Che cos'è la gestione del carico (load management) nella ricarica dei veicoli elettrici?

Quando vuoi ricaricare più veicoli elettrici contemporaneamente, spesso il vero limite non è il caricatore, ma la capacità elettrica dell'edificio. La potenza impegnata di un condominio, di un'azienda o del parcheggio di un centro commerciale è limitata: se tutti i caricatori funzionano insieme alla massima potenza, scatta l'interruttore generale oppure il trasformatore va in sovraccarico. La gestione del carico (load management) è proprio il sistema che risolve questo problema.

Che cos'è la gestione del carico (load management)?

La gestione del carico è un metodo di controllo che distribuisce in modo intelligente la potenza tra più caricatori senza superare la capacità elettrica disponibile in un impianto. Il sistema monitora di continuo la potenza totale assorbita e la bilancia aumentando o riducendo la corrente (in ampere) erogata dai caricatori. Così, anche se cresce il numero di veicoli in carica nello stesso momento, il consumo totale resta entro il limite di sicurezza dell'impianto.

In breve, la gestione del carico consiste nel «ripartire la potenza». Quando è in carica un solo veicolo, questo può ricevere più potenza; quando sulla stessa linea si collegano un secondo e un terzo veicolo, il sistema ripartisce automaticamente la potenza tra loro. Nessun veicolo assorbe un carico tale da mettere a rischio la rete.

Perché serve? Il rapporto tra potenza (kW) e capacità

Il kW esprime la potenza, cioè la velocità della ricarica; il kWh è invece la quantità di energia trasferita al veicolo. Anche la potenza impegnata di un impianto è limitata e si misura in kW (o kVA). Per esempio, anche una sola wallbox AC da 22 kW può occupare una parte importante della capacità disponibile di un piccolo edificio.

Quando si installano più punti di ricarica, i conti si complicano in fretta. Se cinque wallbox da 22 kW funzionano contemporaneamente alla massima potenza, si genera una domanda di 110 kW. La potenza impegnata della maggior parte dei condomini o delle piccole aziende non la regge. Senza gestione del carico, l'unica soluzione sarebbe un costoso aumento della potenza impegnata o un nuovo trasformatore. Grazie alla distribuzione intelligente, invece, puoi continuare a usare l'infrastruttura esistente.

• Evita che scatti l'interruttore generale e previene le interruzioni di corrente.
• Riduce la necessità di un costoso aumento della potenza impegnata o di un nuovo trasformatore.
• Permette di installare più punti di ricarica con la stessa infrastruttura.
• Garantisce che tutti i veicoli si ricarichino in modo sicuro ed equilibrato.
• Evita i costi elettrici aggiuntivi dovuti al superamento della potenza impegnata.

Che cos'è il bilanciamento statico del carico?

Il bilanciamento statico del carico è il metodo in cui la potenza totale destinata ai caricatori è limitata da un tetto fisso, stabilito in anticipo. All'impianto si assegna, per esempio, un budget di 40 kW: il sistema ripartisce questi 40 kW tra i veicoli collegati e non supera mai questo limite.

Con questo approccio i caricatori non sanno quanta potenza assorbe il resto dell'edificio (ascensori, illuminazione, climatizzazione e così via). Il budget per la ricarica viene quindi fissato basso, per sicurezza, ipotizzando il momento in cui gli altri carichi dell'edificio sono al massimo. Il bilanciamento statico è semplice da installare e non richiede un misuratore aggiuntivo; però, poiché non riesce a sfruttare la capacità della rete che resta inutilizzata, la sua efficienza è limitata.

Che cos'è il bilanciamento dinamico del carico?

Il bilanciamento dinamico del carico è un metodo più evoluto: un misuratore intelligente di corrente/energia, installato all'ingresso principale dell'impianto, legge di continuo il consumo reale istantaneo dell'edificio, e il sistema trasferisce in tempo reale ai caricatori la capacità libera che resta disponibile per la ricarica.

Per esempio, di giorno in azienda, mentre funzionano climatizzatori e macchinari, alla ricarica viene destinata poca potenza; la sera, quando i carichi calano, agli stessi punti di ricarica se ne rende disponibile molta di più. Quando il consumo totale si avvicina al limite della potenza impegnata, il sistema riduce automaticamente la corrente di ricarica e la aumenta di nuovo appena la capacità si libera. Così l'infrastruttura esistente viene sfruttata nel modo più efficiente, sia per l'edificio sia per i veicoli.

Il bilanciamento statico del carico riserva alla ricarica un budget fisso; il bilanciamento dinamico, invece, legge il consumo istantaneo dell'edificio e distribuisce in tempo reale alla ricarica la capacità libera rimasta.

Che cos'è il bilanciamento delle fasi (phase balancing)?

Nella maggior parte delle strutture aziendali e dei grandi impianti in Turchia l'elettricità arriva su tre fasi (trifase). Una parte dei veicoli e dei caricatori assorbe potenza da una sola fase (monofase), mentre altri usano tutte e tre le fasi insieme. Se i carichi di ricarica sono distribuiti in modo squilibrato tra le fasi, una fase può andare in sovraccarico mentre le altre restano sottoutilizzate: ne derivano interventi delle protezioni e un uso inefficiente della capacità.

