh/km.
Quindi quanti KWh servirebbero per percorrere completamente in elettrico il kilometraggio medio annuale italiano?

73.629.360.000 KWh ovvero 73.629 GWh

La produzione energetica italiana negli ultimi 10 anni oscilla intorno ai 330.000 GWh (di cui in media un 10-11% importata).
Quindi, se domani mattina ci svegliassimo tutti con un’auto elettrica in garage dovremmo sommare i suddetti 73.629 GWh. Più o meno un incremento del 22%, arrotondando.

È tanto? È poco?

Consideriamo che in 50 anni, ovvero dal 1950 al 2000, la produzione è passata da 50 a 300 mila (quindi più o meno 5000 in più ogni anno, in media) mentre dal 2000 al 2005 è arrivata oltre i 350 mila GWh (quindi 10.000 di incremento annuo). Di questo passo ci vorrebbero almeno 7 anni per arrivare alla produzione necessaria.
Vista così non sembra un problema, sicuramente l’elettrificazione del parco auto sarà decisamente più lenta, per lo meno del doppio del tempo.
Però è anche vero che, se guardiamo ai grafici di Terna, negli ultimi 10 anni la produzione è rimasta più o meno sugli stessi standard, se non addirittura diminuita. C’è da dire che la produzione va in base alla domanda, e in questi anni molte cose sono cambiate: siamo passati all’illuminazione a LED, abbiamo eliminato i tubi catodici, abbiamo imparato a fare elettrodomestici e impianti migliori e soprattutto siamo diventati più responsabili. Ormai solo i boomer lasciano la luce accesa perchè “maa siii…”. La UE si sta impegnando con programmi molto stringenti per la riduzione del consumo energetico quindi vedremo questa decrescita della domanda anche nei prossimi anni.

Quindi sappiamo che fino a 350.000 GWh possiamo arrivarci, ma poi?

In realtà la situazione è un tantino più dinamica e addirittura l’auto elettrica potrebbe essere un modo per migliorare e rendere più green la produzione stessa dell’energia. Guardiamo a quello che è lo stato al momento più virtuoso in termini di energie rinnovabili: la California.
In California si fa un massiccio impiego di fotovoltaico ed eolico, un trend che sempre più paesi stanno seguendo per cui le difficoltà attuali dello stato americano arriveranno anche per gli altri a breve. Il problema è che le fonti rinnovabili non hanno inerzia. Fin che il sole batte c’è energia, quando il sole tramonta l’energia finisce. Le uniche soluzioni sarebbero un coordinamento della rete elettrica a livello globale, in modo che si produca dove si può e si consumi dove serve, ma al momento non è fattibile, oppure l’impiego di sistemi di accumulo. Attualmente la California ha un surplus energetico diurno che fatica ad utilizzare (nonostante venda parecchio agli stati limitrofi) e si trova ad affrontare un picco nei consumi nelle ore serali, quando la produzione è al minimo. L’intenzione è quella di accumulare il surplus diurno per rilasciarlo nelle ore notturne.

come l’accumulo permette di spostare il surplus

Lo stesso vale per noi anche se siamo meno virtuosi, la maggior parte degli impianti fotovoltaici produce energia quando le case sono vuote, si stima che circa l’70% dell’energia prodotta non venga sfruttata per l’autoconsumo. Si vede chiaramente dai dati di Terna come l’Italia abbia una produzione lorda più che sufficiente al fabbisogno nazionale, eppure importa una discreta quantità dall’estero (siamo il terzo importatore netto al mondo). L’energia acquistata serve a soddisfare la richiesta nelle ore notturne quando i pannelli non producono. Visto il crescente apporto del fotovoltaico negli ultimi 10 anni (si attesta quasi al 9% della produzione) si intuisce come la mancata produzione notturna possa fare la differenza. Per questo stanno prendendo piede i sistemi di accumulo, per conservare l’eccedenza e usarla alla bisogna.

E guarda caso, l’auto elettrica è un accumulatore su ruote…

La tecnologia V2G (vehicle to grid, ovvero l’auto che funge da accumulatore per restituire poi energia alla casa) è ancora in fase di studio, non abbiamo vere applicazioni al momento ma sicuramente arriverà in futuro. Lasciamola però un attimo da parte, non diamo per scontato prenda piede, e proviamo a limitarci a un uso “intelligente” dell’auto: se venisse ricaricata durante le ore diurne, sfrutterebbe il surplus di produzione.
Alla fine dei conti, sicuramente la produzione energetica dovrà aumentare comunque, ma non è detto che debba arrivare al fatidico +22% se già parte dell’energia verrà presa dal surplus attuale. A quanto ammonti il gap però è difficile stimarlo con precisione ma il divario tra consumo diurno e notturno, se rapportato alla produzione diurna e l’importazione notturna può rendere l’idea. Valori intorno al 5-7 % non sembrano fuori scala.

