Come funziona una pensilina per la ricarica solare di veicoli elettrici?

L’Idea Fondamentale alla Base di un Carport Solare for the Ricarica di Veicoli Elettrici

Un carport solare for the ricarica di veicoli elettrici combina tre funzioni in un’unica struttura: protegge i veicoli parcheggiati dall’esposizione diretta al sole, genera energia elettrica dalla luce solare e fornisce tale energia ai caricabatterie per veicoli elettrici. Il concetto appare semplice, ma il percorso dell’energia dal pannello alla batteria del veicolo comporta diversi passaggi fondamentali.

Il carport è una struttura in acciaio o alluminio con moduli solari montati sulla parte superiore. Tali moduli producono elettricità in corrente continua (DC) ogni volta che vengono colpiti dalla luce solare. L’uscita in DC viaggia attraverso i cavi fino a un inverter, che la converte in corrente alternata (AC), utilizzabile dagli edifici e dalla maggior parte dei caricabatterie per veicoli elettrici (EV). Da quel punto, l’elettricità può alimentare l’edificio, caricare una batteria oppure andare direttamente al veicolo.

Ciò che rende il sistema particolarmente vantaggioso è la tempistica. La produzione solare raggiunge il picco a metà giornata, proprio quando molti veicoli aziendali sono parcheggiati. Un carport solare per la ricarica di EV sfrutta questa sovrapposizione, trasformando il tempo di parcheggio inattivo in tempo di ricarica.

Come l’energia fluisce effettivamente dal pannello al veicolo

Il percorso dell’energia dipende dalla progettazione del sistema. In una configurazione base, i moduli solari alimentano un inverter stringa o degli inverter micro. L’uscita in AC è collegata a un quadro di distribuzione. I caricabatterie per EV prelevano energia da tale quadro come qualsiasi altro carico elettrico. Quando l’irraggiamento solare è intenso, la maggior parte dell’energia necessaria alla ricarica proviene direttamente dal carport.

L’aggiunta di un sistema di accumulo batteria modifica il flusso energetico. L’eccesso di energia solare non immediatamente utilizzata viene immagazzinato. In seguito, quando un veicolo viene collegato alla ricarica nel tardo pomeriggio o la sera, la batteria si scarica per supportare la sessione di ricarica. Ciò riduce la quantità di energia prelevata dalla rete durante le fasce orarie di picco, più costose.

Un regolatore di carica o un sistema di gestione dell’energia è posizionato al centro di tutto questo. Monitora la produzione solare, il carico dell’edificio, lo stato di carica della batteria e la richiesta del caricabatterie. Decide quindi in tempo reale da dove attingere l’energia. Durante una mattina soleggiata con basso carico edilizio, il regolatore invia l’energia in eccesso alla batteria. Durante un pomeriggio nuvoloso con diversi veicoli in fase di ricarica, miscela energia immagazzinata ed energia proveniente dalla rete per evitare un picco di domanda.

Da dove derivano i reali guadagni in termini di efficienza

Ogni passaggio di conversione comporta una piccola perdita di energia. La corrente continua (DC) prodotta dai pannelli diventa corrente alternata (AC) all’uscita dell’inverter. L’AC può poi essere nuovamente convertita in DC all’interno del caricabatterie del veicolo. Ogni singolo passaggio è efficiente di per sé, ma le perdite si sommano. Per questo motivo l’architettura del sistema è fondamentale.

I sistemi a accoppiamento in corrente continua (DC) riducono le perdite di conversione mantenendo l’energia solare e l’accumulo batteria sullo stesso bus in corrente continua prima dell’inversione. Questo approccio funziona bene quando una grande quota di energia solare viene immagazzinata inizialmente per essere utilizzata successivamente. I sistemi a accoppiamento in corrente alternata (AC) sono più facili da integrare negli impianti fotovoltaici esistenti, ma prevedono ulteriori passaggi di conversione.

La tabella seguente confronta le configurazioni tipiche per le pensiline fotovoltaiche dedicate alla ricarica di veicoli elettrici (EV).

Un esempio reale da un parcheggio per flotte

Un’azienda logistica in Arizona ha installato una pensilina fotovoltaica su trenta posti auto utilizzati da furgoni elettrici per le consegne. Il progetto originale prevedeva un semplice impianto fotovoltaico connesso alla rete, privo di sistemi di accumulo. Nei primi mesi, il team operativo ha notato che la maggior parte dei furgoni veniva collegata alla ricarica dopo il termine del giro pomeridiano, proprio quando la produzione solare stava diminuendo.