Il bilanciamento delle fasi distribuisce il carico di ricarica nel modo più uniforme possibile tra le tre fasi, così che nessuna fase vada in sovraccarico. I sistemi intelligenti di gestione del carico ottimizzano la distribuzione tenendo conto di quale veicolo assorbe da quale fase e aiutano a ottenere il massimo rendimento dalla capacità disponibile.

Il ruolo di OCPP e CSMS nella gestione del carico

Negli impianti con più dispositivi, la gestione del carico ha bisogno di un cervello centrale. L'OCPP (Open Charge Point Protocol) è uno standard di comunicazione aperto con cui dialogano i caricatori e il software di gestione centrale (CSMS). Il CSMS vede lo stato di tutte le stazioni, imposta i limiti di corrente e invia i comandi per ripartire la potenza tra i dispositivi.

In questo modo i dispositivi compatibili OCPP si possono monitorare da remoto, raggruppare e gestire con profili di ricarica intelligente. L'amministratore può impostare in modo centralizzato scenari come dare priorità alla ricarica nella fascia tariffaria notturna, ridurre la potenza in determinati orari o definire limiti diversi per gruppi di veicoli. I modelli Bemis compatibili OCPP sono progettati per questo tipo di gestione remota e intelligente.

Gestione del carico locale e in cloud

La gestione del carico può funzionare su due livelli. Nella gestione locale i dispositivi comunicano tra loro all'interno della stessa rete dell'impianto e si ripartiscono la potenza; il bilanciamento continua anche se cade la connessione internet. Nella gestione basata su cloud/CSMS, invece, il software centrale si occupa di funzioni più ampie come fatturazione, reportistica e controllo da remoto. Le installazioni più affidabili di solito usano entrambi i livelli insieme.

Scenario di esempio: molti veicoli con una potenza impegnata limitata

Nel parcheggio di un condominio si vogliono installare 6 wallbox da 11 kW, ma il budget di potenza che l'edificio può destinare alla ricarica è di soli 33 kW. Senza gestione del carico, se i 6 dispositivi funzionassero tutti insieme alla massima potenza, si genererebbe una domanda di 66 kW, il doppio della capacità dell'edificio: semplicemente non è possibile.

Con la gestione dinamica del carico lo scenario funziona così: se a tarda notte è collegato solo 1 veicolo, può ricevere quasi tutti gli 11 kW. Quando si collegano 3 veicoli contemporaneamente, i 33 kW vengono divisi per tre e ogni veicolo riceve circa 11 kW. Se si collegano 6 veicoli insieme, il sistema rende disponibili a ciascuno in media circa 5,5 kW: i veicoli si ricaricano un po' più lentamente, ma tutti in sicurezza e nello stesso momento. Il limite di 33 kW non viene mai superato. Man mano che i veicoli completano la ricarica e se ne vanno, la capacità liberata passa automaticamente a quelli ancora in carica.

Quali impianti richiedono la gestione del carico?

• Parcheggi di condomini e complessi residenziali: luoghi in cui molte unità abitative condividono un'utenza comune con potenza limitata.
• Parcheggi aziendali e di uffici: impianti in cui i veicoli dei dipendenti si ricaricano tutti insieme durante il giorno.
• Centri commerciali, hotel e parcheggi commerciali: aree con un intenso traffico di veicoli e una domanda variabile.
• Hub di ricarica per flotte: depositi in cui molti veicoli vengono ricaricati insieme in determinati orari.
• Tutti gli impianti con più punti di ricarica su un'unica utenza: ogni luogo in cui la domanda totale rischia di superare il limite.

In un'installazione indipendente, come una villa con una sola wallbox collegata, la gestione del carico non è obbligatoria; ma in ogni scenario in cui due o più punti di ricarica condividono la stessa utenza, nella pratica diventa una necessità.

Scegliere le apparecchiature giuste

Per sfruttare la gestione del carico servono caricatori in grado di comunicare e di modificare da remoto l'impostazione della corrente. Le wallbox AC Type 2 di Bemis (3,7–22 kW) e le stazioni di ricarica rapida DC CCS2 offrono soluzioni adatte alle installazioni multiple e agli scenari di ricarica intelligente; i modelli compatibili OCPP, inoltre, si possono integrare in architetture di gestione centralizzata e di bilanciamento dinamico.

Bemis E-V Charge, che produce internamente le sue apparecchiature nel proprio stabilimento di Bursa (Turchia), supporta progetti di scala diversa, dal condominio alla flotta, con dispositivi marcati CE e con grado di protezione IP65–IP66. Per scegliere correttamente dispositivo, cavo e architettura, l'approccio più sensato è pianificare fin dall'inizio il budget di potenza dell'impianto e il numero di veicoli.

In sintesi

La gestione del carico è la chiave per ricaricare in sicurezza più veicoli senza superare una capacità elettrica limitata. Il bilanciamento statico riserva alla ricarica un tetto fisso, mentre quello dinamico legge il consumo reale dell'edificio e sfrutta in tempo reale la capacità libera. Insieme al bilanciamento delle fasi e alla gestione tramite OCPP/CSMS, gli impianti con più dispositivi possono crescere senza costosi investimenti infrastrutturali.