i valori di tutte le fonti sommate dovrebbe superare la linea blu, invece siamo costretti ad importare energia. La differenza si spiega nella differenza tra i picchi di produzione e quelli di domanda che non combaciano. Ovviamente c’è anche altro, dispersioni, pompaggio, ecc…

La situazione nazionale vede un costante incremento delle installazioni annuali di fotovoltaico, quindi un aumento dell’energia rinnovabile che per essere sfruttata necessiterà di impianti di accumulo. Aggiungiamo un costante miglioramento delle infrastrutture, di una tendenza generale ad un consumo più consapevole, allo sviluppo dei sistemi vehicle to grid, pur non avendo la sfera di cristallo ritengo sia un traguardo fattibile in una decade.

Nella vita reale…

Tutto questo tradotto nella vita reale cosa comporta? Sempre rifacendoci ai dati di cui sopra, la percorrenza media quotidiana di un guidatore (non di un’auto, attenzione, ma di un guidatore!) è di circa 42 km al giorno, per 0,15 KWh sono 6,3 KWh al giorno. A cosa potremmo paragonarlo? Ad un elettrodomestico che consumi 1 KW per 6,3 ore. La cosa più simile è un climatizzatore da 9000 btu.
Non a caso prendo come esempio il climatizzatore perchè è qualcosa che è stato adottato in massa nel giro di poco tempo. E d’estate un climatizzatore gira anche più di 6 ore e ce n’è praticamente uno in ogni casa.

C’è un precedente storico che tutti ricordiamo: i blackout estivi, soprattutto nelle ore serali quando l’apporto delle rinnovabili incominciava a venir meno e l’uso massiccio dei climatizzatori mandava in tilt le linee. Oggi è raro che succeda anche se fino a qualche anno fa era normale, la rete elettrica è stata migliorata, il consumo reso più intelligente, molti altri elettrodomestici oggi consumano meno (TV, luce, ecc..) e la produzione è aumentata. Succederà qualcosa di simile anche con l’auto elettrica, col vantaggio che al momento abbiamo più tempo essendo un prodotto molto più oneroso di un climatizzatore, ci vorranno almeno 15 anni per avere un ricambio del parco circolante. Certo, l’analogia finisce qui perchè l’auto gira tutto l’anno mentre il climatizzatore no ma è anche vero che siamo abituati a pensare l’auto nei termini dell’endotermico, ovvero “riempi e corri”. Dobbiamo pensarla più come ad uno smartphone, quando è fermo si ricarica. Tendenzialmente si cerca di caricare solo i km che si devono fare. Se mettiamo in carica l’auto giusto il tempo per recuperare quei 42 km, poi le ricariche “grosse” saranno un’eccezione per i lungi viaggi, e fatte su impianti predisposti allo scopo come le colonnine fast.

Flattening the curve

Appiattire la curva, un frase che ultimamente abbiamo sentito spesso… Stavolta non parliamo di pandemia ma di consumo energetico. L’andamento della curva del consumo energetico vede un picco nelle ore serali (l’utilizzo domestico dell’energia supera quello della produzione industriale), di contro il picco produttivo lo abbiamo nelle ore di maggior irradiamento solare. Di per se non è un problema erogare i 6,3 KWh quotidiani per guidatore, il problema è se lo chiedono tutti contemporaneamente. Il sistema italiano ha un picco massimo di potenza lorda istantanea di 55 GW. Il blackout del 2003 venne causato da un picco di quasi 60,5 GW.
Un’organizzazione intelligente della ricarica può evitare problemi cercando di appiattire la curva modulando l’erogazione. Non è necessario ricaricare sempre alla massima potenza e di continuo, si possono sfruttare le pause in cui l’auto è ferma e il sistema di carica si tara in base allo stress della rete elettrica, se collegato in un orario in cui c’è parecchia domanda rallenterà, in un momento di maggiore disponibilità riaprirà i rubinetti.

Per concludere

La mobilità elettrica porta con se parecchie sfide, dalla creazione di accumulatori sempre più efficienti all’abbassamento dei costi di produzione. Per ora siamo ancora lontani dall’adozione di massa benchè le timeline dei vari governi si stiano facendo sempre più aggressive in funzione del riscaldamento globale. L’adeguamento per la produzione di energia credo non rientri tra sfide più urgenti, avrà tempo di portarsi al passo con la domanda con l’aumento delle installazioni e la diminuzione dei consumi in altri contesti.