Tale disallineamento significava che l’azienda continuava ad acquistare energia elettrica costosa nelle ore serali, nonostante possedesse un impianto fotovoltaico di grandi dimensioni. La soluzione è stata l’installazione di un sistema di accumulo progettato per coprire circa quattro ore di ricarica della flotta. Dopo l’aggiornamento, la pensilina ha caricato la batteria durante le ore centrali della giornata e la batteria ha fornito energia per la finestra di ricarica serale.

Il progetto non ha eliminato il consumo dalla rete. Il sito continuava a prelevare energia durante le settimane nuvolose e nei giorni di ricarica intensiva. Tuttavia, la batteria ha spostato una quantità sufficiente di carico da ridurre in modo evidente il canone mensile per la richiesta di potenza. In seguito, il responsabile delle operazioni ha dichiarato che la batteria non era un accessorio: era l’elemento che rendeva effettivamente compatibile il parcheggio fotovoltaico con il programma della flotta.

Cosa dicono i dati sulla crescita della ricarica solare per veicoli elettrici

I parcheggi fotovoltaici rappresentano ancora una piccola quota del totale degli impianti solari, ma stanno crescendo. Secondo il National Renewable Energy Laboratory, le pensiline per parcheggi costituiscono un’opzione pratica per i siti con spazio limitato sui tetti e costi elevati del terreno. Inoltre, riducono gli effetti isola di calore e offrono parcheggi ombreggiati, migliorando così l’esperienza di dipendenti e visitatori.

L’adozione di veicoli elettrici continua a crescere in Nord America e in Europa. L’Agenzia Internazionale per l’Energia ha segnalato una forte crescita nelle vendite di EV e negli investimenti nelle infrastrutture di ricarica. Le proprietà commerciali che installano oggi sistemi di ricarica si stanno preparando a un futuro in cui dipendenti e affittuari considereranno l’accesso alla ricarica come un servizio standard.

La combinazione di produzione solare e ricarica di EV è particolarmente sensata nei luoghi di lavoro. I veicoli rimangono parcheggiati per sei-otto ore durante le ore diurne: proprio quando la produzione solare raggiunge il picco. Un carport fotovoltaico per la ricarica di EV allinea l’infrastruttura al comportamento reale, anziché costringere il comportamento a cambiare.

Limitazioni oneste che influenzano progetti reali

Non tutti i parcheggi sono adatti a un carport solare. L’ombreggiamento causato da edifici o alberi vicini può ridurre la produzione fino a modificare la convenienza economica. Il regolamento urbanistico locale potrebbe limitare l’altezza della copertura o la percentuale di superficie coperta. La pavimentazione esistente potrebbe richiedere rinforzi per sostenere i pilastri strutturali e le attrezzature per la costruzione.

La dimensione della batteria è un altro problema comune. Una batteria troppo piccola non coprirà la finestra di ricarica serale. Una batteria troppo grande aumenta i costi senza generare risparmi proporzionali. La dimensione corretta deriva dai dati reali di ricarica e dai registri intervallari dell’azienda elettrica, non da una semplice formula.

Anche la manutenzione è fondamentale. I pannelli necessitano di pulizia, gli inverter di monitoraggio e le batterie di interventi periodici. Un sistema privo di un piano di assistenza perderà prestazioni gradualmente ma costantemente. Questo calo è facile da trascurare finché un confronto tra le bollette dell’azienda elettrica non lo rivela.

Come la qualità strutturale influisce sull’intero sistema

I componenti elettrici attirano la maggior parte dell’attenzione, ma la struttura del carport determina in realtà la durata del sistema. Sollevamento causato dal vento, carico da neve ed espansione termica agiscono tutti sul telaio in acciaio. Se la struttura si muove o subisce corrosione, l’allineamento dei pannelli ne risente e la produzione diminuisce.

Kinpower fornisce strutture in acciaio e sistemi di supporto per pensiline solari per veicoli e relative infrastrutture. L'azienda gestisce un impianto produttivo nello Hebei e collabora con clienti del settore energetico e delle costruzioni per soddisfare i requisiti di installazione sul campo. Per gli sviluppatori che realizzano pensiline solari per la ricarica di veicoli elettrici (EV), disporre di un fornitore di strutture in grado di comprendere le condizioni del sito e i percorsi di carico rende il progetto più sicuro e più semplice da coordinare.