I camion pesanti, o semi-camion con un peso totale a terra superiore a 26,000 libbre, sono responsabili di circa il 15% del consumo energetico totale dei trasporti statunitensi e delle emissioni di gas serra. Elettrificare questi veicoli sarebbe un passo significativo verso la decarbonizzazione dei trasporti negli Stati Uniti. Tuttavia, l'opportunità per i veicoli elettrici a batteria (BEV) negli autotrasporti pesanti è molto dibattuta a causa delle preoccupazioni relative all'autonomia del veicolo, ai requisiti di ricarica e al peso della batteria.
Ricercatori dell'Agenzia Nazionale Rinnovabili Energia Laboratory (NREL), in collaborazione con due servizi elettrici, ha recentemente studiato una promettente opportunità di elettrificazione a breve termine in questo segmento attraverso la ricarica in deposito. Questa ricerca, che esamina molteplici operazioni di autotrasporto a corto raggio, è dettagliata in un recente articolo di Nature Energy. Il team ha inoltre esplorato l'impatto di questi veicoli sulla rete, dimostrando che nella maggior parte dei casi sono già esistenti la tecnologia può ospitare la ricarica dei camion presso i depositi.
"Per anni, l'industria degli autotrasporti è stata scettica nei confronti dei veicoli elettrici pesanti", ha affermato Brennan Borlaug di NREL, analista di ricerca e autore principale dello studio. "Questa percezione sta cambiando e la nostra ricerca suggerisce che alcune operazioni a corto raggio possono essere elettrificate oggi con una ricarica di deposito a potenza relativamente bassa che non sovraccarica la rete".
I camion a corto raggio rappresentano una quota significativa della popolazione totale di camion
Mentre la maggior parte delle persone immagina semi-camion che trasportano carichi pesanti su lunghe autostrade, i dati raccolti dall'US Census Bureau suggeriscono che quasi l'80% dei camion pesanti opera principalmente entro un raggio di 200 miglia. Questi camion rappresentano circa il 50% del consumo energetico totale dei veicoli pesanti e sono in genere responsabili della distribuzione delle merci tra i magazzini e gli stabilimenti di vendita al dettaglio nelle vicinanze. Di conseguenza, i veicoli sono spesso caratterizzati da percorsi brevi e prevedibili e periodi fuori turno in luoghi centrali come un deposito di veicoli, che li rende i primi candidati per l'elettrificazione. Idealmente, le flotte potrebbero eseguire tutte le operazioni di ricarica presso i propri depositi, dove è conveniente, economico e completamente controllabile.
Le operazioni commerciali di autotrasporti pesanti sono motivate a ridurre i costi operativi. Uno studio mostra che i costi del carburante per i camion rappresentano più della metà del costo totale di proprietà. Il passaggio alle flotte BEV offrirebbe una significativa riduzione dei costi del carburante e richiederebbe una minore manutenzione ordinaria, un altro vantaggio chiave per le flotte.
Simulazione della ricarica dei veicoli elettrici per le operazioni della flotta nel mondo reale
I ricercatori di NREL hanno sfruttato i dati operativi del mondo reale dalla stanza di compensazione del DNA della flotta di NREL per simulare la ricarica dei veicoli elettrici nei depositi della flotta e hanno reso i risultati dei carichi di ricarica pubblicamente disponibili per l'uso da parte di altri ricercatori. Lo strumento Fleet DNA offre riepiloghi e visualizzazioni di dati compositi per operazioni reali di flotte medi e pesanti, utili per comprendere la gamma operativa dei veicoli commerciali attraverso vocazioni e classi di peso. I ricercatori del NREL hanno simulato più strategie di ricarica, inclusa la ricarica "intelligente", in cui i BEV sfruttano appieno il tempo trascorso parcheggiato nel deposito per caricare a velocità più basse e ridurre la domanda di picco di energia. Questo studio mostra che i requisiti di ricarica potrebbero essere soddisfatti a livelli di potenza in linea con l'attuale tecnologia di ricarica leggera (≤100 kW/veicolo) per le flotte studiate.
Integrazione della ricarica di veicoli elettrici pesanti sulla rete
Un obiettivo finale della ricerca era valutare se l'odierna rete di distribuzione dell'elettricità potesse supportare adeguatamente la ricarica dei depositi pesanti. NREL ha collaborato con due società di servizi pubblici, la Southern Company e la Oncor Electric Delivery Company, con sede in Texas, per eseguire uno studio di integrazione del carico per 36 sottostazioni e riassumere i costi e le tempistiche necessarie per gli aggiornamenti previsti della rete. Il team ha scoperto che la maggior parte (~80%) delle sottostazioni studiate potrebbe fornire i carichi variabili nel tempo di 100 camion caricati a 100 kW/veicolo senza alcun aggiornamento e un ulteriore 10% delle sottostazioni potrebbe evitare gli aggiornamenti se le flotte utilizzassero "intelligenti" ricarica.
"Questa ricerca è unica in quanto dipinge un quadro più completo di come sarebbe l'elettrificazione di queste flotte", ha affermato David Woody, senior manager in Distribution Planning con Oncor e coautore dello studio. “Man mano che le tecnologie che consentono l'elettrificazione delle flotte pesanti diventano disponibili, studi come questo possono aiutare ad anticipare e preparare gli effetti di questa transizione. Il coinvolgimento dei clienti con le utility per rivedere i profili di carico, le esigenze aziendali e operative attuali e future e le tempistiche di implementazione saranno fondamentali nella transizione verso l'elettrificazione".
Andando avanti, i ricercatori NREL sono interessati a studiare come altri commerciali veicolo i segmenti operativi, come i furgoni per le consegne dell'ultimo miglio o l'autotrasporto a lungo raggio, possono essere elettrificati e integrati con la rete in evoluzione.